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磁盤陣列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID)

發(fā)布時間:2018-10-11 點擊數(shù):216

簡介

     磁盤陣列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID),由加利福尼亞大學伯克利分校(University of California-Berkeley)在1988年,發(fā)表的文章:“A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”。文章中,談到了RAID這個詞匯,而且定義了RAID的5層級。伯克利大學研究目的是反映當時CPU快速的性能。CPU效能每年大約成長30~50%,而硬磁機只能成長約7%。研究小組希望能找出一種新的技術,在短期內(nèi),立即提升效能來平衡計算機的運算能力。在當時,柏克萊研究小組的主要研究目的是效能與成本。

    另外,研究小組也設計出容錯(fault-tolerance),邏輯數(shù)據(jù)備份(logical data redundancy),而產(chǎn)生了RAID理論。研究初期,便宜(Inexpensive)的磁盤也是主要的重點,但后來發(fā)現(xiàn),大量便宜磁盤組合并不能適用于現(xiàn)實的生產(chǎn)環(huán)境,后來Inexpensive被改為independent,許多獨立的磁盤組。

    獨立磁盤冗余陣列(RAID,redundant array of independent disks)是把相同的數(shù)據(jù)存儲在多個硬盤的不同的地方(因此,冗余地)的方法。通過把數(shù)據(jù)放在多個硬盤上,輸入輸出操作能以平衡的方式交疊,改良性能。因為多個硬盤增加了平均故障間隔時間(MTBF),儲存冗余數(shù)據(jù)也增加了容錯。

   

    分類

磁盤陣列其樣式有三種,一是外接式磁盤陣列柜、二是內(nèi)接式磁盤陣列卡,三是利用軟件來仿真。
外接式磁盤陣列柜最常被使用大型服務器上,具可熱交換(Hot Swap)的特性,不過這類產(chǎn)品的價格都很貴。
內(nèi)接式磁盤陣列卡,因為價格便宜,但需要較高的安裝技術,適合技術人員使用操作。硬件陣列能夠提供在線擴容、動態(tài)修改陣列級別、自動數(shù)據(jù)恢復、驅(qū)動器漫游、超高速緩沖等功能。它能提供性能、數(shù)據(jù)保護、可靠性、可用性和可管理性的解決方案。陣列卡專用的處理單元來進行操作。

利用軟件仿真的方式,是指通過網(wǎng)絡操作系統(tǒng)自身提供的磁盤管理功能將連接的普通SCSI卡上的多塊硬盤配置成邏輯盤,組成陣列。軟件陣列可以提供數(shù)據(jù)冗余功能,但是磁盤子系統(tǒng)的性能會有所降低,有的降低幅度還比較大,達30%左右。因此會拖累機器的速度,不適合大數(shù)據(jù)流量的服務器。



原理


磁盤陣列作為獨立系統(tǒng)在主機外直連或通過網(wǎng)絡與主機相連。磁盤陣列有多個端口可以被不同主機或不同端口連接。一個主機連接陣列的不同端口可提升傳輸速度。
和當時PC用單磁盤內(nèi)部集成緩存一樣,在磁盤陣列內(nèi)部為加快與主機交互速度,都帶有一定量的緩沖存儲器。主機與磁盤陣列的緩存交互,緩存與具體的磁盤交互數(shù)據(jù)。

在應用中,有部分常用的數(shù)據(jù)是需要經(jīng)常讀取的,磁盤陣列根據(jù)內(nèi)部的算法,查找出這些經(jīng)常讀取的數(shù)據(jù),存儲在緩存中,加快主機讀取這些數(shù)據(jù)的速度,而對于其他緩存中沒有的數(shù)據(jù),主機要讀取,則由陣列從磁盤上直接讀取傳輸給主機。對于主機寫入的數(shù)據(jù),只寫在緩存中,主機可以立即完成寫操作。然后由緩存再慢慢寫入磁盤。


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