數(shù)據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源備份技術(shù)之磁盤陣列技術(shù)

1、磁盤陣列2磁盤陣列磁盤陣列是由許多臺磁盤機(jī)或光盤機(jī)按一定的規(guī)則，如分條（Striping）、分塊（Declustering）、交叉存?。↖nterleaving）等組成一個快速，超大容量的外存儲器子系統(tǒng)。它在陣列控制器的控制和管理下，實現(xiàn)快速，并行或交叉存取，并有較強(qiáng)的容錯能力。RAID0（0級盤陣列）3RAID0（0級盤陣列）RAID0又稱數(shù)據(jù)分塊，即把數(shù)據(jù)分布在多個盤上，沒有容錯措施。其容量和數(shù)據(jù)傳輸率是單機(jī)容量的N倍，N為構(gòu)成盤陣列的磁盤機(jī)的總數(shù)，I/O傳輸速率高，但平均無故障時間MTTF（MeanTimeToFailure）只有單臺磁盤機(jī)的N分之一，因此零級盤陣列的可靠性最差。RAID

2、1（1級盤陣列）4RAID1（1級盤陣列）RAID1又稱鏡像（Mirror）盤，采用鏡像容錯來提高可靠性。即每一個工作盤都有一個鏡像盤，每次寫數(shù)據(jù)時必須同時寫入鏡像盤，讀數(shù)據(jù)時只從工作盤讀出。一旦工作盤發(fā)生故障立即轉(zhuǎn)入鏡像盤，從鏡像盤中讀出數(shù)據(jù)，然后由系統(tǒng)再恢復(fù)工作盤正確數(shù)據(jù)。因此這種方式數(shù)據(jù)可以重構(gòu)，但工作盤和鏡像盤必須保持一一對應(yīng)關(guān)系。這種盤陣列可靠性很高，但其有效容量減小到總?cè)萘恳话胍韵?。因此RAID1常用于對出錯率要求極嚴(yán)的應(yīng)用場合，如財政、金融等領(lǐng)域。RAID2（2級盤陣列）5RAID2（2級盤陣列）RAID2又稱位交叉，它采用漢明碼作盤錯檢驗，無需在每個扇區(qū)之后進(jìn)行CRC檢驗。漢明

3、碼是一種（n，k）線性分組碼，n為碼字的長度，k為數(shù)據(jù)的位數(shù)，r為用于檢驗的位數(shù)，故有：n=2r-1r=n-k因此按位交叉存取最有利于作漢明碼檢驗。這種盤適于大數(shù)據(jù)的讀寫。但冗余信息開銷還是太大，阻止了這類盤的廣泛應(yīng)用。RAID3（3級盤陣列）6RAID3（3級盤陣列）RAID3為單盤容錯并行傳輸陣列盤。它的特點是將檢驗盤減小為一個（RAID2校驗盤為多個，DAID1檢驗盤為1比1），數(shù)據(jù)以位或字節(jié)的方式存于各盤（分散記錄在組內(nèi)相同扇區(qū)號的各個磁盤機(jī)上）。它的優(yōu)點是整個陣列的帶寬可以充分利用，使批量數(shù)據(jù)傳輸時間減??；其缺點是每次讀寫要牽動整個組，每次只能完成一次RAID4（4級盤陣列）7RAI

4、D4（4級盤陣列）RAID4是一種可獨(dú)立地對組內(nèi)各盤進(jìn)行讀寫的陣列。其校驗盤也只有一個。RAID3是按位或按字節(jié)交叉存取，而RAID4是按塊（扇區(qū)）存取，可以單獨(dú)地對某個盤進(jìn)行操作，它無需象RAID3那樣，那怕每一次小I/O操作也要涉及全組，只需涉及組中兩臺磁盤機(jī)（一臺數(shù)據(jù)盤，一臺檢驗盤）即可。從而提高了小量數(shù)據(jù)的I/O速率。RAID5（5級盤陣列）8RAID5（5級盤陣列）RAID5是一種旋轉(zhuǎn)奇偶校驗獨(dú)立存取的陣列。和RAID1、2、3、4各盤陣列的不同點，是它沒有固定的校驗盤，而是按某種規(guī)則把其冗余的奇偶校驗信息均勻地分布在陣列所屬的所有磁盤上。于是在同一臺磁盤機(jī)上既有數(shù)據(jù)信息也有校驗信息

5、。這一改變解決了爭用校驗盤的問題，因此DAID5內(nèi)允許在同一組內(nèi)并發(fā)進(jìn)行多個寫操作。所以RAID5即適于大數(shù)據(jù)量的操作，也適于各種事務(wù)處理。它是一種快速，大容量和容錯分布合理的磁盤陣列。RAID6（6級盤陣列）9RAID6（6級盤陣列）RAID6是一種雙維奇偶校驗獨(dú)立存取的磁盤陣列。它的冗余的檢、糾錯信息均勻分布在所有磁盤上，而數(shù)據(jù)仍以大小可變的塊以交叉方式存于各盤。這類盤陣列可容許雙盤出錯。RAID7（7級盤陣列）10RAID7（7級盤陣列）RAID7是在RAID6的基礎(chǔ)上，采用了cache技術(shù)，它使得傳輸率和響應(yīng)速度都有較大的提高。Cache是一種高速緩沖存儲器， 即數(shù)據(jù)在寫入磁盤陣列以前

6、，先寫入cache中。一般采用cache分塊大小和磁盤陣列中數(shù)據(jù)分塊大小相同，即一塊cache分塊對應(yīng)一塊磁盤分塊。在寫 入時將數(shù)據(jù)分別寫入兩個獨(dú)立的cache，這樣即使其中有一個cache出故障，數(shù)據(jù)也不會丟失。寫操作將直接在cache級響應(yīng)，然后再轉(zhuǎn)到磁盤陣列。 數(shù)據(jù)從cache寫到磁盤陣列時，同一磁道的數(shù)據(jù)將在一次操作中完成，避免了不少塊數(shù)據(jù)多次寫的問題，提高了速度。在讀出時，主機(jī)也是直接從cache中讀出，而不是從陣列盤上讀取，減少與磁盤讀操作次數(shù)，這樣比較充分地利用了磁盤帶寬。RAID10（10級盤陣列）11RAID10（10級盤陣列）RAID10（10級RAID 1+0 也被稱為R

7、AID 10標(biāo)準(zhǔn)，實際是將RAID 0和RAID 1標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合的產(chǎn)物，在連續(xù)地以位或字節(jié)為單位分割數(shù)據(jù)并且并行讀/寫多個磁盤的同時，為每一塊磁盤作磁盤鏡像進(jìn)行冗余。 它的優(yōu)點是同時擁有RAID 0的超凡速度和RAID 1的數(shù)據(jù)高可靠性，但是CPU占用率同樣也更高，而且磁盤的利用率比較低。由于利用了RAID 0極高的讀寫效率和RAID 1較高的數(shù)據(jù)保護(hù)、恢復(fù)能力，使RAID 10成為了一種性價比較高的等級，目前幾乎所有的RAID控制卡都支持這一等級盤陣列）RAID5312RAID53RAID 53也是一種組合RAID 等級即RAID 3與RAID 0的組合。RAID 53中將備份等級由RAID 0變?yōu)榱薘AID 3，也就是說把原來的鏡像陣列變成了分割式（Segments）存儲陣列。但它不是對每個RAID 0硬盤都用一個RAID 3系統(tǒng)進(jìn)行，