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    引言: 磁盘阵列(DiskArray)原理 1.为什么需要磁盘阵列? 如何增加磁盘的存取(access)速度,如何防止数据因磁盘的故障而失落及如何有效的利用磁盘空间,一直是电脑专业人员和用户的困扰;而大容量磁盘的价格非常昂贵,对用户形成很大的负担。
 

 

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磁盘阵列(Disk Array)原理[ZT]

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1.为什么需要磁盘阵列?

    如何增加磁盘的存取(access)速度,如何防止数据因磁盘的故障而失落及如何有效的利用磁盘空间,一直是电脑专业人员与用户的困扰;而大容量磁盘的价格非常昂贵,对用户形成很大的负担.磁盘阵列技术的产生一举解决了这些问题.

    过去十年来,cpu的处理速度增加了五十倍有多,内存(memory)的存取速度亦大幅增加,而数据储存装置--主要是磁盘(hard disk)--的存取速度只增加了三.四倍,形成电脑系统的瓶颈,拉低了电脑系统的整体性能(throughput),若不能有效的提升磁盘的存取速度,cpu.内存及磁盘间的不平衡将使cpu及内存的改进形成浪费.

    目前改进磁盘存取速度的的方式主要有两种.一是磁盘快取控制(disk cache controller),它将从磁盘读取的数据存在快取内存(cache memory)中以减少磁盘存取的次数,数据的读写都在快取内存中进行,大幅增加存取的速度,如要读取的数据不在快取内存中,或要写数据到磁盘时,才做磁盘的存取动作.这种方式在单工环境(single-tasking envioronment)如dos之下,对大量数据的存取有很好的性能(量小且频繁的存取则不然),但在多工(multi-tasking)环境之下(因为要不停的作数据交换(swapping)的动作)或数据库(database)的存取(因为每一记录都很小)就不能显示其性能.这种方式没有任何安全保障.

    其二是使用磁盘阵列的技术.磁盘阵列是把多个磁盘组成一个阵列,当作单一磁盘使用,它将数据以分段(striping)的方式储存在不同的磁盘中,存取数据时,阵列中的相关磁盘一起动作,大幅减低数据的存取时间,同时有更佳的空间利用率.磁盘阵列所利用的不同的技术,称为raid level,不同的level针对不同的系统及应用,以解决数据安全的问题.

    一般高性能的磁盘阵列都是以硬件的形式来达成,进一步的把磁盘快取控制及磁盘阵列结合在一个控制器(raid controler)或控制卡上,针对不同的用户解决人们对磁盘输出入系统的四大要求:

    (1)增加存取速度,

    (2)容错(fault tolerance),即安全性

    (3)有效的利用磁盘空间;

    (4)尽量的平衡cpu,内存及磁盘的性能差异,提高电脑的整体工作性能.

2.磁盘阵列原理

    磁盘阵列中针对不同的应用使用的不同技术,称为raid level,raid是redundent array of inexpensive disks的缩写,而每一level代表一种技术,目前业界公认的标准是raid 0~raid 5.这个level并不代表技术的高低,level 5并不高于level 3,level 1也不低过level 4,至于要选择那一种raid level的产品,纯视用户的操作环境(operating environment)及应用(application)而定,与level的高低没有必然的关系.raid 0及raid 1适用于pc及pc相关的系统如小型的网络服务器(network server)及需要高磁盘容量与快速磁盘存取的工作站等,因为比较便宜,但因一般人对磁盘阵列不了解,没有看到磁盘阵列对他们价值,市场尚未打开;raid 2及raid 3适用于大型电脑及影像.cad/cam等处理;raid 5多用于oltp,因有金融机构及大型数据处理中心的迫切需要,故使用较多而较有名气,但也因此形成很多人对磁盘阵列的误解,以为磁盘阵列非要raid 5不可;raid 4较少使用,因为两者有其共同之处,而raid 4有其先天的限制.其他如raid 6,raid 7,乃至raid 10等,都是厂商各做各的,并无一致的标准,在此不作说明.
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