細(xì)致講解大容量存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)

1、1細(xì)致講解大容量存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)細(xì)致講解大容量存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)磁盤(pán)結(jié)構(gòu)磁盤(pán)結(jié)構(gòu)磁盤(pán)調(diào)度磁盤(pán)調(diào)度磁盤(pán)管理磁盤(pán)管理交換空間管理交換空間管理RAID結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)磁盤(pán)附屬磁盤(pán)附屬穩(wěn)定存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)第三級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)第三級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)2主要問(wèn)題主要問(wèn)題 討論為改善性能而調(diào)度磁盤(pán)討論為改善性能而調(diào)度磁盤(pán)I/O順序的磁盤(pán)調(diào)度算法順序的磁盤(pán)調(diào)度算法 討論磁盤(pán)格式化以及啟動(dòng)塊、壞塊和交換空間的管理討論磁盤(pán)格式化以及啟動(dòng)塊、壞塊和交換空間的管理 簡(jiǎn)單描述第三級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備及操作系統(tǒng)使用第三級(jí)存儲(chǔ)所引簡(jiǎn)單描述第三級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備及操作系統(tǒng)使用第三級(jí)存儲(chǔ)所引起的問(wèn)題起的問(wèn)題3磁盤(pán)結(jié)構(gòu)磁盤(pán)結(jié)構(gòu) 磁盤(pán)：為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)提供了大容量的磁盤(pán)：為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)提

2、供了大容量的次級(jí)存儲(chǔ)次級(jí)存儲(chǔ) 磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器：一維的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器：一維的邏輯塊邏輯塊數(shù)組數(shù)組 邏輯塊：最小的傳輸單位邏輯塊：最小的傳輸單位 映射：一維邏輯塊按順序映射到磁盤(pán)的映射：一維邏輯塊按順序映射到磁盤(pán)的扇區(qū)扇區(qū) 映射順序：磁道內(nèi)扇區(qū)順序映射順序：磁道內(nèi)扇區(qū)順序柱面內(nèi)磁道順序柱面內(nèi)磁道順序從外到內(nèi)從外到內(nèi)的柱面順序的柱面順序 實(shí)際映射時(shí)的困難實(shí)際映射時(shí)的困難0絕大多數(shù)磁盤(pán)都有一些缺陷扇區(qū)，映射必須用磁盤(pán)上絕大多數(shù)磁盤(pán)都有一些缺陷扇區(qū)，映射必須用磁盤(pán)上的其他空閑扇區(qū)來(lái)替代的其他空閑扇區(qū)來(lái)替代0有些磁盤(pán)，每個(gè)磁道的扇區(qū)數(shù)并不是常數(shù)有些磁盤(pán)，每個(gè)磁道的扇區(qū)數(shù)并不是常數(shù)4磁盤(pán)調(diào)度磁盤(pán)調(diào)度 磁盤(pán)帶寬磁盤(pán)帶

3、寬0所傳遞的總的字節(jié)數(shù)除以從服務(wù)請(qǐng)求開(kāi)始到最后傳遞所傳遞的總的字節(jié)數(shù)除以從服務(wù)請(qǐng)求開(kāi)始到最后傳遞結(jié)束時(shí)的總時(shí)間結(jié)束時(shí)的總時(shí)間 訪問(wèn)時(shí)間（訪問(wèn)速度）訪問(wèn)時(shí)間（訪問(wèn)速度）0尋道時(shí)間：磁臂將磁頭移動(dòng)到包含目標(biāo)扇區(qū)的柱面的尋道時(shí)間：磁臂將磁頭移動(dòng)到包含目標(biāo)扇區(qū)的柱面的時(shí)間時(shí)間通常用來(lái)衡量調(diào)度算法的性能通常用來(lái)衡量調(diào)度算法的性能0旋轉(zhuǎn)延遲：磁盤(pán)將目標(biāo)扇區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)到磁頭下的時(shí)間旋轉(zhuǎn)延遲：磁盤(pán)將目標(biāo)扇區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)到磁頭下的時(shí)間51、FCFS調(diào)度調(diào)度 先來(lái)先服務(wù)（先來(lái)先服務(wù)（ FCFS ）：按請(qǐng)求到來(lái)的順序進(jìn)行服務(wù)）：按請(qǐng)求到來(lái)的順序進(jìn)行服務(wù) 優(yōu)點(diǎn)：比較公平優(yōu)點(diǎn)：比較公平 缺點(diǎn)：通常不能提供最快的服務(wù)缺點(diǎn)：通常不能提供

4、最快的服務(wù) 例：例：有一個(gè)磁盤(pán)隊(duì)列，其有一個(gè)磁盤(pán)隊(duì)列，其I/O對(duì)各個(gè)柱面上塊的請(qǐng)求順序如下：對(duì)各個(gè)柱面上塊的請(qǐng)求順序如下： 98，183，37，122，14，124，65，67磁頭開(kāi)始位于磁頭開(kāi)始位于536FCFS：總的磁頭移動(dòng)量為總的磁頭移動(dòng)量為640柱面柱面72、SSTF調(diào)度調(diào)度 最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法（最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法（shortest-seek-time-first）0從當(dāng)前磁頭位置選擇最短尋道時(shí)間的請(qǐng)求，即選擇與從當(dāng)前磁頭位置選擇最短尋道時(shí)間的請(qǐng)求，即選擇與當(dāng)前磁頭位置最近的待處理請(qǐng)求當(dāng)前磁頭位置最近的待處理請(qǐng)求 優(yōu)點(diǎn)：較優(yōu)點(diǎn)：較FCFS大大提高了性能大大提高了性能 缺點(diǎn)：可能會(huì)導(dǎo)

5、致一些請(qǐng)求得不到服務(wù)，并不是最佳缺點(diǎn)：可能會(huì)導(dǎo)致一些請(qǐng)求得不到服務(wù)，并不是最佳 例：例：有一個(gè)磁盤(pán)隊(duì)列，其有一個(gè)磁盤(pán)隊(duì)列，其I/O對(duì)各個(gè)柱面上塊的請(qǐng)求順序如下：對(duì)各個(gè)柱面上塊的請(qǐng)求順序如下： 98，183，37，122，14，124，65，67磁頭開(kāi)始位于磁頭開(kāi)始位于538SSTF：總的磁頭移動(dòng)量為總的磁頭移動(dòng)量為236柱面柱面93、SCAN調(diào)度調(diào)度 SCAN算法又稱(chēng)電梯算法算法又稱(chēng)電梯算法0磁臂從磁盤(pán)的一端向另一端移動(dòng)，同時(shí)當(dāng)磁頭移過(guò)每磁臂從磁盤(pán)的一端向另一端移動(dòng)，同時(shí)當(dāng)磁頭移過(guò)每個(gè)柱面時(shí)，處理位于該柱面上的服務(wù)請(qǐng)求。當(dāng)?shù)竭_(dá)另個(gè)柱面時(shí)，處理位于該柱面上的服務(wù)請(qǐng)求。當(dāng)?shù)竭_(dá)另一端（一端（磁盤(pán)的盡

6、頭磁盤(pán)的盡頭）時(shí)，磁頭改變方向，處理繼續(xù)。）時(shí)，磁頭改變方向，處理繼續(xù)。 需要知道磁頭的當(dāng)前位置和磁頭移動(dòng)的方向需要知道磁頭的當(dāng)前位置和磁頭移動(dòng)的方向 某些請(qǐng)求處理可能不及時(shí)某些請(qǐng)求處理可能不及時(shí) 例：例：有一個(gè)磁盤(pán)隊(duì)列，其有一個(gè)磁盤(pán)隊(duì)列，其I/O對(duì)各個(gè)柱面上塊的請(qǐng)求順序如下：對(duì)各個(gè)柱面上塊的請(qǐng)求順序如下： 98，183，37，122，14，124，65，67磁頭開(kāi)始位于磁頭開(kāi)始位于53，向，向0方向移動(dòng)方向移動(dòng)10SCAN：總的磁頭移動(dòng)量為總的磁頭移動(dòng)量為236柱面柱面114、C-SCAN調(diào)度調(diào)度 SCAN調(diào)度的變種調(diào)度的變種0將磁頭從磁盤(pán)一端移到另一端（將磁頭從磁盤(pán)一端移到另一端（磁盤(pán)的盡

7、頭磁盤(pán)的盡頭），隨著），隨著移動(dòng)不斷的處理請(qǐng)求。不過(guò)，當(dāng)磁頭移到另一端時(shí)，移動(dòng)不斷的處理請(qǐng)求。不過(guò)，當(dāng)磁頭移到另一端時(shí)，馬上返回到磁盤(pán)開(kāi)始（馬上返回到磁盤(pán)開(kāi)始（磁盤(pán)的盡頭磁盤(pán)的盡頭） ，返回時(shí)不處理，返回時(shí)不處理請(qǐng)求。請(qǐng)求。 例：例：有一個(gè)磁盤(pán)隊(duì)列，其有一個(gè)磁盤(pán)隊(duì)列，其I/O對(duì)各個(gè)柱面上塊的請(qǐng)求順序如下：對(duì)各個(gè)柱面上塊的請(qǐng)求順序如下： 98，183，37，122，14，124，65，67磁頭開(kāi)始位于磁頭開(kāi)始位于53，向，向199方向移動(dòng)方向移動(dòng)12C-SCAN：總的磁頭移動(dòng)量為總的磁頭移動(dòng)量為382柱面柱面135、LOOK與與C-LOOK調(diào)度調(diào)度 SCAN和和C-SCAN的變種的變種0磁頭只移

8、動(dòng)到一個(gè)方向上最遠(yuǎn)的請(qǐng)求為止，然后馬上磁頭只移動(dòng)到一個(gè)方向上最遠(yuǎn)的請(qǐng)求為止，然后馬上回頭，而不是繼續(xù)到磁盤(pán)的盡頭回頭，而不是繼續(xù)到磁盤(pán)的盡頭 例：例：有一個(gè)磁盤(pán)隊(duì)列，其有一個(gè)磁盤(pán)隊(duì)列，其I/O對(duì)各個(gè)柱面上塊的請(qǐng)求順序如下：對(duì)各個(gè)柱面上塊的請(qǐng)求順序如下： 98，183，37，122，14，124，65，67磁頭開(kāi)始位于磁頭開(kāi)始位于53，向，向199方向移動(dòng)方向移動(dòng)14C-LOOK：總的磁頭移動(dòng)量為總的磁頭移動(dòng)量為322柱面柱面15LOOK：總的磁頭移動(dòng)量為總的磁頭移動(dòng)量為299柱面柱面16調(diào)度算法練習(xí)調(diào)度算法練習(xí) 假設(shè)移動(dòng)頭磁盤(pán)有假設(shè)移動(dòng)頭磁盤(pán)有200個(gè)磁道（個(gè)磁道（0199）。目前正在處理）。

9、目前正在處理143號(hào)磁道上的請(qǐng)求，而剛剛處理結(jié)束的請(qǐng)求是號(hào)磁道上的請(qǐng)求，而剛剛處理結(jié)束的請(qǐng)求是125號(hào)，號(hào)，如果下面給出的順序是按如果下面給出的順序是按FIFO算法排成的等待服務(wù)隊(duì)列算法排成的等待服務(wù)隊(duì)列順序：順序：86，147，91，177，94，150，102，175，130那么，用下列各種磁盤(pán)調(diào)度算法來(lái)滿足這些請(qǐng)求所需的總那么，用下列各種磁盤(pán)調(diào)度算法來(lái)滿足這些請(qǐng)求所需的總磁頭移動(dòng)量是多少？（磁頭移動(dòng)量是多少？（1）FCFS（2）SSTF（3）SCAN（4）C-SCAN（5）LOOK（6）C-LOOK17（1）FCFS：5650 86 91 94 102 130 143 147 150 1

10、75 177 19918（2）SSTF：1620 86 91 94 102 130 143 147 150 175 177 19919（3）SCAN：1690 86 91 94 102 130 143 147 150 175 177 19920（4）C_SCAN：3850 86 91 94 102 130 143 147 150 175 177 19921（5）LOOK：1250 86 91 94 102 130 143 147 150 175 177 19922（6）C_LOOK：1690 86 91 94 102 130 143 147 150 175 177 199236、磁盤(pán)調(diào)度算法的

11、選擇、磁盤(pán)調(diào)度算法的選擇 比較比較0SSTF較為普遍且很有吸引力，比較為普遍且很有吸引力，比FCFS性能好性能好0SCAN和和C-SCAN對(duì)于磁盤(pán)負(fù)荷較大的系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行的對(duì)于磁盤(pán)負(fù)荷較大的系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行的更好，他們不會(huì)產(chǎn)生餓死問(wèn)題更好，他們不會(huì)產(chǎn)生餓死問(wèn)題0SSTF和和LOOK是比較合理的缺省算法是比較合理的缺省算法 選擇依據(jù)選擇依據(jù)0請(qǐng)求的數(shù)量請(qǐng)求的數(shù)量0請(qǐng)求的類(lèi)型請(qǐng)求的類(lèi)型0文件分配方法文件分配方法0目錄和索引塊的位置目錄和索引塊的位置2414.3 磁盤(pán)管理磁盤(pán)管理1. 磁盤(pán)格式化磁盤(pán)格式化低級(jí)格式化低級(jí)格式化（物理格式化）：在磁盤(pán)能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之前，（物理格式化）：在磁盤(pán)能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之前，將其分成扇

12、區(qū)以便磁盤(pán)控制器能讀和寫(xiě)的過(guò)程將其分成扇區(qū)以便磁盤(pán)控制器能讀和寫(xiě)的過(guò)程為了使用磁盤(pán)存儲(chǔ)文件，操作系統(tǒng)需要將自己的數(shù)據(jù)結(jié)為了使用磁盤(pán)存儲(chǔ)文件，操作系統(tǒng)需要將自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄在磁盤(pán)上構(gòu)記錄在磁盤(pán)上0 將磁盤(pán)分為由一個(gè)或多個(gè)柱面組成的將磁盤(pán)分為由一個(gè)或多個(gè)柱面組成的分區(qū)分區(qū)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)將每個(gè)分區(qū)作為一個(gè)獨(dú)立的磁盤(pán)將每個(gè)分區(qū)作為一個(gè)獨(dú)立的磁盤(pán)0 邏輯格式化邏輯格式化操作系統(tǒng)將初始的文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存操作系統(tǒng)將初始的文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)到磁盤(pán)上儲(chǔ)到磁盤(pán)上磁盤(pán)使用前的三個(gè)步驟磁盤(pán)使用前的三個(gè)步驟252、引導(dǎo)塊、引導(dǎo)塊 初始化自舉程序：初始化系統(tǒng)的各個(gè)方面，以使計(jì)算機(jī)開(kāi)初始化自舉程序：初始化系統(tǒng)的各個(gè)

13、方面，以使計(jì)算機(jī)開(kāi)始運(yùn)行始運(yùn)行 自舉程序的保存自舉程序的保存0通常保存在只讀存儲(chǔ)器（通常保存在只讀存儲(chǔ)器（ROM）中中修改麻煩修改麻煩0很多系統(tǒng)只在啟動(dòng)很多系統(tǒng)只在啟動(dòng)ROM中保留一個(gè)很小的自舉裝入程中保留一個(gè)很小的自舉裝入程序，其作用是進(jìn)一步從磁盤(pán)上調(diào)入更為完整的自舉程序，其作用是進(jìn)一步從磁盤(pán)上調(diào)入更為完整的自舉程序序可以容易的進(jìn)行修改可以容易的進(jìn)行修改263、壞塊、壞塊磁盤(pán)有移動(dòng)部件且容錯(cuò)能力小，所以出現(xiàn)壞扇區(qū)磁盤(pán)有移動(dòng)部件且容錯(cuò)能力小，所以出現(xiàn)壞扇區(qū)簡(jiǎn)單磁盤(pán)壞扇區(qū)簡(jiǎn)單磁盤(pán)壞扇區(qū)0手工處理手工處理復(fù)雜磁盤(pán)壞扇區(qū)復(fù)雜磁盤(pán)壞扇區(qū)0扇區(qū)備用或轉(zhuǎn)寄扇區(qū)備用或轉(zhuǎn)寄0扇區(qū)滑動(dòng)扇區(qū)滑動(dòng)一個(gè)有壞扇區(qū)一個(gè)有

14、壞扇區(qū)的磁道的磁道用備用扇區(qū)替代壞扇用備用扇區(qū)替代壞扇區(qū)區(qū)滑動(dòng)所有扇區(qū)來(lái)滑動(dòng)所有扇區(qū)來(lái)略過(guò)壞扇區(qū)略過(guò)壞扇區(qū)2714.4 交換空間管理交換空間管理交換空間設(shè)計(jì)和使用的目的是為虛擬內(nèi)存提供最佳吞吐量交換空間設(shè)計(jì)和使用的目的是為虛擬內(nèi)存提供最佳吞吐量1.交換空間的使用交換空間的使用系統(tǒng)所需交換空間的量受以下因素影響系統(tǒng)所需交換空間的量受以下因素影響0 物理內(nèi)存的多少物理內(nèi)存的多少0 所支持虛擬內(nèi)存的多少所支持虛擬內(nèi)存的多少0 內(nèi)存使用方式內(nèi)存使用方式對(duì)交換空間數(shù)量的高估比低估更為安全對(duì)交換空間數(shù)量的高估比低估更為安全0 低估低估若系統(tǒng)用完了交換空間，可能會(huì)中斷進(jìn)程或使整個(gè)系若系統(tǒng)用完了交換空間，可能

15、會(huì)中斷進(jìn)程或使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓統(tǒng)癱瘓0 高估高估浪費(fèi)一些空間，但并不會(huì)造成損害浪費(fèi)一些空間，但并不會(huì)造成損害2.交換空間位置交換空間位置在普通文件系統(tǒng)上加以創(chuàng)建（簡(jiǎn)單但低效）在普通文件系統(tǒng)上加以創(chuàng)建（簡(jiǎn)單但低效）在獨(dú)立的磁盤(pán)分區(qū)上創(chuàng)建（無(wú)需文件系統(tǒng)和目錄結(jié)構(gòu)，優(yōu)化速度）在獨(dú)立的磁盤(pán)分區(qū)上創(chuàng)建（無(wú)需文件系統(tǒng)和目錄結(jié)構(gòu)，優(yōu)化速度）283、交換空間管理（、交換空間管理（UNIX例）例）4.3BSD：創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)，預(yù)先分配交換空間，用于保存代碼段和數(shù)據(jù)創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)，預(yù)先分配交換空間，用于保存代碼段和數(shù)據(jù)段，內(nèi)核對(duì)每個(gè)進(jìn)程使用兩個(gè)交換表來(lái)跟蹤交換空間的使用。段，內(nèi)核對(duì)每個(gè)進(jìn)程使用兩個(gè)交換表來(lái)跟蹤交換空間的使用。

16、Solaris 1(SunOS 4)：當(dāng)頁(yè)需要換出時(shí)丟棄從文件系統(tǒng)中再讀入一當(dāng)頁(yè)需要換出時(shí)丟棄從文件系統(tǒng)中再讀入一頁(yè)比將其保存在交換空間中再?gòu)闹凶x入更為高效。頁(yè)比將其保存在交換空間中再?gòu)闹凶x入更為高效。Solaris 2：只有在一頁(yè)被強(qiáng)制換出物理內(nèi)存時(shí)才分配交換空間。只有在一頁(yè)被強(qiáng)制換出物理內(nèi)存時(shí)才分配交換空間。 4.3 4.3 BSD BSD 代碼段交換表代碼段交換表 4.3 4.3 BSD BSD 數(shù)據(jù)段交換表數(shù)據(jù)段交換表( (數(shù)據(jù)段會(huì)增長(zhǎng)數(shù)據(jù)段會(huì)增長(zhǎng)) )2914.5 RAID結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)RAID技術(shù)：多種磁盤(pán)的組織技術(shù)，用于提高性能和可靠技術(shù)：多種磁盤(pán)的組織技術(shù)，用于提高性能和可靠性性RA

17、ID：獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列0 R：redundancy 冗余冗余0 A：array 陣列陣列0 I：independent 獨(dú)立獨(dú)立0 D：disk 磁盤(pán)磁盤(pán)301、通過(guò)通過(guò)冗余冗余改善改善可靠性可靠性復(fù)制每個(gè)磁盤(pán)（鏡像，簡(jiǎn)單但復(fù)制每個(gè)磁盤(pán)（鏡像，簡(jiǎn)單但昂貴）昂貴）2、通過(guò)通過(guò)并行并行處理改善處理改善性能性能在多個(gè)磁盤(pán)上分散數(shù)據(jù)在多個(gè)磁盤(pán)上分散數(shù)據(jù)0 位級(jí)分散：在多個(gè)磁盤(pán)上分散每個(gè)字節(jié)的各個(gè)位位級(jí)分散：在多個(gè)磁盤(pán)上分散每個(gè)字節(jié)的各個(gè)位0 塊級(jí)分散：一個(gè)文件的塊可分散在各個(gè)磁盤(pán)上塊級(jí)分散：一個(gè)文件的塊可分散在各個(gè)磁盤(pán)上0 其它分散級(jí)別其它分散級(jí)別x 扇區(qū)字節(jié)扇區(qū)字節(jié)x 塊的扇區(qū)塊的扇

18、區(qū) 磁盤(pán)系統(tǒng)并行訪問(wèn)的兩個(gè)主要目的磁盤(pán)系統(tǒng)并行訪問(wèn)的兩個(gè)主要目的x 通過(guò)負(fù)荷平衡，增加了多個(gè)小訪問(wèn)的吞吐量通過(guò)負(fù)荷平衡，增加了多個(gè)小訪問(wèn)的吞吐量x 降低大訪問(wèn)的響應(yīng)時(shí)間降低大訪問(wèn)的響應(yīng)時(shí)間313、RAID級(jí)別級(jí)別分析：鏡像提供高可靠性，但很昂貴；分散提供了高數(shù)分析：鏡像提供高可靠性，但很昂貴；分散提供了高數(shù)據(jù)傳輸率，但并未改善可靠性據(jù)傳輸率，但并未改善可靠性RAID級(jí)別：通過(guò)磁盤(pán)分散和級(jí)別：通過(guò)磁盤(pán)分散和“奇偶奇偶”位可以提供多種方位可以提供多種方案，以在低價(jià)下提供冗余案，以在低價(jià)下提供冗余1) RAID 0：按塊級(jí)別分散的磁盤(pán)陣列，但沒(méi)有冗余：按塊級(jí)別分散的磁盤(pán)陣列，但沒(méi)有冗余323）RAI

19、D 2：內(nèi)存方式的差錯(cuò)糾正代碼結(jié)構(gòu)（：內(nèi)存方式的差錯(cuò)糾正代碼結(jié)構(gòu)（4個(gè)存儲(chǔ)，個(gè)存儲(chǔ)，3個(gè)個(gè)糾錯(cuò)）糾錯(cuò)）2）RAID 1：磁盤(pán)鏡像（：磁盤(pán)鏡像（4個(gè)存儲(chǔ)，個(gè)存儲(chǔ)，4個(gè)鏡像）個(gè)鏡像）HammingHamming校驗(yàn)碼校驗(yàn)碼334）RAID 3：基于位交織奇偶結(jié)構(gòu)（：基于位交織奇偶結(jié)構(gòu)（4個(gè)存儲(chǔ)，個(gè)存儲(chǔ)，1個(gè)糾錯(cuò)）個(gè)糾錯(cuò)）5）RAID 4：基于塊交織奇偶結(jié)構(gòu)（：基于塊交織奇偶結(jié)構(gòu)（4個(gè)存儲(chǔ)，個(gè)存儲(chǔ)，1個(gè)糾錯(cuò)）個(gè)糾錯(cuò)）奇偶校驗(yàn)位奇偶校驗(yàn)位346） RAID 5：塊交織分布式奇偶結(jié)構(gòu)（：塊交織分布式奇偶結(jié)構(gòu)（5個(gè)都有數(shù)據(jù)和奇偶?jí)K）個(gè)都有數(shù)據(jù)和奇偶?jí)K）7）RAID 6：P+Q冗余方案（差錯(cuò)糾正碼冗余方案（

20、差錯(cuò)糾正碼Reed-Solomon碼）碼）Strip 12Strip 8Strip 4Strip 0P(12-15)Strip 9Strip 5Strip 1Q(12-15)P(8-11)Strip 6Strip 2Strip 13Q(8-11)P(4-7)Strip 3Strip 14Strip 10Q(4-7)P(0-3)Strip 15Strip 11Strip 7Q(0-3)兩種校驗(yàn)碼：兩種校驗(yàn)碼：P&Q358） RAID 01：0和和1的組合，先分散再鏡像的組合，先分散再鏡像9） RAID 10：0和和1的組合，先鏡像再分散的組合，先鏡像再分散一個(gè)磁盤(pán)一個(gè)磁盤(pán)故障故障一個(gè)磁盤(pán)

21、一個(gè)磁盤(pán)故障故障364.RAID級(jí)別的選擇級(jí)別的選擇 RAID系統(tǒng)的重建性能系統(tǒng)的重建性能 可靠性可靠性 磁盤(pán)數(shù)量磁盤(pán)數(shù)量 每個(gè)奇偶位所能保護(hù)的位數(shù)每個(gè)奇偶位所能保護(hù)的位數(shù)37磁盤(pán)附屬磁盤(pán)附屬 計(jì)算機(jī)訪問(wèn)磁盤(pán)存儲(chǔ)的方式計(jì)算機(jī)訪問(wèn)磁盤(pán)存儲(chǔ)的方式 主機(jī)附屬存儲(chǔ)：通過(guò)本地主機(jī)附屬存儲(chǔ)：通過(guò)本地I/O端口訪問(wèn)的存儲(chǔ)端口訪問(wèn)的存儲(chǔ)0可用于主機(jī)附屬存儲(chǔ)的存儲(chǔ)設(shè)備：硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、可用于主機(jī)附屬存儲(chǔ)的存儲(chǔ)設(shè)備：硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、 RAID陣列、陣列、CD、DVD、磁帶驅(qū)動(dòng)器等磁帶驅(qū)動(dòng)器等 網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)：通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的專(zhuān)用存儲(chǔ)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)：通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的專(zhuān)用存儲(chǔ)系統(tǒng)0缺陷：需要使用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬，增加了網(wǎng)絡(luò)通

22、信延遲缺陷：需要使用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬，增加了網(wǎng)絡(luò)通信延遲 存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）：）：服務(wù)器與存儲(chǔ)單元之間的專(zhuān)門(mén)服務(wù)器與存儲(chǔ)單元之間的專(zhuān)門(mén)網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)主機(jī)和多個(gè)存儲(chǔ)陣列可以附加在同一網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)主機(jī)和多個(gè)存儲(chǔ)陣列可以附加在同一SAN上上，存儲(chǔ)可動(dòng)態(tài)的附加在主機(jī)上，存儲(chǔ)可動(dòng)態(tài)的附加在主機(jī)上381穩(wěn)定存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn) 穩(wěn)定存儲(chǔ)：存儲(chǔ)在穩(wěn)定存儲(chǔ)上的數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)不會(huì)丟失穩(wěn)定存儲(chǔ)：存儲(chǔ)在穩(wěn)定存儲(chǔ)上的數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)不會(huì)丟失 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定存儲(chǔ)的條件實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定存儲(chǔ)的條件0需要在多個(gè)具有獨(dú)立出錯(cuò)模式的存儲(chǔ)設(shè)備上重復(fù)所需需要在多個(gè)具有獨(dú)立出錯(cuò)模式的存儲(chǔ)設(shè)備上重復(fù)所需信息信息0需要協(xié)調(diào)用于更新的寫(xiě)操作，以確保更新時(shí)所發(fā)生

23、的需要協(xié)調(diào)用于更新的寫(xiě)操作，以確保更新時(shí)所發(fā)生的差錯(cuò)不會(huì)使所有拷貝處于損壞狀態(tài)，當(dāng)恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，差錯(cuò)不會(huì)使所有拷貝處于損壞狀態(tài)，當(dāng)恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，能強(qiáng)制使得所有數(shù)據(jù)處于一致和正確狀態(tài)能強(qiáng)制使得所有數(shù)據(jù)處于一致和正確狀態(tài) 磁盤(pán)寫(xiě)的三種可能情況磁盤(pán)寫(xiě)的三種可能情況0成功完成成功完成0部分差錯(cuò)部分差錯(cuò)0完全差錯(cuò)完全差錯(cuò)39具體實(shí)現(xiàn)（系統(tǒng)為每個(gè)邏輯塊維護(hù)兩個(gè)物理拷貝）具體實(shí)現(xiàn)（系統(tǒng)為每個(gè)邏輯塊維護(hù)兩個(gè)物理拷貝）輸出操作輸出操作0將信息寫(xiě)到第一個(gè)物理塊上將信息寫(xiě)到第一個(gè)物理塊上0當(dāng)?shù)谝淮螌?xiě)成功完成時(shí)，再將同樣信息寫(xiě)到第二個(gè)物理塊上當(dāng)?shù)谝淮螌?xiě)成功完成時(shí)，再將同樣信息寫(xiě)到第二個(gè)物理塊上0只有在第二次寫(xiě)成功完成時(shí)，

24、才聲明操作完成只有在第二次寫(xiě)成功完成時(shí)，才聲明操作完成恢復(fù)程序（從差錯(cuò)中恢復(fù)時(shí)，每塊物理塊都要檢查）恢復(fù)程序（從差錯(cuò)中恢復(fù)時(shí)，每塊物理塊都要檢查）0若兩個(gè)塊相同且沒(méi)有檢測(cè)到差錯(cuò)，無(wú)需采取任何動(dòng)作若兩個(gè)塊相同且沒(méi)有檢測(cè)到差錯(cuò)，無(wú)需采取任何動(dòng)作0若一塊有檢測(cè)差錯(cuò)，那么用另一塊的值來(lái)替代若一塊有檢測(cè)差錯(cuò)，那么用另一塊的值來(lái)替代0若兩塊沒(méi)有檢測(cè)差錯(cuò)但內(nèi)容不同，用第二塊的內(nèi)容代替第一塊若兩塊沒(méi)有檢測(cè)差錯(cuò)但內(nèi)容不同，用第二塊的內(nèi)容代替第一塊的內(nèi)容的內(nèi)容40第三級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)第三級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)1. 第三級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備第三級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備可移動(dòng)磁盤(pán)可移動(dòng)磁盤(pán)0 軟盤(pán)、優(yōu)盤(pán)、可移動(dòng)硬盤(pán)軟盤(pán)、優(yōu)盤(pán)、可移動(dòng)硬盤(pán)0 磁光盤(pán)磁光盤(pán)0 光盤(pán)光盤(pán)磁帶磁帶0 與磁盤(pán)相比，價(jià)格便宜，容量大，但隨機(jī)訪問(wèn)較慢與磁盤(pán)相比，價(jià)格便宜，容量大，但隨機(jī)訪問(wèn)較慢0 通常用于保存磁盤(pán)數(shù)據(jù)的備份通常用于保