磁盤陣列

　　磁盤陣列是由很多價(jià)格較便宜的磁盤，組合成一個(gè)容量巨大的磁盤組，利用個(gè)別磁盤提供數(shù)據(jù)所產(chǎn)生加成效果提升整個(gè)磁盤系統(tǒng)效能。利用這項(xiàng)技術(shù)，將數(shù)據(jù)切割成許多區(qū)段，分別存放在各個(gè)硬盤上。

　　磁盤陣列還能利用同位檢查（Parity Check）的觀念，在數(shù)組中任意一個(gè)硬盤故障時(shí)，仍可讀出數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)重構(gòu)時(shí)，將數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算后重新置入新硬盤中。

　　簡介

　　由加利福尼亞大學(xué)伯克利分校（University of California-Berkeley）在1988年，發(fā)表的文章：“A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”。文章中，談到了RAID這個(gè)詞匯，而且定義了RAID的5層級。伯克利大學(xué)研究目的是反應(yīng)當(dāng)時(shí)CPU快速的性能。CPU效能每年大約成長30～50%，而硬磁機(jī)只能成長約7%。研究小組希望能找出一種新的技術(shù)，在短期內(nèi)，立即提升效能來平衡計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力。在當(dāng)時(shí)，柏克萊研究小組的主要研究目的是效能與成本。另外，研究小組也設(shè)計(jì)出容錯(cuò)（fault-tolerance），邏輯數(shù)據(jù)備份（logical data redundancy），而產(chǎn)生了RAID理論。研究初期，便宜（Inexpensive）的磁盤也是主要的重點(diǎn)，但后來發(fā)現(xiàn)，大量便宜磁盤組合并不能適用于現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境，后來Inexpensive被改為independent，許多獨(dú)立的磁盤組。獨(dú)立磁盤冗余陣列（RAID，redundant array of independent disks）是把相同的數(shù)據(jù)存儲在多個(gè)硬盤的不同的地方（因此，冗余地）的方法。通過把數(shù)據(jù)放在多個(gè)硬盤上，輸入輸出操作能以平衡的方式交疊，改良性能。因?yàn)槎鄠€(gè)硬盤增加了平均故障間隔時(shí)間（MTBF），儲存冗余數(shù)據(jù)也增加了容錯(cuò)。

　　分類

　　磁盤陣列其樣式有三種，一是外接式磁盤陣列柜、二是內(nèi)接式磁盤陣列卡，三是利用軟件來仿真。外接式磁盤陣列柜最常被使用大型服務(wù)器上，具可熱交換（Hot Swap）的特性，不過這類產(chǎn)品的價(jià)格都很貴。內(nèi)接式磁盤陣列卡，因?yàn)閮r(jià)格便宜，但需要較高的安裝技術(shù)，適合技術(shù)人員使用操作。硬件陣列能夠提供在線擴(kuò)容、動(dòng)態(tài)修改陣列級別、自動(dòng)數(shù)據(jù)恢復(fù)、驅(qū)動(dòng)器漫游、超高速緩沖等功能。它能提供性能、數(shù)據(jù)保護(hù)、可靠性、可用性和可管理性的解決方案。陣列卡專用的處理單元來進(jìn)行操作。利用軟件仿真的方式，是指通過網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)自身提供的磁盤管理功能將連接的普通SCSI卡上的多塊硬盤配置成邏輯盤，組成陣列。軟件陣列可以提供數(shù)據(jù)冗余功能，但是磁盤子系統(tǒng)的性能會有所降低，有的降低幅度還比較大，達(dá)30%左右。因此會拖累機(jī)器的速度，不適合大數(shù)據(jù)流量的服務(wù)器。

　　原理

　　磁盤陣列作為獨(dú)立系統(tǒng)在主機(jī)外直連或通過網(wǎng)絡(luò)與主機(jī)相連。磁盤陣列有多個(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。和當(dāng)時(shí)PC用單磁盤內(nèi)部集成緩存一樣，在磁盤陣列內(nèi)部為加快與主機(jī)交互速度，都帶有一定量的緩沖存儲器。主機(jī)與磁盤陣列的緩存交互，緩存與具體的磁盤交互數(shù)據(jù)。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)，存儲在緩存中，加快主機(jī)讀取這些數(shù)據(jù)的速度，而對于其他緩存中沒有的數(shù)據(jù)，主機(jī)要讀取，則由陣列從磁盤上直接讀取傳輸給主機(jī)。對于主機(jī)寫入的數(shù)據(jù)，只寫在緩存中，主機(jī)可以立即完成寫操作。然后由緩存再慢慢寫入磁盤。