磁盤陣列原理

磁盤陣列作為獨(dú)立系統(tǒng)在主機(jī)外直連或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與主機(jī)相連。磁盤陣列有多個(gè)端口可以被不同主機(jī)或不同端口連接。一個(gè)主機(jī)連接陣列的不同端口可提升傳輸速度。 [2] 和當(dāng)時(shí)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(jī)交互速度，都帶有一定量的緩沖存儲(chǔ)器。主機(jī)與磁盤陣列的緩存交互，緩存與具體的磁盤交互數(shù)據(jù)。 [2] 在應(yīng)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(chǔ)在緩存中，加快主機(jī)讀取這些數(shù)據(jù)的速度，而對(duì)于其他緩存中沒有的數(shù)據(jù)，主機(jī)要讀取，則由陣列從磁盤上直接讀取傳輸給主機(jī)。對(duì)于主機(jī)寫入的數(shù)據(jù)，只寫在緩存中，主機(jī)可以立即完成寫操作。然后由緩存再慢慢寫入磁盤。

什么是Raid

RAID稱為廉價(jià)磁盤冗余陣列。RAID 的基本原理是把多個(gè)便宜的小磁盤組合到一起，成為一個(gè)磁盤組，使性能達(dá)到或超過(guò)一個(gè)容量巨大、價(jià)格昂貴的磁盤。

目前 RAID技術(shù)大致分為兩種：基于硬件的RAID技術(shù)和基于軟件的RAID技術(shù)。其中在Linux下通過(guò)自帶的軟件就能實(shí)現(xiàn)RAID功能，這樣便可省去購(gòu)買昂貴的硬件 RAID 控制器和附件就能極大地增強(qiáng)磁盤的 IO 性能和可靠性。由于是用軟件去實(shí)現(xiàn)的RAID功能，所以它配置靈活、管理方便。同時(shí)使用軟件RAID，還可以實(shí)現(xiàn)將幾個(gè)物理磁盤合并成一個(gè)更大的虛擬設(shè)備，從而達(dá)到性能改進(jìn)和數(shù)據(jù)冗余的目的。當(dāng)然基于硬件的RAID解決方案比基于軟件RAID技術(shù)在使用性能和服務(wù)性能上稍勝一籌，具體表現(xiàn)在檢測(cè)和修復(fù)多位錯(cuò)誤的能力、錯(cuò)誤磁盤自動(dòng)檢測(cè)和陣列重建等方面。

磁盤陣列  RAID 技術(shù)

概述     

冗余磁盤陣列技術(shù)（Redundant Array of Inexpensive Disks，簡(jiǎn)稱RAID技術(shù))是一種數(shù)據(jù)的虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，其結(jié)合了多個(gè)物理磁盤驅(qū)動(dòng)器件在一個(gè)邏輯磁盤內(nèi)用以實(shí)現(xiàn)比單個(gè)磁盤更高的存儲(chǔ)性能。其在1987 年由加州大學(xué)伯克利分校的David Patterson,  Garth  A. Gibson 和  Randy Katz共同提出。起初的研制目的是為了組合小的廉價(jià)磁盤來(lái)代替大的昂貴磁盤，以降低大批量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的費(fèi)用，同時(shí)也希望采用冗余信息的方式，使得磁盤失效時(shí)不會(huì)使數(shù)據(jù)受損，從而開發(fā)出一定水平的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)。如下圖所示，當(dāng) RAID 組中的某一磁盤損壞時(shí)，服務(wù)器可以通過(guò)對(duì)其它磁盤的冗余操作，達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)的冗余保護(hù)功能。

RAID 技術(shù)利用多個(gè)硬盤的組合提高存儲(chǔ)的效率和容錯(cuò)能力，其主要由兩部分組成，即控制器和磁盤陣列?？刂破饕罁?jù)接口協(xié)議對(duì)磁盤陣列中的磁盤進(jìn)行讀寫操作和管理數(shù)據(jù)?？刂破魍ǔＳ蓪Ｓ玫?CPU 構(gòu)成，能夠完成大量的計(jì)算任務(wù)。磁盤陣列是由多個(gè)磁盤構(gòu)成，其讀寫操作由控制器控制，多個(gè)磁盤通過(guò)控制器虛擬化成為一個(gè)磁盤。

從實(shí)現(xiàn)角度來(lái)說(shuō)， RAID 主要分為軟 RAID、硬 RAID 以及軟硬混合 RAID 三種。軟 RAID 所有功能均由操作系統(tǒng)和 CPU 來(lái)完成，沒有獨(dú)立的 RAID 控制 / 處理芯片和 I/O 處理芯片，效率自然很低。硬 RAID 配備了專門的 RAID 控制 / 處理芯片和 I/O 處理芯片以及陣列緩沖，不占用 CPU 資源，但成本很高。軟硬混合 RAID 具備 RAID 控制 / 處理芯片，但缺乏 I/O 處理芯片，需要 CPU 和驅(qū)動(dòng)程序來(lái)完成，性能和成本 在軟 RAID 和硬 RAID 之間。