存儲基礎(chǔ)知識1_介質(zhì)和陣列

1、存儲基礎(chǔ)討論哪些問題？存儲基礎(chǔ)討論哪些問題？性能性能Performance容量容量capacityDASNASSAN虛擬化備份復(fù)制WORM云存儲ILMSCSIDAFSFCIPSCSIRAID快照容災(zāi)重復(fù)刪除NDMPVSSSNIA（存儲網(wǎng)絡(luò)行業(yè)協(xié)會）存儲模型（存儲網(wǎng)絡(luò)行業(yè)協(xié)會）存儲模型 第一部分：存儲介質(zhì)第二部分：陣列技術(shù)存儲介質(zhì)存儲介質(zhì)存儲介質(zhì)硬盤技術(shù)磁帶技術(shù)硬盤主要物理結(jié)構(gòu)硬盤主要物理結(jié)構(gòu)盤片馬達(motor)底座（Base）磁頭PCB及RV傳感器硬盤接口硬盤主要物理結(jié)構(gòu)硬盤主要物理結(jié)構(gòu) 盤片 Platter磁盤驅(qū)動器的主要組件之一是盤片，其盤片構(gòu)成材料是鋁合金或者是玻璃，表面覆蓋著磁記錄層

2、。 硬磁盤盤片直徑小型化的同時，面密度也在不斷提高。目前硬盤的面密度已經(jīng)超過每平方英寸100GB。 磁頭 Head硬磁盤驅(qū)動器的磁頭是浮動磁頭，工作過程中磁頭與盤面不接觸，兩者之間有一個很小的間隙。當磁盤高速旋轉(zhuǎn)時，由于空氣的粘滯性，附著在盤面上的空氣在磁頭和盤面之間形成了一層空氣墊，托住磁頭。 主軸Spindle和主軸電機 Motor硬盤驅(qū)動器由主軸帶動盤片旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速很高，目前一般為5400r/min、7200r/min。高速硬盤一般是15000r/min，用于服務(wù)器和高速磁盤陣列。主軸電機一般為無刷直流電機，采用流體動壓軸承以達到極小的徑向偏擺，從而保證極小的磁道偏擺，利于磁頭對磁道的跟

3、蹤。 A hard drive platter being accessed by an actuator arm.硬盤的讀寫工作硬盤的讀寫工作 磁盤驅(qū)動器在存取工作過程中，首先要把磁頭磁頭移動到目標磁道磁道，這個過程稱為尋道。到達目標磁道后，還要通過伺服跟蹤系統(tǒng)使磁頭磁頭動態(tài)保持在目標磁道的中心，這個過程叫磁道跟蹤。 在尋道過程中，首先執(zhí)行尋道命令，把磁頭當前所處磁道距目標磁道的距離計算出來，裝入差值計數(shù)器中，然后根據(jù)差值的正、負和大小來驅(qū)動磁頭運動。為了提高尋道速度，一般把控制分成兩個階段來進行。第一階段是“粗控”階段，作用是速度控制。當目標磁道和當前磁道之差大于零時，采用速度控制，目的在

4、于盡快找到目標磁道。當找到了目標磁道后，才進入“精控”階段?！熬亍彪A段的作用是位置控制，保證磁頭牢牢盯住目標磁道，所以又稱跟蹤控制方式。 當訪問某一個扇區(qū)時，磁頭須從當前所處的磁道運動到指定的目標磁道，再等待被訪問的扇區(qū)扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下。所有盤面上的磁頭裝在同一個小車上作同步運動，即每一瞬間各盤面上的磁頭均處于各自同一序號的磁道上，這些序號相同的磁道組成了一個柱面柱面，與磁道編號一樣，零磁道所在的柱面為零柱面柱面，1號磁道所在的柱面為1號柱面，依次類推。 訪問時，先要選擇柱面，其次要選擇磁頭（也就是選擇盤面）和扇區(qū)。所以，尋址用的地址信息應(yīng)該有柱面號、磁頭號和扇區(qū)號。硬盤存儲結(jié)構(gòu)硬盤存儲結(jié)構(gòu)

5、 磁頭Head磁頭是硬盤中最昂貴、最重要的部件。MR磁頭（Magnetoresistive heads），即磁阻磁頭，采用的是分離式的磁頭結(jié)構(gòu)：寫入磁頭仍采用傳統(tǒng)的磁感應(yīng)磁頭（MR磁頭不能進行寫操作），讀取磁頭則采用新型的MR磁頭，即所謂的感應(yīng)寫、磁阻讀。這樣，在設(shè)計時就可以針對兩者的不同特性分別進行優(yōu)化，以得到最好的讀/寫性能。 磁道Track當磁盤旋轉(zhuǎn)時，磁頭若保持在一個位置上，則每個磁頭都會在磁盤表面劃出一個圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫做磁道。是盤面上以特殊方式磁化了的一些磁化區(qū)，磁盤上的信息是沿著磁道存放的。相鄰磁道之間并不是緊挨著，因為磁化單元相隔太近時磁性會相互產(chǎn)生影響，硬盤上的磁道

6、密度很大，通常一面有成千上萬個磁道。 扇區(qū)Sector每個磁道被等分為若干個弧段，這些弧段是磁盤的扇區(qū)，每個扇區(qū)可以存放512個字節(jié)的信息，磁盤讀取和寫入數(shù)據(jù)時，要以扇區(qū)為單位。 柱面Cylinder硬盤由重疊多盤片構(gòu)成，每個盤面都被劃分為數(shù)目相等的磁道，并從外緣的“0”開始編號，具有相同編號的磁道形成一個圓柱，稱為磁盤的柱面。柱面數(shù)磁道數(shù)是相等的。由于每個盤面都有自己的磁頭，因此，盤面數(shù)等于總的磁頭數(shù)。所謂硬盤的CHS,即Cylinder（柱面）、Head（磁頭）、Sector（扇區(qū)），只要知道了硬盤的CHS，即可確定硬盤的容量，硬盤的容量=柱面數(shù)磁頭數(shù)扇區(qū)數(shù)512Byte。Data Rat

7、e: Inner vs. Outer Tracks To keep things simple, originally same number of sectors per trackSince outer track longer, lower bits per inch Competition decided to keep bits per inch (BPI) high for all tracks (“constant bit density”) More capacity per disk More sectors per track towards edge Since disk

8、 spins at constant speed, outer tracks have faster data rate Bandwidth outer track 1.7x inner track!硬盤的基本參數(shù)硬盤的基本參數(shù) 容量硬盤的容量MB或GB為單位。容量指標還包括硬盤的單碟容量單，是指包括正反兩面在內(nèi)的單個盤片的總?cè)萘?。單碟容量越大，單位成本越低，平均訪問時間也越短。 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速(Rotational speed)是指盤片每分鐘轉(zhuǎn)動的圈數(shù)RPM（Round Per Minute) 。 平均訪問時間平均訪問時間(Average Access Time)是指磁頭從起始位置到達目標磁道位

9、置，并且從目標磁道上找到要讀寫的數(shù)據(jù)扇區(qū)所需的時間。平均訪問時間體現(xiàn)了硬盤的讀寫速度，它包括平均尋道時間+平均等待時間。平均尋道時間(Average Seek Time)是指硬盤的磁頭移動到盤面指定磁道所需的時間，一般8ms以內(nèi)。平均等待時間是指磁頭已處于要訪問的磁道，等待所要訪問的扇區(qū)旋轉(zhuǎn)至磁頭下方的時間。平均等待時間為盤片旋轉(zhuǎn)一周所需的時間的一半，一般應(yīng)在4ms以下。 傳輸速率傳輸速率(Data Transfer Rate) 硬盤的數(shù)據(jù)傳輸率是指硬盤讀寫數(shù)據(jù)的速度，單位為兆字節(jié)每秒（MB/s）。硬盤數(shù)據(jù)傳輸率又包括了內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率和外部數(shù)據(jù)傳輸率。內(nèi)部傳輸率(Internal Transf

10、er Rate) 也稱為持續(xù)傳輸率(Sustained Transfer Rate)，它反映了硬盤緩沖區(qū)未用時的性能。內(nèi)部傳輸率主要依賴于硬盤的旋轉(zhuǎn)速度。外部傳輸率（External Transfer Rate）也稱為突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率（Burst Data Transfer Rate）或接口傳輸率，它標稱的是系統(tǒng)總線與硬盤緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸率，外部數(shù)據(jù)傳輸率與硬盤接口類型和硬盤緩存的大小有關(guān)。 緩存硬盤緩存的目的是為了解決系統(tǒng)前后級讀寫速度不匹配的問題，以提高硬盤的讀寫速度。常用指標硬盤類型及接口硬盤類型及接口SASSATAFCSCSIATA/IDELCLCSCSC硬盤類型接口視圖ATA/ID

11、E接口硬盤接口硬盤Power連接器主/從盤 跳線40-pin連接器 ATA( Advanced Technology Attachment ) 高級技術(shù)附加 ATA硬盤是傳統(tǒng)的桌面級硬盤，主要應(yīng)用于個人PC機，也經(jīng)常稱為IDE( IntegratedDriveElectronic )硬盤 ATA接口為并行ATA技術(shù)，正在被串行ATA（SATA）所替代SCSI接口硬盤接口硬盤 SCSI (Small Computer System Interface )小型計算機系統(tǒng)接口 SCSI硬盤并發(fā)處理性能優(yōu)異，常應(yīng)用于企業(yè)級存儲領(lǐng)域 SCSI硬盤采用并行接口，接口速率發(fā)展到320MB/s，已經(jīng)達到極限，

12、正在被SAS（ Serial Attached SCSI ）硬盤所替代80-pin 80-pin 公接頭公接頭FC接口硬盤接口硬盤 采用FC-AL( Fiber Channel Arbitrated Loop，光纖通道仲裁環(huán)) 接口模式 FC-AL是一種雙端口的串行存儲接口 FC-AL支持全雙工工作方式 FC-AL提供一種單環(huán)拓撲結(jié)構(gòu)，一個控制器能訪問126個硬盤SATA接口硬盤接口硬盤 SATA串行ATA：(Serial AdvancedTechnologyAttachment ) SATA采用串行方式進行數(shù)據(jù)傳輸，接口速率比IDE接口高 SATA硬盤采用點對點連接方式，支持熱插拔，即插即用

13、 SATAII有以下五個主要特性：更高的端口傳輸率（300MB/s）本機命令隊列（NCQ）組件管理（Enclosure Management ），比如風(fēng)扇控制，溫度控制，新硬盤指示，壞硬盤指示，硬盤狀態(tài)指示等 端口復(fù)用（Port Multiplier ），允許多個硬盤連接到同一端口可向上兼容SAS技術(shù) SATA技術(shù)可對247企業(yè)在線和近線存儲應(yīng)用提供超大容量和高可靠性的支持SAS接口硬盤介紹接口硬盤介紹 SAS串行連接SCSI (Serial Attached SCSI) SAS是一種點對點、全雙工、雙端口的接口 SAS專為滿足高性能企業(yè)需求而設(shè)計，并且兼容SATA硬盤，為企業(yè)用戶帶來前所未有

14、的靈活性保留了SCSI技術(shù)良好的可測性和可靠性 點對點串行連接方式提供更高的帶寬:單接口3Gb/6Gb/12Gb相對于SCSI更優(yōu)異的信號和數(shù)據(jù)完整性靈活性 兼容SAS和SATA可擴展性 尋址范圍寬，通過擴展器可以支持更多設(shè)備可靠性和可用性 全雙工接口支持冗余路徑更長的電纜連接，更小尺寸，更容易的連接方式，更多選擇SAS/SATA 接口兼容性接口兼容性SASSATASATASASPluggableKeywayPort BSATA/SAS 快速比較快速比較CriteriaSATASASData Rates150-300MB/Sec300-600MB/SecMTBF500-600K hrs1.2M

15、 hrsCable Length1m10mCost/MB$.01 - $.02$.05 - $.08 (Est)Rotational Speed5.4 or 7.2K RPM10-15k RPMBuffer8MB64MB各類硬盤對比各類硬盤對比ATASATASCSISASFC轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速（RPM）7,2007,20015,00015,00015,000緩存（緩存（MB）8/168/16/328/168/168/16串行串行/并行并行并行并行串行串行并行并行串行串行串行串行容量（容量（GB）2501000300450450年失效率年失效率AFR0.73%0.55%0.55%TCQ支持支持 支持支持

16、支持支持支持支持支持支持NCQ不支持不支持支持支持*支持支持支持支持支持支持 * SATA 接口硬盤支持NCQ，SATA 不支持企業(yè)級企業(yè)級Nearline與與Online硬盤區(qū)別硬盤區(qū)別 Nearline Storage7,200 rpm SATAOnline Storage15,000 rpm SAS/FC成本容量負載可靠性擴展性性能耗電 機械部分更大的磁鐵堅固外殼空氣控制設(shè)備更高尋道速度更多磁頭更多盤片更小盤片直徑更高轉(zhuǎn)速 電子部分Dual processorsDual portTwice the firmwareCommand schedulingSuperior error corr

17、ectionSmart algorithmsPerform. optimizationData integrity checks 不同類型硬盤的需求變化不同類型硬盤的需求變化不同類型硬盤發(fā)展趨勢不同類型硬盤發(fā)展趨勢SCSI-2 SCSI-3FC-AL100MB/S perPortFC-AL200MB/S perPortSynchronous SCSI 5MB/sFastWide SCSI 10/20MB/sUltra SCSI20/40MB/sUltra2 SCSI40/80MB/sUltra160SCSI160MB/sUltra320 SCSI320/MB/sSAS300MB/s per p

18、ort SATA SATA IISerial ATA150MB/sSerial ATA II300MB/sFC-AL400MB/S perPort串行串行并行并行SAS600MB/s per port硬盤規(guī)格的發(fā)展變化硬盤規(guī)格的發(fā)展變化硬盤容量的發(fā)展硬盤容量的發(fā)展容量容量FC&SAS硬盤硬盤 100GB 300GB 750GB 1TB 400GB 500GB 750GB1000GBSATA硬盤硬盤 500GB 1.5B 2TB73GB146GB300GB450GB600GB1.5TB2TB256GB250GBSSD固態(tài)硬盤固態(tài)硬盤多種多樣的磁帶技術(shù)多種多樣的磁帶技術(shù) 磁帶介質(zhì)類型DAT

19、 (Digital Audio Tape) 4mmDLT (Digital Linear Tape) 、SDLT 1/2英寸 AIT、SAIT3590LTO （Linear Tape Open） Ultrium/Accelis DTF9840Mammoth 8mm磁帶技術(shù)的發(fā)展磁帶技術(shù)的發(fā)展GenerationNative CapacityDatarateGen 1Gen 2Gen 3 HHGen 3Gen 4100 GBRead15 MB/secWrite15 MB/sec200 GBRead15 MB/sec+35 MB/secWrite400 GBRead15 MB/sec+35 MB/

20、sec+60 MB/sec80 MB/secWrite800 GBRead35 MB/sec+80 MB/sec+80 MB/sec+120 MB/secWrite120 MB/secGen 4Note: Gen 3 Half-height and Full-height drive use the same media陣列技術(shù)陣列技術(shù)陣列技術(shù)陣列技術(shù)磁盤陣列體系結(jié)構(gòu)RAID技術(shù)陣列與主機鏈接快照與復(fù)制磁盤陣列磁盤陣列 XX公司 什么是磁盤陣列：磁盤陣列是一種采用RAID技術(shù)、冗余技術(shù)和在線維護技術(shù)制造的一種高性能、高可用的磁盤存儲設(shè)備。 磁盤陣列核心技術(shù)：體系結(jié)構(gòu)設(shè)計緩存技術(shù)RAID技術(shù)主機

21、通道連接技術(shù)快照技術(shù)復(fù)制技術(shù)常見陣列體系結(jié)構(gòu)常見陣列體系結(jié)構(gòu) 通常的中檔控制器設(shè)計 單個或集群的雙控制器 前端主機端口，后端光纖環(huán)路 鏡像的高速緩存高速緩存. . .光纖通道 后端環(huán)路CPU高速緩存光纖通道主機端口CPU. . .光纖通道主機端口矩陣式高端陣列體系結(jié)構(gòu)矩陣式高端陣列體系結(jié)構(gòu)CHIP光纖通道. . .ACPCHIPCHIP高速緩存與共享內(nèi)存光纖通道 高端企業(yè)級磁盤陣列 CHIP光纖通道. . .ACP光纖通道. . .ACP光纖通道. . .ACPCrossBar高速CPU控制器緩存工作模式控制器緩存工作模式前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存寫緩存前端總線系統(tǒng)緩存CPUC

22、PU后端總線讀緩存 寫緩存主機寫入主機寫入數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流反饋反饋寫寫OKOKWrite-backWrite-back回寫回寫主機寫入主機寫入數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流反饋反饋寫寫OKOKWrite-throughWrite-through直寫直寫磁盤控制器的緩存保護技術(shù)控制器的緩存保護技術(shù)FCFC或或IP(GE)IP(GE)緩存緩存(Cache)(Cache)CPUCPUCPUCPU后端總線后端總線磁盤磁盤FCFC或或IP(GE)IP(GE)緩存緩存(Cache)(Cache)CPUCPUCPUCPU后端總線后端總線CacheCache電池電池FCFC或或IP(GE)IP(GE)緩存緩存(Cache)(Cac

23、he)CPUCPUCPUCPU后端總線后端總線陣列內(nèi)置陣列內(nèi)置UPSUPS 三種常見控制器Cache保護設(shè)計cache電池保護電池保護內(nèi)置內(nèi)置UPS保護保護外置外置UPS保護保護陣列外置陣列外置UPSUPS控制器緩存鏡像控制器緩存鏡像前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存寫緩存前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存寫緩存 1、主機數(shù)據(jù)寫入緩存； 2、緩存數(shù)據(jù)進行異或運算，產(chǎn)生校驗數(shù)據(jù)；控制器緩存鏡像控制器緩存鏡像前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存寫緩存前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存寫緩存 1、主機數(shù)據(jù)寫入緩存； 2、緩存數(shù)據(jù)進行異或運算，產(chǎn)生校驗數(shù)據(jù)； 3、將校驗數(shù)

24、據(jù)添加到緩存；控制器緩存鏡像控制器緩存鏡像前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存寫緩存前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存寫緩存 1、主機數(shù)據(jù)寫入緩存； 2、緩存數(shù)據(jù)進行異或運算，產(chǎn)生校驗數(shù)據(jù)； 3、將校驗數(shù)據(jù)添加到緩存； 4、將緩存數(shù)據(jù)復(fù)制到目標控制器； 5、目標控制器處理完數(shù)據(jù)和校驗數(shù)據(jù)返回消息； 6、源控制器返回主機消息，操作完畢。OKOKRAID基本概念基本概念 定義定義 RAID（Redundent Array of Inexpensive Disks）廉價磁盤冗余陣列由美國加州伯克利分校的D.A.Patterson教授在1988年提出。傳統(tǒng)RAID的四種需求目標安全、經(jīng)濟

25、、效率、擴充解決了單個磁盤容量的限制解決了單個磁盤速度的限制解決了數(shù)據(jù)可靠性問題 RAID技術(shù)將多個單獨的物理硬盤以不同的方式組合成一個邏輯硬盤，從而提高了硬盤的讀寫性能和數(shù)據(jù)安全性。根據(jù)不同的組合方式可以分為不同的RAID級別: RAID 0RAID 0數(shù)據(jù)條帶化，無校驗數(shù)據(jù)條帶化，無校驗RAID 1RAID 1數(shù)據(jù)鏡像，無校驗數(shù)據(jù)鏡像，無校驗RAID 2RAID 2海明碼錯誤校驗及校正海明碼錯誤校驗及校正RAID 3RAID 3數(shù)據(jù)條帶化讀寫，校驗信息存放于專用硬盤數(shù)據(jù)條帶化讀寫，校驗信息存放于專用硬盤RAID 4RAID 4單次寫數(shù)據(jù)采用單個硬盤，校驗信息存放于專用硬盤單次寫數(shù)據(jù)采用單個

26、硬盤，校驗信息存放于專用硬盤RAID 5RAID 5數(shù)據(jù)條帶化，校驗信息分布式存放數(shù)據(jù)條帶化，校驗信息分布式存放RAID 6RAID 6數(shù)據(jù)條帶化，分布式校驗并提供兩級冗余數(shù)據(jù)條帶化，分布式校驗并提供兩級冗余RAID組合方式組合方式 級別擴展級別擴展 同時采用兩種不同的RAID方式還能組合成新的RAID級別RAID 0+1RAID 0+1先做先做RAID 0RAID 0，后做，后做RAID 1RAID 1，同時提供數(shù)據(jù)條帶化和鏡像，同時提供數(shù)據(jù)條帶化和鏡像RAID 10RAID 10類似于類似于RAID 0+1RAID 0+1，區(qū)別在于先做，區(qū)別在于先做RAID 1RAID 1，后做，后做RA

27、ID 0RAID 0RAID 50RAID 50先做先做RAID 5RAID 5，后做，后做RAID 0RAID 0，能有效提高，能有效提高RAID 5RAID 5的性能的性能RAID基本概念基本概念1條帶條帶 分條分條條帶硬盤0硬盤2硬盤1硬盤3RAID基本概念基本概念2校驗校驗 異或運算異或運算P=A0 XOR A1 數(shù)據(jù)A0和A1通過異或運算進行奇偶校驗得到校驗位PA1A0P數(shù)據(jù)盤數(shù)據(jù)盤校驗盤 兩個數(shù)字之間的XOR運算定義是：1 XOR 1 = 0 1 XOR 0 = 1 0 XOR 1 = 1 0 XOR 0 = 0RAID基本概念基本概念3重建（重建（Rebuild） 數(shù)據(jù)盤A1A0

28、PA0A1PXOR故障數(shù)據(jù)盤校驗盤A2A2XOR數(shù)據(jù)盤更換RAID硬盤失效處理硬盤失效處理-熱備和熱插拔熱備和熱插拔 熱備：Hot Spare定義：當冗余的RAID組中某個硬盤失效時，在不干擾當前RAID系統(tǒng)的正常使用的情況下，用RAID系統(tǒng)中另外一個正常的備用硬盤自動頂替失效硬盤，及時保證RAID系統(tǒng)的冗余性全局式：備用硬盤為系統(tǒng)中所有的冗余RAID組共享專用式：備用硬盤為系統(tǒng)中某一組冗余RAID組專用 熱插拔：Hot Swap定義：在不影響系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的情況下，用正常的硬盤物理替換RAID系統(tǒng)中失效硬盤關(guān)鍵在于熱插拔時電子器件的保護機制全局熱備示例全局熱備示例 該熱備盤由系統(tǒng)中兩個RAID

29、組共享，可自動頂替任何一個RAID中的一個失效硬盤磁盤1磁盤2磁盤3熱備盤熱備盤磁盤4磁盤5磁盤6RAID 5RAID 5磁盤陣列RAID級別級別 RAID 0 RAID0即沒有容錯設(shè)計的條帶硬盤陣列（Striped Disk Array without Fault Tolerance），以條帶形式將RAID組的數(shù)據(jù)均勻分布在各個硬盤中DHLCGKBFJABCDEFGH數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)AEI優(yōu)點優(yōu)點極高的讀寫效率極高的讀寫效率速度快，由于不存在校驗，速度快，由于不存在校驗，所以不占用所以不占用CPU資源資源部署簡單部署簡單缺點缺點無冗余，通常和其他無冗余，通常和其他RAID級別混合使用級別混合使用 不

30、適合用于關(guān)鍵數(shù)據(jù)環(huán)境不適合用于關(guān)鍵數(shù)據(jù)環(huán)境最小最小硬盤數(shù)硬盤數(shù)2RAID級別級別 RAID 1 RAID 1又稱鏡像（Mirror），數(shù)據(jù)同時一致寫到主硬盤和鏡像硬盤EDCBAEDCBAABCDE=數(shù)據(jù)優(yōu)點優(yōu)點提供了很高的數(shù)據(jù)安全性和可用性提供了很高的數(shù)據(jù)安全性和可用性 100100的數(shù)據(jù)冗余的數(shù)據(jù)冗余設(shè)計、使用簡單設(shè)計、使用簡單不作校驗計算，不作校驗計算，CPUCPU占用資源少占用資源少缺點缺點空間利用率只有空間利用率只有1/21/2相對于單個硬盤，無法提高寫性能相對于單個硬盤，無法提高寫性能硬盤硬盤數(shù)數(shù)2 2RAID級別級別 RAID 3 RAID 3即帶有校驗的并行數(shù)據(jù)傳輸陣列（Para

31、lleled transfer with parity），數(shù)據(jù)條帶化分布在數(shù)據(jù)盤中，同時使用專用校驗硬盤存放校驗數(shù)據(jù) D0C0B0A0D1C1A1B1D2C2A2B2P DP CP AP BABCD異或運算異或運算數(shù)據(jù)盤校驗盤優(yōu)點優(yōu)點數(shù)據(jù)分布式存儲在連續(xù)的硬數(shù)據(jù)分布式存儲在連續(xù)的硬盤上，具有較高的讀速率，盤上，具有較高的讀速率，適合大文件連續(xù)讀操作的應(yīng)適合大文件連續(xù)讀操作的應(yīng)用用如果有一個硬盤損壞，數(shù)據(jù)如果有一個硬盤損壞，數(shù)據(jù)的有效性沒有影響的有效性沒有影響缺點缺點校驗盤是整個硬盤陣列系統(tǒng)校驗盤是整個硬盤陣列系統(tǒng)的瓶頸的瓶頸 有數(shù)據(jù)盤故障時，每次讀操有數(shù)據(jù)盤故障時，每次讀操作時都需要進行校驗計

32、算，作時都需要進行校驗計算，讀性能大幅度下降讀性能大幅度下降最小最小硬盤硬盤數(shù)數(shù)3 3RAID級別級別 RAID 5 RAID 5與RAID 3機制類似，但校驗數(shù)據(jù)均勻分布在各數(shù)據(jù)硬盤上，RAID成員硬盤上同時保存數(shù)據(jù)和校驗信息，數(shù)據(jù)塊和對應(yīng)的校驗信息保存在不同硬盤上。RAID 5是最常用的RAID方式之一。P4A3A2A1A0B4P3B2B1B0C4C3P2C1C0D4D3D2P1D0E4E3E2E1P0異或運算異或運算A0B0C0D0A1B1C1E1A2B2D2校驗信息校驗信息Px分布式存儲分布式存儲數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)RAID級別級別 RAID 6 RAID 6 是帶有兩個獨立分布式奇偶校驗方案的獨

33、立數(shù)據(jù)硬盤（Independent data disks with two independent distributed parity schemes）。廣義上講，能夠允許兩個硬盤同時失效的RAID級別統(tǒng)稱為RAID 6，狹義上講，特指Intel的RAID P+Q技術(shù)。硬盤空間利用率為(N-2)/N，N為RAID6陣列硬盤總數(shù) RAID 6技術(shù)：目前RAID 6還沒有統(tǒng)一的標準，各家公司的實現(xiàn)方式都有所不同：RAID P+Q：INTEL和HDS公司RAID DP： NetApp公司RAID ADG：HP公司RAID6 P+QReed-Solomon codes優(yōu)點優(yōu)點可以同時允許兩塊硬盤失可

34、以同時允許兩塊硬盤失效效缺點缺點磁盤利用率比磁盤利用率比RAID5更低更低校驗計算復(fù)雜，對控制器校驗計算復(fù)雜，對控制器性能消耗很大，增加系統(tǒng)性能消耗很大，增加系統(tǒng)負載負載出現(xiàn)硬盤失效時，出現(xiàn)硬盤失效時，RAID重重建時對系統(tǒng)性能影響更大，建時對系統(tǒng)性能影響更大，并且重建時間長并且重建時間長最小硬最小硬盤盤數(shù)數(shù)4RAID組合級別組合級別 RAID 10 RAID 10是將鏡像和條帶進行兩級組合的RAID級別，第一級是RAID1鏡像對，第二級為RAID 0。RAID10也是一種應(yīng)用比較廣泛的RAID級別。 ABCDEFGHAACBBCDDEEFFGGHH優(yōu)點優(yōu)點高讀取速率高讀取速率高寫速率，較校驗

35、高寫速率，較校驗RAID而言，而言，寫開銷最小寫開銷最小至多可以容許至多可以容許N個硬盤同時損壞個硬盤同時損壞（2N個硬盤組成的個硬盤組成的RAID10陣陣列）列）缺點缺點只有只有1/2的硬盤利用率的硬盤利用率最小最小硬盤硬盤數(shù)數(shù)4RAID組合級別組合級別 RAID 0+1 ABCDEFGH RAID 0+1是將條帶和鏡像進行兩級組合的RAID級別，第一級是RAID 0，第二級為RAID 1。一般來說，RAID 0+1的失效概率要比RAID 10大，不過無硬盤故障下，RAID 0+1的讀取速度要比RAID 10快ABCDEFGHABCDEFGH不同等級不同等級RAID效率對比效率對比RAID

36、57D+1P數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)奇偶校驗數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)RAID 66D+2P數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)奇偶校驗 1奇偶校驗 2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)RAID 12D+2D鏡像鏡像數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)RAID 53D+1P數(shù)據(jù)奇偶校驗數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)RAID 14D+4D鏡像鏡像鏡像鏡像數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)效率50%50%75%87.5%75%寫性能寫寫讀修改寫讀修改寫讀 +修改 +寫 +容錯1/4+1/21/4+1/21/41/82/8RAID與與LUN的關(guān)系的關(guān)系RAID5RAID1RAID0RAID5RAID1LUN 1LUN 0LUN 2LUN 7LUN 6LUN 3LUN 4LUN 5RAID控制器01234567 RAID由幾個硬盤組成 ，從整體上看相當于一個物理卷 在物理卷的基礎(chǔ)上可以按照指定容量創(chuàng)建