V8-1 RAID中的關(guān)鍵概念和技術(shù)

RAID中的關(guān)鍵概念和技術(shù)主講崔升廣一、RAID中的關(guān)鍵概念和技術(shù)（1）鏡像。鏡像是一種冗余技術(shù)，為磁盤提供了保護功能，以防止磁盤發(fā)生故障而造成數(shù)據(jù)丟失。對于RAID而言，采用鏡像技術(shù)將會同時在陣列中產(chǎn)生兩個完全相同的數(shù)據(jù)副本，分布在兩個不同的磁盤驅(qū)動器組中。鏡像提供了完全的數(shù)據(jù)冗余能力，當一個數(shù)據(jù)副本失效不可用時，外部系統(tǒng)仍可正常訪問另一個副本，不會對應(yīng)用系統(tǒng)的運行和性能產(chǎn)生影響。此外，鏡像不需要額外的計算和校驗，用于修復故障非常快，直接復制即可。鏡像技術(shù)可以從多個副本并發(fā)讀取數(shù)據(jù)，提供了更高的讀取性能，但不能并行寫數(shù)據(jù)，寫多個副本時會導致一定的I/O性能降低。（1）鏡像一、RAID中的關(guān)鍵概念和技術(shù)磁盤存儲的性能瓶頸在于磁頭尋道定位，它是一種慢速機械運動，無法與高速的CPU匹配。再者，單個磁盤驅(qū)動器性能存在物理極限，I/O性能非常有限。RAID由多塊磁盤組成，數(shù)據(jù)條帶技術(shù)將數(shù)據(jù)以塊的方式分布存儲在多個磁盤中，從而可以對數(shù)據(jù)進行并發(fā)處理。這樣寫入和讀取數(shù)據(jù)即可在多個磁盤中同時進行，并發(fā)產(chǎn)生非常高的聚合I/O，有效地提高整體I/O性能，且具有良好的線性擴展性。這在對大容量數(shù)據(jù)進行處理時效果尤其顯著，如果不分塊，則數(shù)據(jù)只能先按順序存儲在磁盤陣列的磁盤中，需要時再按順序讀取。而通過條帶技術(shù)，可獲得數(shù)倍于順序訪問的性能提升。（2）數(shù)據(jù)條帶一、RAID中的關(guān)鍵概念和技術(shù)鏡像具有安全性高、讀取性能高的特點，但冗余開銷太大。數(shù)據(jù)條帶通過并發(fā)性大幅提高了性能，但未考慮數(shù)據(jù)安全性、可靠性。數(shù)據(jù)校驗是一種冗余技術(shù)，它以校驗數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)的安全性，可以檢測數(shù)據(jù)錯誤，并在能力允許的前提下進行數(shù)據(jù)重構(gòu)。相對于鏡像，數(shù)據(jù)校驗大幅縮減了冗余開銷，用較小的代價換取了極佳的數(shù)據(jù)完整性和可靠性。數(shù)據(jù)條帶技術(shù)提升了整體I/O性能，數(shù)據(jù)校驗提供了數(shù)據(jù)安全性，不同等級的RAID往往同時結(jié)合使用這兩種技術(shù)。采用數(shù)據(jù)校驗時，RAID要在寫入數(shù)據(jù)的同時進行校驗計算，并將得到的校驗數(shù)據(jù)存儲在RAID成員磁盤中。校驗數(shù)據(jù)可以集中保存在某個磁盤或分散存儲在多個磁盤中，校驗數(shù)據(jù)也可以分塊，不同RAID等級的實現(xiàn)各不相同。當其中一部分數(shù)據(jù)出錯時，就可以對剩余數(shù)據(jù)和校驗數(shù)據(jù)進行反校驗計算以重建丟失的數(shù)據(jù)。相對于鏡像技術(shù)而言，校驗技術(shù)節(jié)省了大量開銷，但由于每次數(shù)據(jù)讀寫都要進行大量的校驗運算，因此對計算機的運算速度要求很高，必須使用硬件RAID控制器。在數(shù)據(jù)重建恢復方面，校驗技術(shù)比鏡