存儲基礎(chǔ)知識1-介質(zhì)和陣列

存儲基礎(chǔ)知識（一）SOUL產(chǎn)品部2010.05存儲基礎(chǔ)討論哪些問題？HostPlatformsMediaManagement

介質(zhì)技術(shù)存儲協(xié)議通道技術(shù)體系結(jié)構(gòu)性能Performance容量capacityDASNASSAN虛擬化備份復(fù)制WORM云存儲ILMSCSIDAFSFCIPSCSIRAID快照容災(zāi)重復(fù)刪除NDMPVSSSNIA（存儲網(wǎng)絡(luò)行業(yè)協(xié)會）存儲模型

目錄存儲介質(zhì)1陣列技術(shù)2存儲介質(zhì)存儲介質(zhì)硬盤技術(shù)磁帶技術(shù)硬盤主要物理結(jié)構(gòu)盤片馬達(motor)底座（Base）磁頭PCB及RV傳感器硬盤接口硬盤主要物理結(jié)構(gòu)盤片Platter磁盤驅(qū)動器的主要組件之一是盤片，其盤片構(gòu)成材料是鋁合金或者是玻璃，表面覆蓋著磁記錄層。硬磁盤盤片直徑小型化的同時，面密度也在不斷提高。目前硬盤的面密度已經(jīng)超過每平方英寸100GB。磁頭Head硬磁盤驅(qū)動器的磁頭是浮動磁頭，工作過程中磁頭與盤面不接觸，兩者之間有一個很小的間隙。當(dāng)磁盤高速旋轉(zhuǎn)時，由于空氣的粘滯性，附著在盤面上的空氣在磁頭和盤面之間形成了一層空氣墊，托住磁頭。主軸Spindle和主軸電機Motor硬盤驅(qū)動器由主軸帶動盤片旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速很高，目前一般為5400r/min、7200r/min。高速硬盤一般是15000r/min，用于服務(wù)器和高速磁盤陣列。主軸電機一般為無刷直流電機，采用流體動壓軸承以達到極小的徑向偏擺，從而保證極小的磁道偏擺，利于磁頭對磁道的跟蹤。

Aharddriveplatterbeingaccessedbyanactuatorarm.硬盤的讀寫工作磁盤驅(qū)動器在存取工作過程中，首先要把磁頭移動到目標(biāo)磁道，這個過程稱為尋道。到達目標(biāo)磁道后，還要通過伺服跟蹤系統(tǒng)使磁頭動態(tài)保持在目標(biāo)磁道的中心，這個過程叫磁道跟蹤。在尋道過程中，首先執(zhí)行尋道命令，把磁頭當(dāng)前所處磁道距目標(biāo)磁道的距離計算出來，裝入差值計數(shù)器中，然后根據(jù)差值的正、負和大小來驅(qū)動磁頭運動。為了提高尋道速度，一般把控制分成兩個階段來進行。第一階段是“粗控”階段，作用是速度控制。當(dāng)目標(biāo)磁道和當(dāng)前磁道之差大于零時，采用速度控制，目的在于盡快找到目標(biāo)磁道。當(dāng)找到了目標(biāo)磁道后，才進入“精控”階段?！熬亍彪A段的作用是位置控制，保證磁頭牢牢盯住目標(biāo)磁道，所以又稱跟蹤控制方式。當(dāng)訪問某一個扇區(qū)時，磁頭須從當(dāng)前所處的磁道運動到指定的目標(biāo)磁道，再等待被訪問的扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下。所有盤面上的磁頭裝在同一個小車上作同步運動，即每一瞬間各盤面上的磁頭均處于各自同一序號的磁道上，這些序號相同的磁道組成了一個柱面，與磁道編號一樣，零磁道所在的柱面為零柱面，1號磁道所在的柱面為1號柱面，依次類推。訪問時，先要選擇柱面，其次要選擇磁頭（也就是選擇盤面）和扇區(qū)。所以，尋址用的地址信息應(yīng)該有柱面號、磁頭號和扇區(qū)號。硬盤存儲結(jié)構(gòu)磁頭Head磁頭是硬盤中最昂貴、最重要的部件。MR磁頭（Magnetoresistiveheads），即磁阻磁頭，采用的是分離式的磁頭結(jié)構(gòu)：寫入磁頭仍采用傳統(tǒng)的磁感應(yīng)磁頭（MR磁頭不能進行寫操作），讀取磁頭則采用新型的MR磁頭，即所謂的感應(yīng)寫、磁阻讀。這樣，在設(shè)計時就可以針對兩者的不同特性分別進行優(yōu)化，以得到最好的讀/寫性能。磁道Track當(dāng)磁盤旋轉(zhuǎn)時，磁頭若保持在一個位置上，則每個磁頭都會在磁盤表面劃出一個圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫做磁道。是盤面上以特殊方式磁化了的一些磁化區(qū)，磁盤上的信息是沿著磁道存放的。相鄰磁道之間并不是緊挨著，因為磁化單元相隔太近時磁性會相互產(chǎn)生影響，硬盤上的磁道密度很大，通常一面有成千上萬個磁道。扇區(qū)Sector每個磁道被等分為若干個弧段，這些弧段是磁盤的扇區(qū)，每個扇區(qū)可以存放512個字節(jié)的信息，磁盤讀取和寫入數(shù)據(jù)時，要以扇區(qū)為單位。柱面Cylinder硬盤由重疊多盤片構(gòu)成，每個盤面都被劃分為數(shù)目相等的磁道，并從外緣的“0”開始編號，具有相同編號的磁道形成一個圓柱，稱為磁盤的柱面。柱面數(shù)磁道數(shù)是相等的。由于每個盤面都有自己的磁頭，因此，盤面數(shù)等于總的磁頭數(shù)。所謂硬盤的CHS,即Cylinder（柱面）、Head（磁頭）、Sector（扇區(qū)），只要知道了硬盤的CHS，即可確定硬盤的容量，硬盤的容量=柱面數(shù)×磁頭數(shù)×扇區(qū)數(shù)×512Byte。DataRate:Innervs.OuterTracksTokeepthingssimple,originallysamenumberofsectorspertrackSinceoutertracklonger,lowerbitsperinchCompetitiondecidedtokeepbitsperinch(BPI)highforalltracks

(“constantbitdensity”)MorecapacityperdiskMoresectorspertracktowardsedgeSincediskspinsatconstantspeed,outertrackshavefasterdatarateBandwidthoutertrack1.7xinnertrack!外部邊緣外部中間中心內(nèi)部中間內(nèi)部邊緣磁道平面圖訪問速度慢慢快硬盤的基本參數(shù)容量硬盤的容量MB或GB為單位。容量指標(biāo)還包括硬盤的單碟容量單，是指包括正反兩面在內(nèi)的單個盤片的總?cè)萘俊蔚萘吭酱?，單位成本越低，平均訪問時間也越短。轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速(Rotationalspeed)是指盤片每分鐘轉(zhuǎn)動的圈數(shù)RPM（RoundPerMinute)。平均訪問時間平均訪問時間(AverageAccessTime)是指磁頭從起始位置到達目標(biāo)磁道位置，并且從目標(biāo)磁道上找到要讀寫的數(shù)據(jù)扇區(qū)所需的時間。平均訪問時間體現(xiàn)了硬盤的讀寫速度，它包括平均尋道時間+平均等待時間。平均尋道時間(AverageSeekTime)是指硬盤的磁頭移動到盤面指定磁道所需的時間，一般8ms以內(nèi)。平均等待時間是指磁頭已處于要訪問的磁道，等待所要訪問的扇區(qū)旋轉(zhuǎn)至磁頭下方的時間。平均等待時間為盤片旋轉(zhuǎn)一周所需的時間的一半，一般應(yīng)在4ms以下。傳輸速率傳輸速率(DataTransferRate)硬盤的數(shù)據(jù)傳輸率是指硬盤讀寫數(shù)據(jù)的速度，單位為兆字節(jié)每秒（MB/s）。硬盤數(shù)據(jù)傳輸率又包括了內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率和外部數(shù)據(jù)傳輸率。內(nèi)部傳輸率(InternalTransferRate)也稱為持續(xù)傳輸率(SustainedTransferRate)，它反映了硬盤緩沖區(qū)未用時的性能。內(nèi)部傳輸率主要依賴于硬盤的旋轉(zhuǎn)速度。外部傳輸率（ExternalTransferRate）也稱為突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率（BurstDataTransferRate）或接口傳輸率，它標(biāo)稱的是系統(tǒng)總線與硬盤緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸率，外部數(shù)據(jù)傳輸率與硬盤接口類型和硬盤緩存的大小有關(guān)。緩存硬盤緩存的目的是為了解決系統(tǒng)前后級讀寫速度不匹配的問題，以提高硬盤的讀寫速度。常用指標(biāo)硬盤類型及接口SASSATAFCSCSIATA/IDELCSC硬盤類型接口視圖ATA/IDE接口硬盤Power連接器主/從盤

跳線40-pin連接器ATA(Advanced

Technology

Attachment)高級技術(shù)附加ATA硬盤是傳統(tǒng)的桌面級硬盤，主要應(yīng)用于個人PC機，也經(jīng)常稱為IDE(Integrated

Drive

Electronic)硬盤ATA接口為并行ATA技術(shù)，正在被串行ATA（SATA）所替代SCSI接口硬盤SCSI(SmallComputerSystemInterface)小型計算機系統(tǒng)接口SCSI硬盤并發(fā)處理性能優(yōu)異，常應(yīng)用于企業(yè)級存儲領(lǐng)域SCSI硬盤采用并行接口，接口速率發(fā)展到320MB/s，已經(jīng)達到極限，正在被SAS（SerialAttachedSCSI）硬盤所替代80-pin公接頭FC接口硬盤采用FC-AL(FiberChannelArbitratedLoop，光纖通道仲裁環(huán))接口模式FC-AL是一種雙端口的串行存儲接口FC-AL支持全雙工工作方式FC-AL提供一種單環(huán)拓撲結(jié)構(gòu)，一個控制器能訪問126個硬盤SATA接口硬盤SATA串行ATA：(SerialAdvanced

Technology

Attachment)SATA采用串行方式進行數(shù)據(jù)傳輸，接口速率比IDE接口高SATA硬盤采用點對點連接方式，支持熱插拔，即插即用SATA

II有以下五個主要特性：更高的端口傳輸率（300MB/s）本機命令隊列（NCQ）組件管理（EnclosureManagement），比如風(fēng)扇控制，溫度控制，新硬盤指示，壞硬盤指示，硬盤狀態(tài)指示等端口復(fù)用（PortMultiplier），允許多個硬盤連接到同一端口可向上兼容SAS技術(shù)SATAⅡ技術(shù)可對24×7企業(yè)在線和近線存儲應(yīng)用提供超大容量和高可靠性的支持SAS接口硬盤介紹SAS串行連接SCSI(SerialAttachedSCSI) SAS是一種點對點、全雙工、雙端口的接口SAS專為滿足高性能企業(yè)需求而設(shè)計，并且兼容SATA硬盤，為企業(yè)用戶帶來前所未有的靈活性保留了SCSI技術(shù)良好的可測性和可靠性點對點串行連接方式提供更高的帶寬:單接口3Gb/6Gb/12Gb相對于SCSI更優(yōu)異的信號和數(shù)據(jù)完整性靈活性—兼容SAS和SATA可擴展性—尋址范圍寬，通過擴展器可以支持更多設(shè)備可靠性和可用性—

全雙工接口支持冗余路徑更長的電纜連接，更小尺寸，更容易的連接方式，更多選擇SAS/SATA接口兼容性SASSATASATASASPluggable?KeywayPortBSATA/SAS快速比較CriteriaSATASASDataRates150-300MB/Sec300-600MB/SecMTBF500-600Khrs1.2MhrsCableLength1m10mCost/MB$.01-$.02$.05-$.08(Est)RotationalSpeed5.4or7.2KRPM10-15kRPMBuffer8MB64MB各類硬盤對比ATASATASCSISASFC轉(zhuǎn)速（RPM）7,2007,20015,00015,00015,000緩存（MB）8/168/16/328/168/168/16串行/并行并行串行并行串行串行容量（GB）2501000300450450年失效率AFR——0.73%——0.55%0.55%TCQ支持支持支持支持支持NCQ不支持支持*支持支持支持*SATAⅡ接口硬盤支持NCQ，SATAⅠ不支持企業(yè)存儲介質(zhì)分級策略“Onlyasmallpercentageofdatashouldbemaintainedonthehighestcost,highperformancedevices.Therestismigratedtolessexpensivestoragewhereitisimmediatelyavailablewhenneeded.”

EMCWhitepaperApril2005HighcapacityLowcost-per-gigabyteHighreliabilityOptimizedfornearlineapplicationsTransactionalReferenceDataStaging&

spoolingArchiveOnLineOffLineNearLinePerformanceAvailabilityAccesstimeCostperTerabyteCapacityRetention企業(yè)級Nearline與Online硬盤區(qū)別NearlineStorage7,200rpmSATAOnlineStorage15,000rpmSAS/FC成本容量負載可靠性擴展性性能耗電機械部分更大的磁鐵堅固外殼空氣控制設(shè)備更高尋道速度更多磁頭更多盤片更小盤片直徑更高轉(zhuǎn)速電子部分DualprocessorsDualportTwicethefirmwareCommandschedulingSuperiorerrorcorrectionSmartalgorithmsPerform.optimizationDataintegritychecks不同類型硬盤的需求變化不同類型硬盤發(fā)展趨勢SCSI-2SCSI-3FC-AL100MB/SperPortFC-AL200MB/SperPortSynchronousSCSI5MB/sFastWideSCSI10/20MB/sUltraSCSI20/40MB/sUltra2SCSI40/80MB/sUltra160SCSI160MB/sUltra320SCSI320/MB/sSAS300MB/sperportSATASATAIISerialATA150MB/sSerialATAII300MB/sFC-AL400MB/SperPort串行并行SAS600MB/sperport硬盤規(guī)格的發(fā)展變化硬盤容量的發(fā)展容量FC&SAS硬盤100GB300GB750GB

1TB400GB500GB750GB1000GBSATA硬盤500GB

1.5B2TB73GB146GB300GB450GB600GB1.5TB2TB256GB250GBSSD固態(tài)硬盤多種多樣的磁帶技術(shù)磁帶介質(zhì)類型DAT(DigitalAudioTape)4mmDLT(DigitalLinearTape)、SDLT1/2英寸

AIT、SAIT3590LTO（LinearTapeOpen）

Ultrium/Accelis

DTF9840Mammoth8mm螺旋掃描

vs.線性記錄1ips4ChannelHeadWrite/Read208ParallelSerpentineTracks160ips160ips螺旋掃描記錄方式線性記錄方式寫滿整盤帶繞帶次數(shù)-1帶速-1”/sec.同錄像機工作原理，整個磁帶機中，只有磁鼓是高速旋轉(zhuǎn)，其它部件，如磁帶、伺服機構(gòu)都是低速運動的。這樣的結(jié)構(gòu)緊湊合理、易于設(shè)計和維護。寫滿整盤帶繞帶次數(shù)-52帶速-160”/sec.同錄音機原理，磁頭固定不動，磁帶直線高速運動通過磁頭。HEADSHeads螺旋掃描技術(shù)磁帶盒采用雙軸結(jié)構(gòu)磁帶部分纏繞到有傾角的旋轉(zhuǎn)磁鼓上數(shù)據(jù)磁軌是根據(jù)8mm磁帶的邊緣按一定角度寫入產(chǎn)品:SonyAIT,S-AIT線性掃描技術(shù)

磁帶盒采用單軸結(jié)構(gòu)電機高速拉動磁帶通過磁頭磁軌平行于磁帶邊緣寫入數(shù)據(jù)磁軌會以往返的形式在磁帶上來回寫入產(chǎn)品LTO,SDLT,9840,3590P-BOTL-EOT

Lengthoftape

磁帶技術(shù)的發(fā)展GenerationNativeCapacityDatarateGen1Gen2Gen3HHGen3Gen4100GBRead15MB/secWrite15MB/sec200GBRead15MB/sec+35MB/secWrite400GBRead15MB/sec+35MB/sec+60MB/sec80MB/secWrite800GBRead35MB/sec+80MB/sec+80MB/sec+120MB/secWrite120MB/secGen4Note:Gen3Half-heightandFull-heightdriveusethesamemedia陣列技術(shù)陣列技術(shù)磁盤陣列體系結(jié)構(gòu)RAID技術(shù)陣列與主機鏈接快照與復(fù)制磁盤陣列XX公司什么是磁盤陣列：磁盤陣列是一種采用RAID技術(shù)、冗余技術(shù)和在線維護技術(shù)制造的一種高性能、高可用的磁盤存儲設(shè)備。磁盤陣列核心技術(shù)：體系結(jié)構(gòu)設(shè)計緩存技術(shù)RAID技術(shù)主機通道連接技術(shù)快照技術(shù)復(fù)制技術(shù)常見陣列體系結(jié)構(gòu)通常的中檔控制器設(shè)計單個或集群的雙控制器前端主機端口，后端光纖環(huán)路鏡像的高速緩存高速緩存...光纖通道后端環(huán)路CPU高速緩存光纖通道主機端口CPU...光纖通道主機端口矩陣式高端陣列體系結(jié)構(gòu)CHIP

光纖通道...ACPCHIP

CHIP

高速緩存與共享內(nèi)存光纖通道高端企業(yè)級磁盤陣列

CHIP

光纖通道...ACP光纖通道...ACP光纖通道...ACPCrossBar高速CPU控制器緩存工作模式前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存寫緩存前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存

寫緩存主機寫入數(shù)據(jù)流反饋寫OKWrite-back回寫主機寫入數(shù)據(jù)流反饋寫OKWrite-through直寫磁盤控制器的緩存保護技術(shù)FC或IP(GE)緩存(Cache)CPUCPU后端總線磁盤FC或IP(GE)緩存(Cache)CPUCPU后端總線Cache電池FC或IP(GE)緩存(Cache)CPUCPU后端總線陣列內(nèi)置UPS三種常見控制器Cache保護設(shè)計cache電池保護內(nèi)置UPS保護外置UPS保護陣列外置UPS控制器緩存鏡像前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存寫緩存前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存寫緩存1、主機數(shù)據(jù)寫入緩存；2、緩存數(shù)據(jù)進行異或運算，產(chǎn)生校驗數(shù)據(jù)；控制器緩存鏡像前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存寫緩存前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存寫緩存1、主機數(shù)據(jù)寫入緩存；2、緩存數(shù)據(jù)進行異或運算，產(chǎn)生校驗數(shù)據(jù)；3、將校驗數(shù)據(jù)添加到緩存；控制器緩存鏡像前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存寫緩存前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存寫緩存1、主機數(shù)據(jù)寫入緩存；2、緩存數(shù)據(jù)進行異或運算，產(chǎn)生校驗數(shù)據(jù)；3、將校驗數(shù)據(jù)添加到緩存；4、將緩存數(shù)據(jù)復(fù)制到目標(biāo)控制器；5、目標(biāo)控制器處理完數(shù)據(jù)和校驗數(shù)據(jù)返回消息；6、源控制器返回主機消息，操作完畢。OKRAID基本概念—定義RAID（RedundentArrayofInexpensiveDisks）廉價磁盤冗余陣列由美國加州伯克利分校的D.A.Patterson教授在1988年提出。傳統(tǒng)RAID的四種需求目標(biāo)—安全、經(jīng)濟、效率、擴充解決了單個磁盤容量的限制解決了單個磁盤速度的限制解決了數(shù)據(jù)可靠性問題RAID技術(shù)將多個單獨的物理硬盤以不同的方式組合成一個邏輯硬盤，從而提高了硬盤的讀寫性能和數(shù)據(jù)安全性。根據(jù)不同的組合方式可以分為不同的RAID級別:RAID0數(shù)據(jù)條帶化，無校驗RAID1數(shù)據(jù)鏡像，無校驗RAID2海明碼錯誤校驗及校正RAID3數(shù)據(jù)條帶化讀寫，校驗信息存放于專用硬盤RAID4單次寫數(shù)據(jù)采用單個硬盤，校驗信息存放于專用硬盤RAID5數(shù)據(jù)條帶化，校驗信息分布式存放RAID6數(shù)據(jù)條帶化，分布式校驗并提供兩級冗余RAID組合方式—級別擴展同時采用兩種不同的RAID方式還能組合成新的RAID級別RAID0+1先做RAID0，后做RAID1，同時提供數(shù)據(jù)條帶化和鏡像RAID10類似于RAID0+1，區(qū)別在于先做RAID1，后做RAID0RAID50先做RAID5，后做RAID0，能有效提高RAID5的性能RAID基本概念1——條帶分條條帶

硬盤0硬盤2硬盤1硬盤3RAID基本概念2——校驗異或運算P=A0XORA1數(shù)據(jù)A0和A1通過異或運算進行奇偶校驗得到校驗位PA1A0P數(shù)據(jù)盤數(shù)據(jù)盤校驗盤兩個數(shù)字之間的XOR運算定義是：1XOR1=01XOR0=10XOR1=10XOR0=0RAID基本概念3——重建（Rebuild）數(shù)據(jù)盤A1A0PA0A1PXOR故障數(shù)據(jù)盤校驗盤A2A2XOR數(shù)據(jù)盤更換RAID硬盤失效處理--熱備和熱插拔熱備：HotSpare定義：當(dāng)冗余的RAID組中某個硬盤失效時，在不干擾當(dāng)前RAID系統(tǒng)的正常使用的情況下，用RAID系統(tǒng)中另外一個正常的備用硬盤自動頂替失效硬盤，及時保證RAID系統(tǒng)的冗余性全局式：備用硬盤為系統(tǒng)中所有的冗余RAID組共享專用式：備用硬盤為系統(tǒng)中某一組冗余RAID組專用熱插拔：HotSwap定義：在不影響系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的情況下，用正常的硬盤物理替換RAID系統(tǒng)中失效硬盤關(guān)鍵在于熱插拔時電子器件的保護機制全局熱備示例該熱備盤由系統(tǒng)中兩個RAID組共享，可自動頂替任何一個RAID中的一個失效硬盤磁盤1磁盤2磁盤3熱備盤磁盤4磁盤5磁盤6RAID5RAID5磁盤陣列RAID級別——RAID0RAID0即沒有容錯設(shè)計的條帶硬盤陣列（StripedDiskArraywithoutFaultTolerance），以條帶形式將RAID組的數(shù)據(jù)均勻分布在各個硬盤中DHLCGKBFJABCDEFGH數(shù)據(jù)……AEI優(yōu)點極高的讀寫效率速度快，由于不存在校驗，所以不占用CPU資源部署簡單缺點無冗余，通常和其他RAID級別混合使用不適合用于關(guān)鍵數(shù)據(jù)環(huán)境最小硬盤數(shù)2RAID級別——RAID1RAID1又稱鏡像（Mirror），數(shù)據(jù)同時一致寫到主硬盤和鏡像硬盤EDCBAEDCBAABCDE……=數(shù)據(jù)優(yōu)點提供了很高的數(shù)據(jù)安全性和可用性100％的數(shù)據(jù)冗余設(shè)計、使用簡單不作校驗計算，CPU占用資源少缺點空間利用率只有1/2相對于單個硬盤，無法提高寫性能硬盤數(shù)2RAID級別——RAID3RAID3即帶有校驗的并行數(shù)據(jù)傳輸陣列（Paralleledtransferwithparity），數(shù)據(jù)條帶化分布在數(shù)據(jù)盤中，同時使用專用校驗硬盤存放校驗數(shù)據(jù)D0C0B0A0D1C1A1B1D2C2A2B2PDPCPAPBABCD……異或運算數(shù)據(jù)盤校驗盤優(yōu)點數(shù)據(jù)分布式存儲在連續(xù)的硬盤上，具有較高的讀速率，適合大文件連續(xù)讀操作的應(yīng)用如果有一個硬盤損壞，數(shù)據(jù)的有效性沒有影響缺點校驗盤是整個硬盤陣列系統(tǒng)的瓶頸有數(shù)據(jù)盤故障時，每次讀操作時都需要進行校驗計算，讀性能大幅度下降最小硬盤數(shù)3RAID級別——RAID4RAID4是帶有共享校驗硬盤的獨立數(shù)據(jù)盤（Independentdatadiskswithsharedparitydisk），與RAID3類似，不同在于對數(shù)據(jù)訪問是每次一個盤，而RAID3是每次一個條帶，RAID4的讀寫性能較差，目前較少使用異或運算A0B0C0D0A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3P0P1P2P3A0A1A2A3B0B1B2B3C0……數(shù)據(jù)盤校驗盤RAID級別——RAID5RAID5與RAID3機制類似，但校驗數(shù)據(jù)均勻分布在各數(shù)據(jù)硬盤上，RAID成員硬盤上同時保存數(shù)據(jù)和校驗信息，數(shù)據(jù)塊和對應(yīng)的校驗信息保存在不同硬盤上。RAID5是最常用的RAID方式之一?！璓4A3A2A1A0B4P3B2B1B0C4C3P2C1C0D4D3D2P1D0E4E3E2E1P0異或運算A0B0C0D0A1B1C1E1A2B2D2校驗信息Px分布式存儲數(shù)據(jù)RAID3、RAID4、RAID5區(qū)別RAID3是與RAID4類似，在每組盤中使用單一的校驗盤，但是RAID3中條帶劃分較小，使得每一個操作都要跨越陣列中所有的磁盤。例如，一個塊數(shù)據(jù)中的第一個字節(jié)可能在第一個盤上，第二個字節(jié)在第二個盤上，諸如此類。RAID3經(jīng)常處于磁頭同步狀態(tài)以減少等待時間，RAID3適于單一大文件以高數(shù)據(jù)率進行讀寫的應(yīng)用，諸如超級計算機和圖形圖像處理。對于多用戶并行發(fā)起眾多互不相關(guān)磁盤操作的應(yīng)用則不適宜。作為對比，RAID4盤組中的每一個數(shù)據(jù)盤都可以同時滿足一個單獨用戶的請求。RAID5與RAID4類似，但與RAID4擁有獨立校驗盤不同，RAID5在陣列中所有磁盤上存儲校驗信息。RAID5的主要的優(yōu)勢在于它可以防止校驗盤本身成為讀寫瓶頸。主要的缺點是不能方便的將一塊新磁盤添加到現(xiàn)有的RAID組中。RAID3/4/5的讀和寫讀操作：多磁盤同時讀取數(shù)據(jù)寫操作：更新數(shù)據(jù)之前，需要將條帶中其他部分數(shù)據(jù)讀出并重新計算校驗值，新數(shù)據(jù)和校驗數(shù)據(jù)同時被寫更新。RAID3RAID4/5RAID級別——RAID6RAID6是帶有兩個獨立分布式奇偶校驗方案的獨立數(shù)據(jù)硬盤（Independentdatadiskswithtwoindependentdistributedparityschemes）。廣義上講，能夠允許兩個硬盤同時失效的RAID級別統(tǒng)稱為RAID6，狹義上講，特指Intel的RAIDP+Q技術(shù)。硬盤空間利用率為(N-2)/N，N為RAID6陣列硬盤總數(shù)RAID6技術(shù)：目前RAID6還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準，各家公司的實現(xiàn)方式都有所不同：RAIDP+Q：INTEL和HDS公司RAIDDP：NetApp公司RAIDADG：HP公司RAID6P+QReed-Solomoncodes優(yōu)點可以同時允許兩塊硬盤失效缺點磁盤利用率比RAID5更低校驗計算復(fù)雜，對控制器性能消耗很大，增加系統(tǒng)負載出現(xiàn)硬盤失效時，RAID重建時對系統(tǒng)性能影響更大，并且重建時間長最小硬盤數(shù)4RAIDDP原理添加RAIDDP雙奇偶校驗條下表將一個以藍色陰影塊表示的對角線奇偶校驗條和一個在第六列中以“DP”表示的第二個奇偶校驗磁盤添加到前面的RAID4組中。這表示RAIDDP結(jié)構(gòu)是RAID4水平行奇偶校驗解決方案的超集。在這個例子中對角線奇偶校驗條通過相加的方法計算，并且存儲在第二個奇偶校驗磁盤上，而不是上面所說的實際使用的XOR（1+2+2+7=12）。此時，需要注意的最重要的問題是，對角線奇偶校驗條包括一個來自行奇偶校驗的元素作為其對角線奇偶校驗和的一部分。RAIDDP將把最初在RAID4結(jié)構(gòu)中的磁盤（包括數(shù)據(jù)和行奇偶校驗磁盤）視作相同的磁盤。下一個圖表為每個塊加入了余下的數(shù)據(jù)，并且建立了相應(yīng)的行和對角線奇偶校驗條。RAIDDP的重建RAID組合級別——RAID10RAID10是將鏡像和條帶進行兩級組合的RAID級別，第一級是RAID1鏡像對，第二級為RAID0。RAID10也是一種應(yīng)用比較廣泛的RAID級別。ABCDEFGHAACBBCDDEEFFGGHH優(yōu)點高讀取速率高寫速率，較校驗RAID而言，寫開銷最小至多可以容許N個硬盤同時損壞（2N個硬盤組成的RAID10陣列）缺點只有1/2的硬盤利用率最小硬盤數(shù)4RAID組合級別——RAID0+1ABCDEFGHRAID0+1是將條帶和鏡像進行兩級組合的RAID級別，第一級是RAID0，第二級為RAID1。一般來說，RAID0+1的失效概率要比RAID10大，不過無硬盤故障下，RAID0+1的讀取速度要比RAID10快ABCDEFGHABCDEFGHRAID組合級別——RAID50P13F1RAID50是將RAID5和RAID0進行兩級組合的RAID級別，最低一級是RAID5，第二級為RAID0A2P02A1A0B2B1P01B0P03C1C0P00異或運算A0B0D0E0A1C0D1F0B1……C1D2P12D1D0E2E1P11E0F0P10硬盤0硬盤1硬盤2硬盤3硬盤4硬盤5異或運算不同等級RAID效率對比RAID57D+1P數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)奇偶校驗數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)RAID66D+2P數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)奇偶校驗1奇偶校驗2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)RAID12D+2D鏡像鏡像數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)RAID53D+1P數(shù)據(jù)奇偶校驗數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)RAID14D+4D鏡像鏡像鏡像鏡像數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)效率50%50%75%87.5%75%寫性能寫寫