Raid及技术术语-磁盘阵列

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RAID

RAID是英文Redundant Array of IndependentDisks的缩写,中文简称为独立磁盘冗余阵列。RAID就是一种由多块硬盘构成的冗余阵列。虽然RAID包含多块硬盘,但是在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。利用RAID技术于存储系统的好处主要有以下三种:

1.通过把多个磁盘组织在一起作为一个逻辑卷提供磁盘跨越功能;

2.通过把数据分成多个数据块(Block)并行写入/读出多个磁盘以提高访问磁盘的速度;

3.通过镜像或校验操作提供容错能力。

最初开发RAID的主要目的是节省成本,当时几块小容量硬盘的价格总和要低于大容量的硬盘。目前来看RAID在节省成本方面的作用并不明显,但是RAID可以充分发挥出多块硬盘的优势,实现远远超出任何一块单独硬盘的速度和吞吐量。除了性能上的提高之外,RAID还可以提供良好的容错能力,在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作,不会受到损坏硬盘的影响。

RAID技术分为几种不同的等级,分别可以提供不同的速度,安全性和性价比。根据实际情况选择适当的RAID级别可以满足用户对存储系统可用性、性能和容量的要求。常用的RAID级别有以下几种:NRAID,JBOD,RAID 0,RAID 1,RAID0+1,RAID 3,RAID 5等。目前经常使用的是RAID 5和RAID(0+1)。

RAID 0简介

RAID 0又称为Stripe或Striping,它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID 0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取,这样,系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行,每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽,显著提高磁盘整体存取性能。

RAID是英文Redundant Array of Independent Disks的缩写,中文简称为独立磁盘冗余阵列。RAID就是一种由多块硬盘构成的冗余阵列。虽然RAID包含多块硬盘,但是在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。利用RAID技术于存储系统的好处主要有以下三种:

1.通过把多个磁盘组织在一起作为一个逻辑卷提供磁盘跨越功能;

2.通过把数据分成多个数据块(Block)并行写入/读出多个磁盘以提高访问磁盘的速度;

3.通过镜像或校验操作提供容错能力。

RAID 0工作原理

系统向三个磁盘组成的逻辑硬盘(RADI 0磁盘组)发出的I/O数据请求被转化为3项操作,其中的每一项操作都对应于一块物理硬盘。我们从图中可以清楚的看到通过建立RAID 0,原先顺序的数据请求被分散到所有的三块硬盘中同时执行。从理论上讲,三块硬盘的并行操作使同一时间内磁盘读写速度提升了3倍。 但由于总线带宽等多种因素的影响,实际的提升速率肯定会低于理论值,但是,大量数据并行传输与串行传输比较,提速效果显著显然毋庸置疑。

RAID 0优缺点

RAID 0的缺点是不提供数据冗余,因此一旦用户数据损坏,损坏的数据将无法得到恢复。

RAID 0具有的特点,使其特别适用于对性能要求较高,而对数据安全不太在乎的领域,如图形工作站等。对于个人用户,RAID 0也是提高硬盘存储性能的绝佳选择。

RAID1简介

RAID 1磁盘阵列级,是一种镜像磁盘阵列,其原理就是将一块硬盘的数据以相同位置指向另一块硬盘的位置。RAID 1磁盘阵列又称为Mirror或Mirroring(镜像),因为它就是将一块硬盘的内容完全复制到另一块硬盘上。

当读取数据时,系统先从源盘读取数据,如果读取数据成功,则系统不去管备份盘上的数据;如果读取源盘数据失败,则系统自动转而读取备份盘上的数据,不会造成用户工作任务的中断。当然,我们应当及时地更换损坏的硬盘并利用备份数据重新建立Mirror,避免备份盘在发生损坏时,造成不可挽回的数据损失。由于对存储的数据进行百分之百的备份,在所有RAID级别中,RAID 1提供最高的数据安全保障。同样,由于数据的百分之百备份,备份数据占了总存储空间的一半,因而,Mirror的磁盘空间利用率低,存储成本高。Mirror虽不能提高存储性能,但由于其具有的高数据安全性,使其尤其适用于存放重要数据,如服务器和数据库存储等领域。

RAID1优缺点

RAID1是将一个两块硬盘所构成RAID磁盘阵列阵列,其容量仅等于一块硬盘的容量,因为另一块只是当作数据“镜像”。RAID 1磁盘阵列显然是最可靠的一种阵列,因为它总是保持一份完整的数据备份。它的性能自然没有RAID 0磁盘阵列那样好,但其数据读取确实较单一硬盘来的快,因为数据会从两块硬盘中较快的一块中读出。RAID 1磁盘阵列的写入速度通常较慢,因为数据得分别写入两块硬盘中并做比较。RAID 1磁盘阵列一般支持“热交换”,就是说阵列中硬盘的移除或替换可以在系统运行时进行,无须中断退出系统。RAID 1磁盘阵列是十分安全的,不过也是较贵一种RAID磁盘阵列解决方案,因为两块硬盘仅能提供一块硬盘的容量。RAID 1磁盘阵列主要用在数据安全性很高,而且要求能够快速恢复被破坏的数据的场合。

技术术语解释 硬盘镜像(Disk Mirroring):硬盘镜像最简单的形式是,一个主机控制器带两个互为镜像的硬盘。数据同时写入两个硬盘,两个硬盘上的数据完全相同,因此一个硬盘故障时,另一个硬盘可提供数据。

硬盘数据跨盘(Disk Spanning):利用这种技术,几个硬盘看上去像是一个大硬盘;这个虚拟盘可以把数据跨盘存储在不同的物理盘上,用户不需关心哪个盘上存有他需要的数据。

硬盘数据分段(Disk Striping):数据分散存储在几个盘上。数据的第一段放在盘0,第2段放在盘1,……直至达到硬盘链中的最后一个盘,然后下一个逻辑段将放在硬盘0,再下一个逻辑段放在盘1,如此循环直至完成写操作

双控(Duplexing):这里指的是用两个控制器来驱动一个硬盘子系统。一个控制器发生故障,另一个控制器马上控制硬盘操作。此外,如果编写恰当的控制器软件,可实现不同的硬盘驱动器同时工作。

容错(Fault Tolerant):具有容错功能的机器有抗故障的能力。例如RAID 1镜像系统是容错的,镜像盘中的一个出故障,硬盘子系统仍能正常工作。

主机控制器(Host Adapter):这里指的是使主机和外设进行数据交换的控制部件(如SCSI控制器)51

热修复(Hot Fix):指用一个硬盘热备份来替换发生的故障的硬盘。要注意故障盘并不是真正地被物理替换了。用作热备份的盘被加载上故障盘原来的数据,然后系统恢复工作。

热补(Hot Patch):具有硬盘热备份,可随时替换故障盘的系统。

热备份(Hot Spare):与CPU系统电连接的硬盘,它能替换下系统中的故障盘。与冷备份的区别是,冷备份盘平时与机器不相连接,硬盘故障时才换下故障盘。

平均数据丢失时间(MTBDL-Mean Time Between Data Loss):发生数据丢失的事件间的平均时间。

平均无故障工作时间(MTBF-Mean Time Between Failure或MTIF):设备平均无故障运行时间。

廉价冗余磁盘阵列(RAID-Redundant Array of Inexpensive Drives):一种将多个廉价硬盘组合成快速,有容错功能的硬盘子系统的技术。

系统重建(Reconstruction or Rebuild):一个硬盘发生故障后,从其它正确的硬盘数据和奇偶信息恢复故障盘数据的过程。

恢复时间(Reconstruction Time):为故障盘重建数据所需要的时间。

单个大容量硬盘(SLED-Singe Expensive Drive)。

传输速率(Transfer Rate):指在不同条件下存取数据的速度。

虚拟盘(Virtual Disk):与虚拟存储器类似,虚拟盘是一个概念盘,用户不必关心他的数据写在哪个物理盘上。虚拟盘一般跨越几个物理盘,但用户看到的只是一个盘。