管理信息系統(tǒng) 課件 第6章　存儲(chǔ)系統(tǒng)

6.1信息存儲(chǔ)與管理概述

6.2數(shù)據(jù)中心環(huán)境

6.3數(shù)據(jù)保護(hù)：RAID

6.4智能存儲(chǔ)系統(tǒng)6.1信息存儲(chǔ)與管理概述6.1.1數(shù)據(jù)和信息概述信息對(duì)企業(yè)的重要性、企業(yè)對(duì)信息的依賴性以及信息的數(shù)量也在以驚人的速度提高。企業(yè)需要以快速、可靠的方式獲取對(duì)成功至關(guān)重要的信息。隨著企業(yè)對(duì)信息的依賴性日益提高，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、保護(hù)和管理方面的挑戰(zhàn)也隨之增大。與數(shù)據(jù)可用性和保護(hù)相關(guān)的法律、法規(guī)和合同業(yè)務(wù)進(jìn)一步增加了這些挑戰(zhàn)。隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)據(jù)生成和共享的速率呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。以下是導(dǎo)致數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)增長(zhǎng)的一些因素：(1)?數(shù)據(jù)處理能力的提高?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的處理和存儲(chǔ)功能顯著提高，使得各種類型的內(nèi)容和介質(zhì)能夠從常規(guī)格式轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。(2)?數(shù)字存儲(chǔ)成本的降低。技術(shù)進(jìn)步以及存儲(chǔ)設(shè)備成本的降低提供了低成本存儲(chǔ)解決方案，這一成本優(yōu)勢(shì)提高了數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)生成和存儲(chǔ)的速率。(3)?價(jià)格合理、速度更快的通信技術(shù)的發(fā)展。(4)?應(yīng)用程序和智能設(shè)備的劇增。智能手機(jī)、平板電腦和更新的數(shù)字設(shè)備以及智能應(yīng)用程序極大地促進(jìn)了數(shù)字內(nèi)容的生成。根據(jù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理方式，數(shù)據(jù)可分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如圖6.1所示。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以嚴(yán)格定義的格式按行和列進(jìn)行組織，以使應(yīng)用程序能夠有效地進(jìn)行檢索和處理。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)通常使用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)進(jìn)行存儲(chǔ)。如果數(shù)據(jù)的元素不能按行和列存儲(chǔ)，因而難以通過(guò)應(yīng)用程序進(jìn)行查詢和檢索，則這樣的數(shù)據(jù)就是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。鑒于這些數(shù)據(jù)的非結(jié)構(gòu)化性質(zhì)，難以使用傳統(tǒng)的客戶關(guān)系管理應(yīng)用程序?qū)ζ溥M(jìn)行檢索。如今所創(chuàng)建的絕大多數(shù)新數(shù)據(jù)都是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。采用新的體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)、技巧和技能存儲(chǔ)、管理、分析來(lái)自眾多源的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和從中實(shí)現(xiàn)價(jià)值會(huì)給行業(yè)帶來(lái)挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)是一個(gè)不斷變化的新概念，是指大小超出常用軟件工具，在可接受時(shí)間限制內(nèi)具備捕獲、存儲(chǔ)、管理和處理能力的數(shù)據(jù)集。它包括各種源生成的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)集通常需要實(shí)時(shí)捕獲或更新以便進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)建模和決策制訂。傳統(tǒng)的IT基礎(chǔ)架構(gòu)以及數(shù)據(jù)處理工具和方法不足以應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量、多樣性、動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性。實(shí)時(shí)分析大數(shù)據(jù)需要高性能、大規(guī)模的并行處理(MPP)數(shù)據(jù)平臺(tái)以及對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行高級(jí)分析的新技術(shù)、體系結(jié)構(gòu)和工具。數(shù)據(jù)科學(xué)是一門新興學(xué)科，它使組織能夠從大數(shù)據(jù)中獲得業(yè)務(wù)價(jià)值。數(shù)據(jù)科學(xué)是幾門現(xiàn)有學(xué)科的綜合，它使數(shù)據(jù)專家能夠開(kāi)發(fā)先進(jìn)的算法來(lái)分析大量信息，從而推動(dòng)創(chuàng)造新價(jià)值并做出更多數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策。當(dāng)前希望采用數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)的一些行業(yè)和市場(chǎng)包括醫(yī)療和科研、醫(yī)療保健、公共管理、欺詐檢測(cè)、社會(huì)媒體、銀行、保險(xiǎn)公司以及其他受益于大數(shù)據(jù)分析的基于數(shù)字信息的實(shí)體。大數(shù)據(jù)所需的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)管理應(yīng)簡(jiǎn)單、高效且便宜，可同時(shí)提供對(duì)多個(gè)平臺(tái)和數(shù)據(jù)源的訪問(wèn)。6.1.2存儲(chǔ)概述在計(jì)算環(huán)境中，用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的設(shè)備稱為存儲(chǔ)設(shè)備，簡(jiǎn)稱存儲(chǔ)。存儲(chǔ)類型取決于數(shù)據(jù)的類型及其創(chuàng)建速度和使用頻率。有多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式可供企業(yè)選擇，包括內(nèi)部硬盤、外部磁盤陣列和磁帶。以往，組織都將計(jì)算機(jī)(大型機(jī))和信息存儲(chǔ)設(shè)備(磁帶盤和磁盤組)集中放在其數(shù)據(jù)中心內(nèi)。隨著開(kāi)放系統(tǒng)的演變，其成本合理性和易部署性使得各業(yè)務(wù)部門有機(jī)會(huì)擁有自己的服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備。在開(kāi)放系統(tǒng)的早期實(shí)施中，存儲(chǔ)設(shè)備通常內(nèi)置于服務(wù)器之中。這些存儲(chǔ)設(shè)備無(wú)法與其他任何服務(wù)器共享。此方法稱為以服務(wù)器為中心的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)。在此體系結(jié)構(gòu)中，每臺(tái)服務(wù)器具有有限數(shù)量的存儲(chǔ)設(shè)備，且任何管理任務(wù)都可能會(huì)導(dǎo)致信息不可用。企業(yè)中部門服務(wù)器的激增導(dǎo)致信息支離破碎，且缺乏保護(hù)和管理，因而增加了資本性支出和運(yùn)營(yíng)成本。為應(yīng)對(duì)這些難題，存儲(chǔ)從以服務(wù)器為中心的體系結(jié)構(gòu)演變?yōu)橐孕畔橹行牡捏w系結(jié)構(gòu)，如圖6.2所示。6.1.3數(shù)據(jù)中心概述組織通過(guò)數(shù)據(jù)中心向整個(gè)企業(yè)提供集中式數(shù)據(jù)處理功能。數(shù)據(jù)中心擁有并管理大量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)包括硬件組件、軟件組件、環(huán)境控制系統(tǒng)。大型組織通常維護(hù)多個(gè)數(shù)據(jù)中心，以便分散數(shù)據(jù)處理工作負(fù)載并在發(fā)生災(zāi)難時(shí)提供備份。一個(gè)數(shù)據(jù)中心要實(shí)現(xiàn)基本功能，必須要有以下五個(gè)核心部件。應(yīng)用程序：為計(jì)算操作提供邏輯的計(jì)算機(jī)程序。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)：提供結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)方式，可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在相互關(guān)聯(lián)并按邏輯組織的多個(gè)表中。主機(jī)/計(jì)算：運(yùn)行應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算平臺(tái)(硬件、固件和軟件)。網(wǎng)絡(luò)：便于在各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)路徑。存儲(chǔ)裝置：持久存儲(chǔ)數(shù)據(jù)供后續(xù)使用的設(shè)備。這些核心元素通常被作為單獨(dú)的實(shí)體來(lái)查看和管理，但所有這些元素必須協(xié)同工作，才能滿足數(shù)據(jù)處理需求。圖6.3展示了一個(gè)在線訂單處理系統(tǒng)，其中包含五個(gè)核心部件以及它們?cè)谏虡I(yè)處理中的應(yīng)用。數(shù)據(jù)中心的無(wú)中斷運(yùn)營(yíng)對(duì)于企業(yè)的生存和成功至關(guān)重要。因此，很有必要利用可靠的存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)保證數(shù)據(jù)隨時(shí)可訪問(wèn)。圖6.4所示的是對(duì)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的所有部件都適用的基本要求。管理數(shù)據(jù)中心涉及許多任務(wù)。關(guān)鍵的管理活動(dòng)包括以下內(nèi)容：(1)?監(jiān)視：收集有關(guān)數(shù)據(jù)中心中運(yùn)行的各種元素和服務(wù)的信息的持續(xù)過(guò)程。監(jiān)視的數(shù)據(jù)中心的各個(gè)方面包括安全、性能、可用性和容量。(2)?報(bào)告：對(duì)資源性能、容量和利用率定期執(zhí)行報(bào)告。報(bào)告任務(wù)有助于建立業(yè)務(wù)合理性以及對(duì)與數(shù)據(jù)中心操作關(guān)聯(lián)的成本進(jìn)行計(jì)費(fèi)。(3)?資源調(diào)配：提供運(yùn)行數(shù)據(jù)中心所需硬件、軟件和其他資源的過(guò)程。資源調(diào)配活動(dòng)主要包括可滿足容量、可用性、性能和安全要求的資源管理。虛擬化和云計(jì)算極大地改變了數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)資源的調(diào)配和管理方式。組織正在對(duì)數(shù)據(jù)中心的各種元素快速部署虛擬化以優(yōu)化其利用率。此外，持續(xù)的IT成本壓力和隨需應(yīng)變數(shù)據(jù)處理需求也促進(jìn)了云計(jì)算的采用。6.1.4虛擬化概述虛擬化是指抽象化物理資源(如計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò))并讓其顯示為邏輯資源的技術(shù)。虛擬化已在IT行業(yè)中以不同形式存在數(shù)年。常見(jiàn)的虛擬化應(yīng)用有計(jì)算系統(tǒng)中使用的虛擬內(nèi)存和原始磁盤的分區(qū)。虛擬化支持共用物理資源以及提供物理資源功能的聚合視圖。通過(guò)計(jì)算虛擬化，可將共用物理服務(wù)器的CPU容量視為所有CPU處理能力的聚合。虛擬化還支持集中化管理共用資源。可根據(jù)共用物理資源創(chuàng)建和調(diào)配虛擬資源。這些虛擬資源共享共用物理資源，這樣可提高物理資源的利用率。根據(jù)業(yè)務(wù)需求，可向虛擬資源中添加容量或從中刪除容量，而不會(huì)中斷應(yīng)用程序或影響用戶。隨著IT資產(chǎn)利用率的提高，組織將節(jié)省與采購(gòu)和管理新物理資源關(guān)聯(lián)的成本。此外，減少物理資源意味著降低空間和能源消耗，這將帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)現(xiàn)綠色計(jì)算。除此之外，還有應(yīng)用程序虛擬化和桌面虛擬化。應(yīng)用程序虛擬化打破了應(yīng)用程序與底層平臺(tái)(OS和硬件)之間的相關(guān)性，可在虛擬化容器中封裝應(yīng)用程序和所需的OS資源。此技術(shù)支持部署應(yīng)用程序，而無(wú)須對(duì)在其中部署應(yīng)用程序的底層OS、文件系統(tǒng)或計(jì)算平臺(tái)的注冊(cè)表進(jìn)行任何更改。由于虛擬化應(yīng)用程序在單獨(dú)環(huán)境中運(yùn)行，因此可保護(hù)底層OS和其他應(yīng)用程序免遭潛在損壞。在許多方案中，如果多個(gè)應(yīng)用程序或同一應(yīng)用程序的多個(gè)版本安裝在同一計(jì)算平臺(tái)上，則可能會(huì)發(fā)生沖突。應(yīng)用程序虛擬化可通過(guò)隔離不同版本的應(yīng)用程序和關(guān)聯(lián)的O/S資源來(lái)消除此沖突。桌面虛擬化是一項(xiàng)支持從終端設(shè)備斷開(kāi)用戶狀態(tài)、操作系統(tǒng)(OS)和應(yīng)用程序的技術(shù)。它打破了硬件與其OS、應(yīng)用程序、用戶配置文件和設(shè)置之間的相關(guān)性，使IT員工能夠獨(dú)立更改、更新和部署這些元素。臺(tái)式機(jī)位于數(shù)據(jù)中心且在虛擬機(jī)上運(yùn)行，而用戶會(huì)從各種客戶端設(shè)備中遠(yuǎn)程訪問(wèn)這些臺(tái)式機(jī)。應(yīng)用程序執(zhí)行和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中心集中執(zhí)行。由于臺(tái)式機(jī)作為虛擬機(jī)在組織的數(shù)據(jù)中心中運(yùn)行，因此可降低數(shù)據(jù)泄露和竊取的風(fēng)險(xiǎn)。它還有助于執(zhí)行集中化備份和簡(jiǎn)化遵從性程序。虛擬桌面易于維護(hù)，因?yàn)閼?yīng)用修補(bǔ)程序、部署應(yīng)用程序和OS以及集中調(diào)配或刪除用戶都很簡(jiǎn)單。計(jì)算虛擬化是一項(xiàng)掩蔽物理硬件并將其從操作系統(tǒng)中抽象出來(lái)的技術(shù)。它支持對(duì)單個(gè)或群集物理機(jī)并行運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)。此技術(shù)支持創(chuàng)建便攜式虛擬計(jì)算系統(tǒng)，稱為虛擬機(jī)(VM)。每臺(tái)虛擬機(jī)均以隔離方式運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序?qū)嵗?。?jì)算虛擬化通過(guò)位于硬件和虛擬機(jī)之間的虛擬化層來(lái)實(shí)現(xiàn)。這一層也稱為虛擬機(jī)管理程序。該虛擬機(jī)管理程序可提供硬件資源，如所有虛擬機(jī)的CPU、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)。在物理服務(wù)器中，可以創(chuàng)建大量虛擬機(jī)，具體取決于物理服務(wù)器的硬件功能。虛擬機(jī)是邏輯實(shí)體，但對(duì)于操作系統(tǒng)而言就像物理主機(jī)一樣，包括其自身的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)控制器和磁盤。但是，所有虛擬機(jī)均以隔離方式共享相同的基本物理硬件。從虛擬機(jī)管理程序角度看，虛擬機(jī)是包括虛擬機(jī)配置文件、數(shù)據(jù)文件等的獨(dú)立文件集合。6.2數(shù)據(jù)中心環(huán)境6.2.1數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵部件一個(gè)數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵部件包括集中管理的主機(jī)、存儲(chǔ)、連接(或網(wǎng)絡(luò))、應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。1.?主機(jī)用戶通過(guò)應(yīng)用程序存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)，運(yùn)行這些應(yīng)用程序的計(jì)算機(jī)稱為主機(jī)或計(jì)算系統(tǒng)。主機(jī)可以是物理機(jī)，也可以是虛擬機(jī)。計(jì)算虛擬化軟件可以在一個(gè)物理計(jì)算架構(gòu)上創(chuàng)建多個(gè)虛擬機(jī)。物理機(jī)包括桌面計(jì)算機(jī)、服務(wù)器或服務(wù)器群集、虛擬服務(wù)器、筆記本電腦和移動(dòng)設(shè)備。主機(jī)包含CPU、內(nèi)存、I/O設(shè)備和軟件集合，可執(zhí)行計(jì)算操作。軟件包括操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、邏輯卷管理器、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等。這些軟件可以分別安裝，也可以成為操作系統(tǒng)的一部分。2.?存儲(chǔ)存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)中心內(nèi)的核心元素。存儲(chǔ)設(shè)備可使用磁介質(zhì)、光學(xué)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)。例如，磁盤、磁帶和軟盤使用磁介質(zhì)，CD/DVD光盤使用光學(xué)介質(zhì)，可移動(dòng)閃存或閃存驅(qū)動(dòng)器使用固態(tài)介質(zhì)。過(guò)去，磁帶是備份最常用的存儲(chǔ)設(shè)備，因?yàn)槠涑杀竞艿?。但是，磁帶在性能和管理方面具有各種限制，由于這些限制以及磁盤驅(qū)動(dòng)器的實(shí)用性，磁帶不再是企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心備份目標(biāo)的首選。光盤存儲(chǔ)適用于小型的單用戶計(jì)算場(chǎng)合，還可用于小型應(yīng)用程序(如游戲)的分發(fā)，或者用于將少量數(shù)據(jù)從一臺(tái)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)。能夠一次寫(xiě)入、多次讀取(WORM)是光盤存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn)。光盤在一定程度上可以保證其內(nèi)容未經(jīng)修改。因此，對(duì)于在創(chuàng)建后不會(huì)更改、數(shù)量相對(duì)較少的固定內(nèi)容，光盤可用作成本低廉的長(zhǎng)期存儲(chǔ)設(shè)備。組成陣列的光盤集合稱作光盤機(jī)，仍然用作固定內(nèi)容存儲(chǔ)。其他形式的光盤包括CD-RW、Blue-ray(藍(lán)光)磁盤和各種各樣的DVD。光盤的缺點(diǎn)是容量和速度有限，不適用于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。閃存驅(qū)動(dòng)器(或固態(tài)驅(qū)動(dòng)器，SSD)使用半導(dǎo)體介質(zhì)，可提供高性能、低功耗。它擁有極高的性能，能滿足性能敏感型應(yīng)用的需求。閃存驅(qū)動(dòng)器使用基于半導(dǎo)體的固態(tài)存儲(chǔ)(閃存)來(lái)存取數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的機(jī)械磁盤相比，閃存驅(qū)動(dòng)器不含移動(dòng)部件，因此沒(méi)有尋道時(shí)間和旋轉(zhuǎn)延遲。另外，因?yàn)槭腔诎雽?dǎo)體的設(shè)備，所以閃存驅(qū)動(dòng)器比機(jī)械磁盤更省電。3.?連接連接是指主機(jī)之間或主機(jī)與外圍設(shè)備(如打印機(jī)或存儲(chǔ)設(shè)備)之間的互連。這里著重討論主機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備之間的連接。主機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備之間的連接與通信通過(guò)物理組件和接口協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。1)?物理組件物理組件是將主機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備連接起來(lái)的硬件。連接主機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備的三個(gè)物理組件為主機(jī)接口設(shè)備、端口和纜線。主機(jī)接口設(shè)備(或主機(jī)適配器)可將主機(jī)連接到其他主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備，主機(jī)接口設(shè)備包括主機(jī)總線適配器(HBA)和網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)。HBA是特定于應(yīng)用程序的集成電路(ASIC)板，在主機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備之間發(fā)揮I/O接口作用，從而為CPU減輕了其他I/O處理負(fù)擔(dān)。一臺(tái)主機(jī)通常包含多個(gè)HBA。端口是支持主機(jī)與外部設(shè)備之間連接的特殊出口。HBA可以包含一個(gè)或多個(gè)用于將主機(jī)連接到存儲(chǔ)設(shè)備的端口。纜線使用銅纜或光纜介質(zhì)將主機(jī)連接到內(nèi)部或外部設(shè)備。2)?接口協(xié)議接口協(xié)議用于支持主機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備之間的通信。主機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備之間通信的常用接口協(xié)議有集成的設(shè)備電子系統(tǒng)/高級(jí)技術(shù)附件(IDE/ATA)、小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(SCSI)、光纖通道(FC)和Internet協(xié)議(IP)。4.?應(yīng)用應(yīng)用是指提供計(jì)算操作邏輯的計(jì)算機(jī)程序。應(yīng)用程序通過(guò)向底層操作系統(tǒng)發(fā)送請(qǐng)求來(lái)對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備執(zhí)行讀/寫(xiě)(R/W)操作。應(yīng)用程序可分層放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)庫(kù)再使用操作系統(tǒng)服務(wù)對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備執(zhí)行讀/寫(xiě)操作。數(shù)據(jù)中心環(huán)境中部署的應(yīng)用程序通常分為業(yè)務(wù)應(yīng)用程序、基礎(chǔ)架構(gòu)管理應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)保護(hù)應(yīng)用程序和安全應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序包括電子郵件、企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)、決策支持系統(tǒng)(DSS)、資源管理、備份、身份驗(yàn)證和反病毒應(yīng)用程序等。應(yīng)用程序生成的I/O(輸入/輸出)特性會(huì)影響存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體性能和存儲(chǔ)解決方案設(shè)計(jì)。應(yīng)用程序的常見(jiàn)I/O特性包括：I/O的大小、特點(diǎn)及其在工作峰值產(chǎn)生的I/O數(shù)量。5.?數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)是一種結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)方式，可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在相互關(guān)聯(lián)并按邏輯組織的多個(gè)表中。數(shù)據(jù)庫(kù)有助于優(yōu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和檢索。DBMS可控制數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建、維護(hù)和使用，以及處理應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)請(qǐng)求并指示操作系統(tǒng)從存儲(chǔ)中傳輸相應(yīng)的數(shù)據(jù)。6.2.2磁盤驅(qū)動(dòng)器組件和磁盤的結(jié)構(gòu)1.?磁盤驅(qū)動(dòng)器組件硬盤驅(qū)動(dòng)器主要由盤片、磁盤軸、讀/寫(xiě)磁頭、傳動(dòng)臂組件和控制器組成，如圖6.5所示。2.?磁盤的結(jié)構(gòu)磁盤的結(jié)構(gòu)如圖6.6所示，磁盤上的數(shù)據(jù)記錄在磁道上。磁道是盤片上以磁盤軸為中心的同心環(huán)，以零開(kāi)始從盤片外邊緣進(jìn)行編號(hào)。盤片上每英寸的磁道數(shù)(TPI)稱為磁道密度，用來(lái)衡量盤片上磁道排布的緊密程度。6.2.3磁盤驅(qū)動(dòng)器的性能磁盤驅(qū)動(dòng)器是決定存儲(chǔ)系統(tǒng)環(huán)境總體性能的電子機(jī)械設(shè)備。1.?磁盤服務(wù)時(shí)間磁盤服務(wù)時(shí)間是指磁盤完成一個(gè)I/O請(qǐng)求所花費(fèi)的時(shí)間。影響磁盤服務(wù)時(shí)間的因素有3個(gè)：尋道時(shí)間、旋轉(zhuǎn)延遲和數(shù)據(jù)傳輸速度。1)?尋道時(shí)間尋道時(shí)間用于描述通過(guò)徑向移動(dòng)在盤片上定位讀/寫(xiě)磁頭所用的時(shí)間。尋道時(shí)間具有以下規(guī)范：(1)?全程：讀/寫(xiě)磁頭移動(dòng)磁盤全寬(從最內(nèi)側(cè)的磁道到最外側(cè)的磁道)這一距離所用的時(shí)間。(2)?平均：讀/寫(xiě)磁頭從一個(gè)隨機(jī)磁道移至另一隨機(jī)磁道平均使用的時(shí)間，通常為全程尋道時(shí)間的1/3。(3)?道間：讀/寫(xiě)磁頭在相鄰的兩個(gè)磁道間移動(dòng)所用的時(shí)間。上述每項(xiàng)規(guī)范都以毫秒為單位度量。磁盤的尋道時(shí)間通常由驅(qū)動(dòng)器制造商指定。現(xiàn)代磁盤的平均尋道時(shí)間通常在3～15ms的范圍內(nèi)。尋道時(shí)間對(duì)隨機(jī)磁道的I/O操作有較大影響。為了最大限度地縮短尋道時(shí)間，只能將數(shù)據(jù)寫(xiě)入一部分可用柱面。這會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器的可用容量低于其實(shí)際容量，這稱作對(duì)驅(qū)動(dòng)器采用短行程技術(shù)。2)?旋轉(zhuǎn)延遲為訪問(wèn)數(shù)據(jù)，傳動(dòng)臂會(huì)將讀/寫(xiě)磁頭從盤片上移至特定磁道，同時(shí)盤片會(huì)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以將所請(qǐng)求的扇區(qū)置于讀/寫(xiě)磁頭下。盤片通過(guò)旋轉(zhuǎn)將數(shù)據(jù)置于讀/寫(xiě)磁頭下所用的時(shí)間稱作旋轉(zhuǎn)延遲。此延遲取決于磁盤軸的旋轉(zhuǎn)速度，以毫秒為單位度量。平均旋轉(zhuǎn)延遲是旋轉(zhuǎn)一周所用時(shí)間的一半。與尋道時(shí)間相似，旋轉(zhuǎn)延遲對(duì)磁盤上隨機(jī)扇區(qū)的讀取/寫(xiě)入產(chǎn)生的影響大于對(duì)相鄰扇區(qū)上的相同操作產(chǎn)生的影響。驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)延遲按以下公式計(jì)算：3)?數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率(也稱作傳輸速度)是指單位時(shí)間驅(qū)動(dòng)器可以向HBA輸送的平均數(shù)據(jù)量。在讀取操作中，數(shù)據(jù)先從磁盤盤片移至讀/寫(xiě)磁頭，再移至驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部緩沖區(qū)，最后通過(guò)接口從緩沖區(qū)移至主機(jī)HBA。在寫(xiě)入操作中，數(shù)據(jù)通過(guò)驅(qū)動(dòng)器的接口從HBA移至磁盤驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部緩沖區(qū)，隨后從緩沖區(qū)移至讀/寫(xiě)磁頭，最后從讀/寫(xiě)磁頭移至盤片。讀/寫(xiě)操作中的數(shù)據(jù)傳輸速率用內(nèi)部傳輸速率和外部傳輸速率加以衡量，如圖6.7所示。2.?磁盤I/O控制器的利用率磁盤I/O控制器的利用率對(duì)I/O響應(yīng)時(shí)間具有顯著影響。將磁盤視為一個(gè)包含隊(duì)列和磁盤I/O控制器的黑匣子。隊(duì)列是用于存放等待I/O控制器處理的I/O請(qǐng)求，磁盤I/O控制器用來(lái)處理在隊(duì)列中等待的I/O請(qǐng)求。I/O到達(dá)速度、隊(duì)列長(zhǎng)度以及I/O控制器處理每個(gè)請(qǐng)求所用的時(shí)間決定了I/O響應(yīng)時(shí)間。如果控制器處于忙狀態(tài)或利用率很高，則隊(duì)列大小會(huì)很大且響應(yīng)時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)?？刂破骼寐逝c平均響應(yīng)時(shí)間之間的關(guān)系滿足以下公式：當(dāng)利用率達(dá)到100%(即I/O控制器達(dá)到飽和)時(shí)，響應(yīng)時(shí)間會(huì)接近于無(wú)窮大。實(shí)質(zhì)上，飽和的組件(即瓶頸)會(huì)強(qiáng)制序列化I/O請(qǐng)求，這意味著每個(gè)I/O請(qǐng)求必須等待它前面的I/O請(qǐng)求完成。圖6.8顯示了利用率與響應(yīng)時(shí)間的關(guān)系。該圖表明，隨著利用率提高，響應(yīng)時(shí)間的變化是非線性的。當(dāng)平均隊(duì)列大小很小時(shí)，響應(yīng)時(shí)間保持在較短水平；隨著隊(duì)列負(fù)荷的增加，響應(yīng)時(shí)間緩慢增加；當(dāng)利用率超過(guò)70%時(shí)，響應(yīng)時(shí)間呈指數(shù)級(jí)增加。因此，對(duì)于性能敏感型應(yīng)用程序，磁盤的利用率通常低于其I/O服務(wù)功能的70%。6.2.4基于應(yīng)用程序的需求和磁盤性能的存儲(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的存儲(chǔ)需求分析通常都是從確定存儲(chǔ)容量開(kāi)始的。這可以根據(jù)文件系統(tǒng)的大小和數(shù)量，以及應(yīng)用程序?qū)⒁褂玫臄?shù)據(jù)庫(kù)部件來(lái)評(píng)估確定。要確定應(yīng)用程序的存儲(chǔ)要求，首先要確定所需的存儲(chǔ)容量和I/O性能。可通過(guò)應(yīng)用程序使用的文件系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫(kù)組件的大小和數(shù)量輕松估計(jì)容量。應(yīng)用程序在工作負(fù)載高峰時(shí)生成的I/O大小、I/O特性和I/O數(shù)量是影響性能、I/O響應(yīng)時(shí)間和存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要因素。I/O的磁盤服務(wù)時(shí)間(TS)是磁盤性能的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)；TS和磁盤利用率(U)可確定應(yīng)用程序的I/O響應(yīng)時(shí)間。如前所述，總磁盤服務(wù)時(shí)間是尋道時(shí)間、旋轉(zhuǎn)延遲和傳輸時(shí)間之和。TS可確定I/O控制器為I/O提供服務(wù)所用的時(shí)間，因此，每秒提供服務(wù)的I/O即IOPS的最大值為1/TS。上面計(jì)算的IOPS是在較高I/O控制器利用率(接近100%)下實(shí)現(xiàn)的。如果應(yīng)用程序需要縮短響應(yīng)時(shí)間，則磁盤利用率應(yīng)保持在70%以下。應(yīng)用程序所需的磁盤總數(shù)?=Max(為滿足容量所需的磁盤，為滿足性能所需的磁盤)為滿足應(yīng)用程序的容量需求，所需的磁盤數(shù)量(DC)：為滿足應(yīng)用程序性能需求所需的磁盤數(shù)量(DP)：根據(jù)磁盤服務(wù)時(shí)間，由磁盤提供服務(wù)的IOPS(TS)：TS是I/O提供服務(wù)所用的時(shí)間，因此，由磁盤提供服務(wù)的IOPS值等于1/?TS。對(duì)于性能敏感型應(yīng)用程序，有所以，應(yīng)用程序所需的磁盤數(shù)量?=Max(DC，DP)。6.2.5閃存驅(qū)動(dòng)器簡(jiǎn)介閃存驅(qū)動(dòng)器又稱為固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)，是用于性能敏感型應(yīng)用程序的超高性能的新一代驅(qū)動(dòng)器。它的關(guān)鍵組件包括控制器、I/O接口、大容量存儲(chǔ)(存儲(chǔ)芯片的集合)和緩存。閃存驅(qū)動(dòng)器使用基于半導(dǎo)體的固態(tài)內(nèi)存(閃存)存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)機(jī)械磁盤驅(qū)動(dòng)器不同，閃存驅(qū)動(dòng)器不包含運(yùn)動(dòng)部件，因此，它們沒(méi)有尋道和旋轉(zhuǎn)延遲。閃存驅(qū)動(dòng)器可提供較高的IOPS，且響應(yīng)時(shí)間非常短。另外，作為基于半導(dǎo)體的設(shè)備，相比機(jī)械磁盤驅(qū)動(dòng)器，閃存驅(qū)動(dòng)器耗電更少。閃存驅(qū)動(dòng)器尤其適用于數(shù)據(jù)塊大小較小的應(yīng)用程序和需要持續(xù)較低(低于1ms)響應(yīng)時(shí)間的隨機(jī)讀取工作負(fù)載，以及需要快速處理大量信息的應(yīng)用程序(如貨幣兌換、電子交易系統(tǒng)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源處理)等場(chǎng)合?？傮w來(lái)說(shuō)，閃存驅(qū)動(dòng)器可降低總體擁有成本(TCO)。利用閃存驅(qū)動(dòng)器，企業(yè)可使用更少的驅(qū)動(dòng)器滿足應(yīng)用程序性能要求。這樣不但可以節(jié)約驅(qū)動(dòng)器成本，而且可以節(jié)省電力、冷卻和空間消耗。驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量減少，管理存儲(chǔ)的成本也隨之降低了。6.3數(shù)據(jù)保護(hù)：RAID6.3.1RAID的實(shí)現(xiàn)方式RAID有兩種實(shí)現(xiàn)方式：硬件RAID和軟件RAID。在軟件RAID實(shí)現(xiàn)中，主機(jī)中的軟件提供RAID功能并由操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。該方式具有成本較低和簡(jiǎn)單直觀的優(yōu)點(diǎn)，但是存在以下限制：(1)?軟件RAID會(huì)影響系統(tǒng)整體性能。這是因?yàn)樾枰~外的CPU周期來(lái)執(zhí)行RAID計(jì)算。(2)?軟件RAID并不支持所有的RAID級(jí)別。(3)?軟件RAID需與主機(jī)操作系統(tǒng)綁定，因此，對(duì)軟件RAID或操作系統(tǒng)升級(jí)進(jìn)行兼容性驗(yàn)證，會(huì)降低數(shù)據(jù)處理的靈活性。在硬件RAID實(shí)現(xiàn)中，可在主機(jī)或陣列中實(shí)現(xiàn)專用硬件控制器?？刂破骺≧AID是基于主機(jī)的硬件RAID實(shí)現(xiàn)方式，專用RAID控制器安裝在主機(jī)上，并且所有磁盤驅(qū)動(dòng)器均與主機(jī)相連；也可將RAID控制器集成到主板上。在包含大量主機(jī)的數(shù)據(jù)中心環(huán)境下基于主機(jī)的RAID控制器不是高效的解決方案。外部RAID控制器是基于陣列的硬件RAID，它充當(dāng)主機(jī)與磁盤之間的接口，將存儲(chǔ)卷提供給主機(jī)，主機(jī)將這些存儲(chǔ)卷作為物理驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行管理。RAID控制器的主要功能包括：管理與控制磁盤聚合、轉(zhuǎn)換邏輯磁盤和物理磁盤之間的I/O請(qǐng)求、在磁盤出故障時(shí)重新生成數(shù)據(jù)。6.3.2RAID陣列的組成如圖6.9所示，RAID陣列是一個(gè)包含大量磁盤驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)模塊，它支持通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)RAID。對(duì)RAID陣列中的磁盤子集進(jìn)行組合，可以形成一個(gè)稱為“邏輯陣列”的邏輯關(guān)聯(lián)，也可以將其稱為RAID集或RAID組。6.3.3RAID技術(shù)分條、數(shù)據(jù)鏡像和奇偶校驗(yàn)等RAID技術(shù)構(gòu)成了RAID分級(jí)的基礎(chǔ)，決定了RAID集的數(shù)據(jù)可用性和性能特點(diǎn)。1.?分條分條是一項(xiàng)跨越多個(gè)驅(qū)動(dòng)器傳播數(shù)據(jù)以并行使用驅(qū)動(dòng)器的技術(shù)。與從單個(gè)磁盤進(jìn)行讀取和寫(xiě)入相比，所有讀/寫(xiě)磁頭同時(shí)工作，從而允許在較短時(shí)間內(nèi)處理更多數(shù)據(jù)并提升性能。在RAID集的每個(gè)磁盤中，既定數(shù)量的連續(xù)編址磁盤塊定義為條塊?？缭絉AID集中所有磁盤的一組對(duì)齊的條塊稱為條帶。條塊大小描述條塊中的數(shù)據(jù)塊數(shù)量，也是可以從集合中的單個(gè)磁盤讀取和寫(xiě)入的最大數(shù)據(jù)量(。一個(gè)條帶中的所有條塊都具有相同的數(shù)據(jù)塊數(shù)。具有較小的條塊大小意味著在磁盤上分布數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)將數(shù)據(jù)分成更小的部分。條帶大小是條塊大小與RAID集中數(shù)據(jù)磁盤數(shù)的乘積。條帶寬度是指條帶中數(shù)據(jù)條的數(shù)量。如果未使用奇偶校驗(yàn)或鏡像，分條RAID不會(huì)提供任何數(shù)據(jù)保護(hù)。2.?數(shù)據(jù)鏡像鏡像是一項(xiàng)將相同數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在兩臺(tái)不同的磁盤驅(qū)動(dòng)器上，從而生成兩個(gè)數(shù)據(jù)拷貝的技術(shù)。如果一臺(tái)磁盤驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)故障，那么正常運(yùn)行的磁盤驅(qū)動(dòng)器上的數(shù)據(jù)將完好無(wú)損，并且控制器可繼續(xù)通過(guò)鏡像對(duì)中仍正常運(yùn)行的磁盤來(lái)滿足主機(jī)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求。在用新磁盤替換故障磁盤后，控制器會(huì)從鏡像對(duì)中仍正常運(yùn)行的磁盤上拷貝數(shù)據(jù)。該過(guò)程對(duì)主機(jī)是透明的。除了提供完善的數(shù)據(jù)冗余外，鏡像還支持從磁盤故障中快速恢復(fù)數(shù)據(jù)。但是，磁盤鏡像只提供數(shù)據(jù)保護(hù)，而不能代替數(shù)據(jù)備份。鏡像會(huì)不斷捕獲數(shù)據(jù)更改，而備份則捕獲數(shù)據(jù)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的映像。鏡像涉及數(shù)據(jù)復(fù)制，因而所需的存儲(chǔ)容量是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的兩倍。因此，鏡像的成本較高，比較適合不能承擔(dān)任何數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)的任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用程序。鏡像可提高讀取性能，因?yàn)橛袃膳_(tái)磁盤可以處理讀取請(qǐng)求，但是寫(xiě)入性能稍弱于單個(gè)磁盤的性能，因?yàn)槊總€(gè)寫(xiě)入請(qǐng)求在磁盤驅(qū)動(dòng)器上都表現(xiàn)為兩次寫(xiě)入。鏡像無(wú)法與分條RAID提供相同級(jí)別的寫(xiě)入性能。3.?奇偶校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)是一種既能為分條RAID提供數(shù)據(jù)保護(hù)，又能避免鏡像所需開(kāi)銷的方法，是一項(xiàng)無(wú)須維護(hù)整個(gè)重復(fù)數(shù)據(jù)集即可保護(hù)數(shù)據(jù)的冗余技術(shù)。奇偶校驗(yàn)計(jì)算是RAID控制器的一項(xiàng)功能。奇偶校驗(yàn)信息可以存儲(chǔ)在單獨(dú)的專用磁盤驅(qū)動(dòng)器上，也可以在RAID集中的所有驅(qū)動(dòng)器上進(jìn)行發(fā)布。圖6.10中的前4個(gè)磁盤(D1～D4)用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，第5個(gè)磁盤(P)用于存儲(chǔ)奇偶校驗(yàn)信息。如果其中一個(gè)數(shù)據(jù)磁盤出現(xiàn)故障，則可通過(guò)從奇偶校驗(yàn)值中減去剩余元素的總和，計(jì)算缺失值。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，此處奇偶校驗(yàn)的計(jì)算表示為數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)運(yùn)算。實(shí)際上奇偶校驗(yàn)計(jì)算是一種XOR位運(yùn)算。與鏡像相比，奇偶校驗(yàn)大幅降低了與數(shù)據(jù)保護(hù)相關(guān)的成本。圖6.10中，奇偶校驗(yàn)只需25%的額外磁盤空間，而鏡像則需要100%的額外磁盤空間。使用奇偶校驗(yàn)的缺點(diǎn)是，奇偶校驗(yàn)信息是由數(shù)據(jù)磁盤上的數(shù)據(jù)生成的，一旦數(shù)據(jù)發(fā)生更改就要重新計(jì)算奇偶校驗(yàn)。這種重新計(jì)算十分耗時(shí)，并且會(huì)影響RAID陣列的性能。對(duì)于奇偶校驗(yàn)RAID，條帶大小計(jì)算不包括奇偶校驗(yàn)條塊。6.3.4RAID級(jí)別在選擇RAID級(jí)別時(shí)，應(yīng)考慮應(yīng)用的性能、數(shù)據(jù)可用性需求及成本等因素。分條、鏡像和校驗(yàn)技術(shù)是RAID級(jí)別的基礎(chǔ)，RAID級(jí)別可使用一項(xiàng)技術(shù)，也可使用多項(xiàng)技術(shù)。表6.1列出了常用的RAID級(jí)別。6.3.5RAID級(jí)別對(duì)磁盤性能的影響在選擇RAID級(jí)別時(shí)，必須考慮它對(duì)磁盤性能和應(yīng)用程序IOPS的影響。在鏡像和奇偶校驗(yàn)RAID配置中，每次寫(xiě)入操作都會(huì)轉(zhuǎn)換為磁盤的多項(xiàng)I/O開(kāi)銷，這種開(kāi)銷稱為寫(xiě)性能損失。在RAID?1實(shí)現(xiàn)中，必須在配置為鏡像對(duì)的2塊磁盤上執(zhí)行每次寫(xiě)入操作，而在RAID5實(shí)現(xiàn)中，寫(xiě)入操作可能表現(xiàn)為4次I/O操作。在配置為使用RAID5的磁盤上執(zhí)行I/O操作時(shí)，控制器必須針對(duì)每次數(shù)據(jù)寫(xiě)入操作讀取、重新計(jì)算和寫(xiě)入奇偶校驗(yàn)段。如圖6.11所示，為對(duì)一組包含5塊磁盤的RAID5執(zhí)行單次寫(xiě)入操作。控制器按以下方式計(jì)算奇偶校驗(yàn)(P)：CP=C1+C2+C3+C4(XOR運(yùn)算)只要控制器執(zhí)行一次寫(xiě)入I/O，就必須通過(guò)從磁盤讀取舊奇偶校驗(yàn)(CP舊)和舊數(shù)據(jù)(C4舊)來(lái)計(jì)算奇偶校驗(yàn)，這意味著兩次讀取I/O。然后，新奇偶校驗(yàn)(CP新)的計(jì)算方式如下：CP新=Cp舊–C4舊+C4新(XOR運(yùn)算)計(jì)算完新的奇偶校驗(yàn)后，控制器會(huì)通過(guò)將新數(shù)據(jù)和新奇偶校驗(yàn)寫(xiě)入磁盤來(lái)完成寫(xiě)入I/O，這相當(dāng)于2次寫(xiě)入I/O。因此，對(duì)于每次寫(xiě)入操作，控制器都會(huì)執(zhí)行2次磁盤讀取和2次磁盤寫(xiě)入，而寫(xiě)性能損失為4。在保持雙奇偶校驗(yàn)的RAID6中，一次磁盤寫(xiě)入需要執(zhí)行3次讀取操作：2次奇偶校驗(yàn)和1次數(shù)據(jù)讀取。計(jì)算完2個(gè)新奇偶校驗(yàn)后，控制器會(huì)執(zhí)行3次寫(xiě)入操作：2次奇偶校驗(yàn)和1次I/O操作。因此，在RAID6實(shí)現(xiàn)中，控制器對(duì)于每次寫(xiě)I/O會(huì)執(zhí)行6次I/O操作，寫(xiě)性能損失為6。6.3.6熱備盤熱備盤是指RAID陣列中會(huì)通過(guò)接管故障磁盤驅(qū)動(dòng)器的標(biāo)識(shí)來(lái)暫時(shí)代替故障磁盤驅(qū)動(dòng)器的備用驅(qū)動(dòng)器。熱備盤可根據(jù)RAID執(zhí)行以下數(shù)據(jù)恢復(fù)方法：(1)?如果使用奇偶校驗(yàn)RAID，則根據(jù)RAID集中仍正常運(yùn)行磁盤驅(qū)動(dòng)器上的奇偶校驗(yàn)信息和數(shù)據(jù)，在熱備盤上重建數(shù)據(jù)。(2)?如果使用鏡像，則將仍正常運(yùn)行鏡像上的數(shù)據(jù)拷貝到熱備盤上。向系統(tǒng)中添加新磁盤驅(qū)動(dòng)器時(shí)，會(huì)向其中拷貝熱備盤上的數(shù)據(jù)。熱備盤返回其空閑狀態(tài)，準(zhǔn)備替換下一個(gè)故障驅(qū)動(dòng)器。此外，熱備盤會(huì)永久代替故障磁盤驅(qū)動(dòng)器。這意味著它不再是熱備盤，必須在陣列上配置新的熱備盤。熱備盤的大小應(yīng)該大到足以容納故障驅(qū)動(dòng)器中的數(shù)據(jù)。某些系統(tǒng)配置了多個(gè)熱備盤，以提高數(shù)據(jù)可用性?？蓪醾浔P配置為自動(dòng)啟動(dòng)或由用戶啟動(dòng)，以便在磁盤出故障時(shí)指定它的使用方式。在自動(dòng)配置中，當(dāng)磁盤可恢復(fù)錯(cuò)誤數(shù)超過(guò)既定閾值時(shí)，磁盤子系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)嘗試將數(shù)據(jù)從故障磁盤拷貝到熱備盤。如果在損壞磁盤發(fā)生故障前完成該任務(wù)，則子系統(tǒng)會(huì)切換到熱備盤，并將故障磁盤標(biāo)記為不可用；否則，它會(huì)使用奇偶校驗(yàn)或鏡像磁盤來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)。在用戶啟動(dòng)的配置中，管理員具有重建過(guò)程的控制權(quán)。例如，重建可以在夜間進(jìn)行，以避免引起系統(tǒng)性能的下降。但是，如果其他磁盤出現(xiàn)故障，則系統(tǒng)將面臨數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。6.4智能存儲(chǔ)系統(tǒng)6.4.1智能存儲(chǔ)系統(tǒng)的組成部分智能存儲(chǔ)系統(tǒng)由以下四個(gè)關(guān)鍵組件組成：前端、緩存、后端和物理磁盤。如圖6.12所示，前端端口從主機(jī)收到的I/O請(qǐng)求通過(guò)緩存和后端進(jìn)行處理，以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到物理磁盤或從物理磁盤中檢索數(shù)據(jù)。如果在緩存中找到了所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，那么讀請(qǐng)求可以直接在緩存中完成。在現(xiàn)代智能存儲(chǔ)系統(tǒng)中，前端、緩存和后端通常集成在一個(gè)板上(稱為存儲(chǔ)處理器或存儲(chǔ)控制器)。6.4.2存儲(chǔ)資源調(diào)配存儲(chǔ)資源調(diào)配是根據(jù)主機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用程序的容量、可用性和性能要求向主機(jī)分配存儲(chǔ)資源的過(guò)程。存儲(chǔ)資源調(diào)配可采用兩種方式執(zhí)行：傳統(tǒng)和虛擬。虛擬資源調(diào)配指利用虛擬技術(shù)來(lái)調(diào)配應(yīng)用程序的存儲(chǔ)。在傳統(tǒng)存儲(chǔ)資源調(diào)配中，物理磁盤以邏輯方式進(jìn)行分組，在組中應(yīng)用了必需的RAID級(jí)別，以形成一個(gè)集，稱為RAID集。RAID集的可用性、容量和性能由RAID集中的驅(qū)動(dòng)器數(shù)和RAID級(jí)別確定。根據(jù)同一類型、速度和容量的驅(qū)動(dòng)器創(chuàng)建RAID集，可以確保最大可用容量、可靠性和性能一致性。如果在RAID集中混合了不同容量的驅(qū)動(dòng)器，則集中的每個(gè)磁盤都只會(huì)使用同最小驅(qū)動(dòng)器相同的容量，以形成RAID集的總體容量。較大驅(qū)動(dòng)器的剩余容量會(huì)保持未使用狀態(tài)。同樣，將每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)更高的驅(qū)動(dòng)器與RPM較低的驅(qū)動(dòng)器混合會(huì)降低RAID集的總體性能。RAID集通常具有較大的容量，因?yàn)樗鼈兘Y(jié)合了集中各個(gè)驅(qū)動(dòng)器的總?cè)萘俊＿壿媶卧菑腞AID集中通過(guò)將可用容量分區(qū)(被視為RAID集的切片)為更小的單元來(lái)創(chuàng)建的。然后，這些單元會(huì)根據(jù)其存儲(chǔ)要求分配到主機(jī)。邏輯單元分布在屬于該集的所有物理磁盤上。從RAID集創(chuàng)建的每個(gè)邏輯單元都分配有一個(gè)唯一的ID，稱為邏輯單元號(hào)(LUN)。LUN會(huì)在主機(jī)中隱藏RAID集的組織和組成方式。傳統(tǒng)存儲(chǔ)資源調(diào)配方法創(chuàng)建的LUN也稱為非精簡(jiǎn)LUN，用于與虛擬資源調(diào)配方法創(chuàng)建的LUN區(qū)分開(kāi)。在虛擬化主機(jī)環(huán)境中，LUN分配到虛擬機(jī)管理程序，后者會(huì)將其識(shí)別為原始磁盤。使用虛擬機(jī)管理程序文件系統(tǒng)配置此磁盤，然后在其上創(chuàng)建虛擬磁盤。虛擬磁盤是虛擬機(jī)管理程序文件系統(tǒng)上的文件，然后將虛擬磁盤分配到虛擬機(jī)，并將其顯示為虛擬機(jī)的原始磁盤。為使虛擬磁盤用于虛擬機(jī)，需要執(zhí)行與非虛擬化環(huán)境中類似的步驟。這里，多臺(tái)虛擬機(jī)可能會(huì)同時(shí)共享和訪問(wèn)LUN空間。