關(guān)于獨(dú)立磁盤冗余陣列RAID

? 為了提高運(yùn)行速率吧雹,CPU頻率不斷提高骨杂,但由于發(fā)熱問題已達(dá)到瓶頸涂身,從而導(dǎo)致開發(fā)產(chǎn)商轉(zhuǎn)而研究多核處理器,從并行方面提高運(yùn)行速率搓蚪;

? 同樣地蛤售,為了提高對(duì)磁盤的讀取速率,磁盤陣列出現(xiàn)了。通過多個(gè)磁盤悴能,多個(gè)獨(dú)立的I/O請(qǐng)求可以并行地進(jìn)行處理揣钦,只要他們所需的數(shù)據(jù)駐留在不同的磁盤中。此外漠酿,如果要訪問的數(shù)據(jù)塊分布在多個(gè)磁盤上冯凹,I/O請(qǐng)求也可以并行地執(zhí)行。

? 但是磁盤陣列的安全性是一個(gè)問題:如果陣列中的某個(gè)磁盤損壞炒嘲,則整個(gè)盤區(qū)的數(shù)據(jù)都將永久丟失宇姚,這樣的損失是巨大的,對(duì)此夫凸,RAID7級(jí)方案(0-6)出現(xiàn)了浑劳。這里只介紹RAID0、RAID1夭拌、RAID4魔熏、RAID5、RAID6鸽扁。對(duì)其他方案感興趣的可以自己查閱有關(guān)資料蒜绽。


RAID0(無冗余):把數(shù)據(jù)分塊,一次放入多個(gè)磁盤中桶现,沒有冗余滓窍,存儲(chǔ)速率高,磁盤利用率為100%巩那,不允許出錯(cuò)琅轧。簡單地說,RAID0就是磁盤的并行化适荣。


RAID 0

RAID1(鏡像):磁盤并行化后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行成對(duì)備份阵翎,有效數(shù)據(jù)只占50%。


RAID 1

RAID4(塊奇偶校驗(yàn)):對(duì)每個(gè)有效數(shù)據(jù)磁盤中相應(yīng)的條帶計(jì)算一個(gè)逐位奇偶校驗(yàn)东囚,奇偶校驗(yàn)位保存在奇偶校驗(yàn)磁盤相應(yīng)的條帶中跺嗽。也即前幾個(gè)數(shù)據(jù)磁盤儲(chǔ)存有效數(shù)據(jù),最后一個(gè)磁盤儲(chǔ)存前面的所有磁盤的異或值页藻,利用異或運(yùn)算的性質(zhì)(參與運(yùn)算的n個(gè)數(shù)字(包括結(jié)果值)桨嫁,知道任意n-1個(gè)可以計(jì)算出未知的哪一個(gè)),可以在某個(gè)磁盤數(shù)據(jù)丟失時(shí)恢復(fù)數(shù)據(jù)份帐,磁盤利用率為(n-1)/n璃吧,只容許一個(gè)盤出錯(cuò)。但奇偶校驗(yàn)磁盤的存在對(duì)寫入少量數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生額外的開銷:既要修改有效數(shù)據(jù)所在的磁盤废境,也要修改奇偶校驗(yàn)磁盤的數(shù)據(jù)畜挨。對(duì)此有一些技巧筒繁,但對(duì)小寫數(shù)據(jù)的處理研究還在進(jìn)行中:

? ? ? ? 如果有7個(gè)磁盤組成一個(gè)并行磁盤陣列,前6個(gè)1-6儲(chǔ)存有效數(shù)據(jù)巴元,第7個(gè)磁盤P(1-6)儲(chǔ)存異或結(jié)果毡咏,則有:

? ? ? ? 1⊕2⊕3⊕4⊕5⊕6=P(1-6)

? ? ? ? 2⊕3⊕4⊕5⊕6=P(1-6)⊕1

? ? ? ? 1'⊕2⊕3⊕4⊕5⊕6=P(1-6)'

? ? ? ? 所以數(shù)據(jù)更新后的奇偶校驗(yàn)位P(1-6)'=1'⊕1⊕P(1-6)


RAID 4

RAID5(塊分布奇偶校驗(yàn)):組織形式類似RAID4,但與RAID4相比逮刨,校驗(yàn)值隨機(jī)分配在所有磁盤中呕缭,利用率為(n-1)/n,只容許一個(gè)盤出錯(cuò)修己,但能較好地做到負(fù)載均衡臊旭,避免RAID4中一個(gè)奇偶校驗(yàn)磁盤潛在的I/O瓶頸問題。


RAID 5

RAID6(雙重冗余):采用兩種不同的奇偶校驗(yàn)計(jì)算并保存在不同磁盤的不同塊中箩退,利用率為(n-2)/n离熏,容許2個(gè)盤出現(xiàn)錯(cuò)誤,但是會(huì)有較嚴(yán)重的寫性能損失戴涝,因?yàn)槊看螌懖僮鞒擞绊懴鄳?yīng)的數(shù)據(jù)塊外還會(huì)影響兩個(gè)校驗(yàn)塊滋戳。讀性能與RAID5相當(dāng)。


RAID 6


最后附上數(shù)據(jù)布局的動(dòng)畫展示:www.acnc.com/raid

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