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2006-03-25 14:38:28

关于 “RAID”你知道多少?
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RAID的来源:
  在美国有一群研究学者University of California - Berkeley 于1987年发表了一篇文章: A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks",这篇文章, 介绍了一个新的 "硬盘组观念" - R A I D.并且也定义了五种不同方式与效能的 RAID 代号 - RAID level. 所谓R A I D就是由数颗硬盘机组成一个容错(或非容错)数组系统,他可以提供磁盘驱动器串接或并接,将所有连接的硬盘机组成一个虚拟的大硬盘机。可将资料切割成许多区块,当读取或写入资料时以并行的方式对多颗硬盘同时进行存取动作,当硬盘机颗数愈多时,愈能增加存取速度。并且能够提供硬盘机容错功能,可藉Mirroring或Parity的方式进行。

RAID 的好处:
 1. 在不同应用环境下,可提升系统 I/O之存取效能。
 2. 增加资料保存的安全性。
 3. 可以增加每个系统可连结硬盘机数量与容量 ─ IDE RAID CARD 3WARE-7810可以连接8颗硬盘 ,当设定为RAID 0时系统看成是一颗大容量的虚拟硬盘机。
 4. 经由磁盘阵列卡RAID level的设定控制,可以得到不同运用需求的弹性选择。

RAID的特征:
  由于现今RAID的技术愈来愈成熟,产品在市场上也愈来愈多,一些基本的功能就变成是一种标准,不会因为厂牌不同而有所不同。这些特征包括:
 1. 提供相互备援、可热抽换的冷却风扇 (Hot Swappable Fan)。
 2. 提供相互备援、可热抽换的电源供应器 (Hot Swappable Power)。
 3. 与主机、操作系统独立 (Host Independent)。
 4. 支持热抽换与热备援用硬盘机并且线上自动数据重构 (Automatic Rebuilding)。

RAID的基本观念:

    RAID (Redundant Array of Independent Disks) 把许多颗硬盘机放在一起,由一个智能型的控制器来统一操控,使计算机的主系统把全部硬盘看成是一颗虚拟的硬盘机,其主要功能是增加资料的储存总容量 (Storage) ,安全性 (Safety) 与硬盘机的执行效率 (Performance),并且藉由RAID的划分方式将资料分散储存在多颗硬盘机内,来提供与改良在不同应用环境下的数据存取弹性、效能与安全性。

    资料的安全性 ─ 当系统的硬盘机数目增加时,发生硬盘机损坏的可能性也随之增加,因此一个磁盘阵列系统,应该不能受单一硬盘损坏的影响,而造成资料的流失或系统的损毁。磁盘驱动器镜像 (Disk Mirroring-把一颗硬盘机资料拷贝到另外一颗) 是最早出现也是最简单的方法,但是需要多一倍的硬盘容量,因此造成使用者投资成本的增加,于是磁盘阵列就出现了使用各种不同的编码方式(Encoding Schemes)来增加硬盘的使用率及资料的安全性。

    硬盘的执行效率─ 使用者存取资料时,因资料分散在多颗硬盘中同时读取,平行操作来增加存取效能,也就是说当有一笔资料进出时,多颗硬盘能同时作用,来增加硬盘的执行速度。


RAID level 0

  这是被定义为非容错的硬盘群组. 而组构的多颗硬盘机, 被依一定的切割区段, 连贯成一颗大容量的数组硬盘.容量大小等于全部硬盘机总和,它没有同位检核的位, 所以无法救回因其中任一硬盘故障而毁损的整个资料.这是最有效率的一种数组类别, 因为资料可以多个区段方式, 在同一时间, 将之分别存放在该群所有数组硬盘里. 在读取资料时, 亦可在同一时间, 由该群所有数组硬盘送出资料至数组控制器. 换言之, 此种数组类型的效率, 是与该群内数组硬盘数成正比. 所以在读写强而集中的应用领域 (如: 非线性剪辑、mpeg影音播放系统、美工制作、mpeg压缩制作、3D动画), 可藉RAID level 0 得到较佳的输出效率及品质.是RAID等级中效能最高的等级。

    读取资料 - 容易处理许多个同时读取。
  写入资料 - 容易处理多个同时写入。
  备份功能 – 无 。
  费 用 – 非常合理(空间完全利用)。

RAID level 1

  就是 "磁盘镜像" Disk Mirroring. 它可将两颗硬盘机为一组, 在有资料欲写入时, 在同一时间将之存放在系统的两颗硬盘利用"镜像对映" Mirrored Pair 直接同时写入两硬盘机,其内部资料是完全一样的.而在读取资料时,则可自两颗硬盘机同时读出,即使是来自不同的客户端所提出之不同读取要求.这一型式的磁盘阵列,不但不会降低写入的速度,更能提高读取的效率.事实上,它是容错型式的磁盘阵列中,效率最高的.不过其硬盘机的容量利用率,则只有实际容量的一半. 所以,RAID level 1 常应用于高安全要求的多人使用环境, 例如: 操作系统磁盘 OS Disk。

  读取资料 – 较快,因为其中的任何一个硬盘都有资料。
  写入资料 – 较慢,因为需要写入多颗硬盘。
  备份功能 –安全性最高 。
  费 用 – 较高,由于硬盘机使用率只有 50%。


RAID level 0+1(10)

  这是一种 Dual Level RAID, 也有人称之为RAID level 10. 这可不是 "十", 它是 "零加一",亦即是两组依一定的切割区段, 连贯成不同的两颗大容量的数组硬盘, 互相为 "镜像". 在每次写入数据, 磁盘阵列控制器会将资料同时写入该两组 "大容量数组硬盘组"内.同 RAID level 1 一样, 虽然其硬盘使用率亦只有 50%, 但它却是最具高效率的规划方式。

RAID level 3

  这种规划方式, 常用在绘图, 影像处理, … 等, 对资料进行大量读或写的应用领域. 它由数组控制器内建的 XOR 逻辑, 根据切割之区段大小, 计算出同位检核位或字节. 这项功能, 提供了资料容错效果. 而这个区段的大小, 是以bit 或 byte 为单位.

  每项资料中的同位检核资料, 统一存放在一特定的同位碟 (Parity Disk)上. 而资料则是分别散存在各资料碟 Data Disk内. 单从少部份的资料碟, 是无法取得完整原资料的.

  读取资料 – 正常速度(也就是说,与一颗的速度一样)。
  写入资料 – 较慢,由于Parity编码的运算包含从其它硬盘机内读取与写入Parity
  编码所需要的时间。
  备份功能– 很好。
  费 用 –合理,硬盘机使用率为 n-1 颗。

RAID level 4

  跟上述的 level 3 大部份相同. 不过其支持的区段大小相当多样, 是以 block 为单位计算的. 它可以是单一 block 为区段, 也有以多个 block 为区段大小. 所以有些资料是可以从某资料碟中取得, 这促成一个较 RAID level 3 优势的功能是: 允许 "重迭读取" Overlapped Read Operation。

  但是在作写入时, 因为需同时更新 "同位碟" 的信息, 所以不具有 "重迭写入" 的能力. 换言之, 在同时间中多笔资料要求写入时, 因为每笔资料之同位信息需写在同一颗 "同位碟" 中, 所以并不会有任何速度的优势。

  所以在一般使用多人数据库 (如: 医院挂号系统, 多柜台大型卖场, ...), RAID level 4 是较不适合的规划。

DISK RAID(磁盘阵列)介绍 

RAID level 5

  通常亦称为 "轮转同位型数组" Rotating Parity Array. 它和 RAID level 4 一样的, 在每次的写入前, 由数组控制器内建的 XOR 逻辑, 根据切割之区段大小 (单一或多个block 为单位),计算出同位检核信息. 每项资料中 (以 Stripe 为单位) 的同位检核资料, 随着资料分别散存在各数组硬盘内, 没有特定同位碟. 相较于上述 RAID level 4, 这个型式可允许多个写入, 因为这多个写入动作时, 同位信息是置在不同的数组硬盘中.

  但是在读取资料时, 每项资料可能是直接来自各具该项资料的硬盘中, 但也可能是会读入同位信息, 而必需经由 XOR 的计算. 在连续大型档案要求输出时, 它显然稍有不利。

   读取资料 – 正常速度。
   写入资料 – 较慢,由于Parity的计算(包含读与写)。
   备份功能 – 很好。
   费 用 – 合理,硬盘机使用率为 n-1 颗 (同 RAID 3)。

 
 
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