磁盤(pán)陣列原理

磁盤(pán)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(pán)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(pán)內(nèi)部集成緩存一樣，在磁盤(pán)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(pán)陣列的緩存交互，緩存與具體的磁盤(pán)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(pán)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(méi)有的數(shù)據(jù)，主機(jī)要讀取，則由陣列從磁盤(pán)上直接讀取傳輸給主機(jī)。對(duì)于主機(jī)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，只寫(xiě)在緩存中，主機(jī)可以立即完成寫(xiě)操作。然后由緩存再慢慢寫(xiě)入磁盤(pán)。

那么服務(wù)器為啥要做磁盤(pán)陣列呢？

主要有兩個(gè)作用：

提供容錯(cuò)功能

普通的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器是無(wú)法提供容錯(cuò)功能的,而磁盤(pán)陣列可以通過(guò)數(shù)據(jù)校驗(yàn)提供容錯(cuò)功能,服務(wù)器會(huì)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入多個(gè)磁盤(pán),如果某個(gè)磁盤(pán)發(fā)生故障時(shí),此時(shí)仍能保證信息的可用性,重要數(shù)據(jù)不會(huì)丟失,也不會(huì)耽誤服務(wù)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

提高傳輸速率

磁盤(pán)陣列將多個(gè)磁盤(pán)組成一個(gè)陣列,當(dāng)做一個(gè)單一的磁盤(pán)使用,把數(shù)據(jù)已分段的形式存儲(chǔ)到不同的硬盤(pán)之中,發(fā)生數(shù)據(jù)存取變動(dòng)時(shí),陣列中的相關(guān)磁盤(pán)一起工作,這就可以大幅的降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)間,同時(shí)還能擁有更佳的空間和使用率。

磁盤(pán)陣列  RAID 技術(shù)

概述     

冗余磁盤(pán)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(pán)驅(qū)動(dòng)器件在一個(gè)邏輯磁盤(pán)內(nèi)用以實(shí)現(xiàn)比單個(gè)磁盤(pán)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(pán)來(lái)代替大的昂貴磁盤(pán)，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(pán)失效時(shí)不會(huì)使數(shù)據(jù)受損，從而開(kāi)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(pán)損壞時(shí)，服務(wù)器可以通過(guò)對(duì)其它磁盤(pán)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(pán)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(pán)陣列?？刂破饕罁?jù)接口協(xié)議對(duì)磁盤(pán)陣列中的磁盤(pán)進(jìn)行讀寫(xiě)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(pán)陣列是由多個(gè)磁盤(pán)構(gòu)成，其讀寫(xiě)操作由控制器控制，多個(gè)磁盤(pán)通過(guò)控制器虛擬化成為一個(gè)磁盤(pán)。

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(méi)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。