>在不同的磁盘,不同的磁盘可同时作读写,而且能在快取内存及磁盘作并行存取
(parallel access)的动作,但只有硬件的磁盘阵列才有此性能表现。
从上面两点我们可以看出,disk spanning定义了RAID的基本形式,提供了一个便宜、
灵活、高性能的系统结构,而disk striping解决了数据的存取效率和磁盘的利用率问
题,RAID 1至RAID 5是在此基础上提供磁盘安全的方案。
RAID 1
RAID 1是使用磁盘镜像(disk mirroring)的技术。磁盘镜像应用在RAID 1之前就在很
多系统中使用,它的方式是在工作磁盘(working disk)之外再加一额外的备份磁盘
(backup disk),两个磁盘所储存的数据完全一样,数据写入工作磁盘的同时亦写入备份
磁盘。磁盘镜像不见得就是RAID 1,如Novell Netware亦有提供磁盘镜像的功能,但并
不表示Netware有了RAID 1的功能。一般磁盘镜像和RAID 1有二点最大的不同:
RAID 1无工作磁盘和备份磁盘之分,多个磁盘可同时动作而有重叠(overlaping)读取的
功能,甚至不同的镜像磁盘可同时作写入的动作,这是一种最佳化的方式,称为负载平衡
(load-balance)。例如有多个用户在同一时间要读取数据,系统能同时驱动互相镜像的
磁盘,同时读取数据,以减轻系统的负载,增加I/O的性能。
RAID 1的磁盘是以磁盘延伸的方式形成阵列,而数据是以数据分段的方式作储存,因而
在读取时,它几乎和RAID 0有同样的性能。从RAID的结构就可以很清楚的看出RAID 1
和一般磁盘镜像的不同。
下图为RAID 1,每一笔数据都储存两份:
从图可以看出:
R:N(可同时读取所有磁盘)
W:N/2(同时写入磁盘数)
S:N/2(利用率)
读取数据时可用到所有的磁盘,充分发挥数据分段的优点;写入数据时,因为有备份,所
以要写入两个磁盘,其效率是N/2,磁盘空间的使用率也只有全部磁盘的一半。
很多人以为RAID 1要加一个额外的磁盘,形成浪费而不看好RAID 1,事实上磁盘越来越
便宜,并不见得造成负担,况且RAID 1有最好的容错(fault tolerence)能力,其效率也
是除RAID 0之外最好的。
在磁盘阵列的技术上,从RAID 1到RAID 5,不停机的意思表示在工作时如发生磁盘故障,
系统能持续工作而不停顿,仍然可作磁盘的存取,正常的读写数据;而容错则表示即使磁
盘故障,数据仍能保持完整,可让系统存取到正确的数据,而SCSI的磁盘阵列更可在工
作中抽换磁盘,并可自动重建故障磁盘的数据。磁盘阵列之所以能做到容错及不停机,
是因为它有冗余的磁盘空间可资利用,这也就是Redundant的意义。
RAID 2
RAID 2是把数据分散为位(bit)或块(block),加入海明码Hamming Code,在磁盘阵列中
作间隔写入(interleaving)到每个磁盘中,而且地址(address)都一样,也就是在各个磁
盘中,其数据都在相同的磁道(cylinder or track)及扇区中。RAID 2的设计是使用共
轴同步(spindle synchronize)的技术,存取数据时,整个磁盘阵列一起动作,在各作磁
盘的相同位置作平行存取,所以有最好的存取时间(accesstime),其总线(bus)是特别的
设计,以大带宽(band wide)并行传输所存取的数据,所以有最好的传输时间(transfer
time)。在大型档案的存取应用,RAID 2有最好的性能,但如果档案太小,会将其性能拉
下来,因为磁盘的存取是以扇区为单位,而RAID 2的存取是所有磁盘平行动作,而且是作
单位元的存取,故小于一个扇区的数据量会使其性能大打折扣。RAID 2是设计给需要连
续且大量数据的电脑使用的,如大型电脑(mainframe to supercomputer)、作影像处理
或CAD/CAM的工作站(workstation)等,并不适用于一般的多用户环境、网络服务器
(network server),小型机或PC。
RAID 2的安全采用内存阵列(memory array)的技术,使用多个额外的磁盘作单位错误校
正(single-bit correction)及双位错误检测(double-bit detection);至于需要多少个
额外的磁盘,则视其所采用的方法及结构而定,例如八个数据磁盘的阵列可能需要三个
额外的磁盘,有三十二个数据磁盘的高档阵列可能需要七个额外的磁盘。
RAID 3
RAID 3的数据储存及存取方式都和RAID 2一样,但在安全方面以奇偶校验(parity
check)取代海明码做错误校正及检测,所以只需要一个额外的校检磁盘(parity disk)。
奇偶校验值的计算是以各个磁盘的相对应位作XOR的逻辑运算,然后将结果写入奇偶校
验磁盘,任何数据的修改都要做奇偶校验计算,如图:
如某一磁盘故障,换上新的磁盘后,整个磁盘阵列(包括奇偶校验磁盘)需重新计算一次,
将故障磁盘的数据恢复并写入新磁盘中;如奇偶校验磁盘故障,则重新计算奇偶校验值,
以达容错的要求.
较之RAID 1及RAID 2,RAID 3有85%的磁盘空间利用率,其性能比RAID 2稍差,因为要
做奇偶校验计算;共轴同步的平行存取在读档案时有很好的性能,但在写入时较慢,需要
重新计算及修改奇偶校验磁盘的内容。RAID 3和RAID 2有同样的应用方式,适用大档
案及大量数据输出入的应用,并不适用于PC及网络服务器。
RAID 4
RAID 4也使用一个校验磁盘,但和RAID 3不一样,如图:
RAID 4是以扇区作数据分段,各磁盘相同位置的分段形成一个校验磁盘分段(parity
block),放在校验磁盘。这种方式可在不同的磁盘平行执行不同的读取命今,大幅提高磁
盘阵列的读取性能;但写入数据时,因受限于校验磁盘,同一时间只能作一次,启动所有
磁盘读取数据形成同一校验分段的所有数据分段,与要写入的数据做好校验计算再写
入。即使如此,小型档案的写入仍然比RAID 3要快,因其校验计算较简单而非作位(bit
level)的计算;但校验磁盘形成RAID 4的瓶颈,降低了性能,因有RAID 5 此新闻共有3页 1 2 3 |
