廉价磁盘冗余阵列RAID教学.ppt

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1、6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,廉价磁盘冗余阵列 RedundantArray of Inexpensive Disks 独立磁盘冗余阵列 Redundant Array of Independent Disks 简称盘阵列技术 1988年，Patterson教授首先提出。优点 容量大、速度快、可靠性高、造价低廉,第六章 输入/输出系统,1.各级RAID的结构特点,2.各级RAID的共性 RAID由一组物理磁盘驱动器组成，操作系统 视之为一个逻辑驱动器；数据分布在一组物理磁盘上；冗余信息被存储在冗余磁盘空间中，保证磁 盘在万一损坏时可以恢复数据；其中第2、3个特性在不同的RAID级别中的表

2、现不同，RAID0不支持第3个特性。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,3.有关RAID的几个问题(1)关键问题：如何发现磁盘的失效 磁盘技术提供了故障检测操作的信息。(2)设计的另一个问题 如何减少平均修复时间MTTR 典型的做法：在系统中增加热备份盘(3)热切换技术 与热备份盘相关的一种技术,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,6.4.1 RAID0 数据分块，即把数据分布在多个盘上。非冗余阵列、无冗余信息。严格地说，它不属于RAID系列。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,RAID0中的数据映射,6.4.2 RAID1 亦称镜像盘，使用双备份磁盘。每当数据写入一个磁盘时，将该数据也写 到另

3、一个冗余盘，形成信息的两份复制品。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,1.RAID1的特点 读性能好 RAID1的性能能够达到RAID0性能的两倍。写性能由写性能最差的磁盘决定。相对以后 各级RAID来说，RAID1的写速度较快。可靠性很高 最昂贵的解决方法，物理磁盘空间是逻辑磁 盘空间的两倍。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,2.RAID1中的镜像和分块如何相互作用？RAID0+1 先分块后镜像,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,RAID1+0 先镜像后分块,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,6.4.3 RAID21.位交叉式海明编码阵列2.各个数据盘上的相应位计算海明校验码，编码 位被存

4、放在多个校验（Ecc）磁盘的对应位上。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,3.RAID2特点 并行存取，各个驱动器同步工作。使用海明编码来进行错误检测和纠正，数据 传输率高。需要多个磁盘来存放海明校验码信息，冗余 磁盘数量与数据磁盘数量的对数成正比。是一种在多磁盘易出错环境中的有效选择。并未被广泛应用，目前还没有商业化产品。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,6.4.4 RAID31.位交叉奇偶校验盘阵列2.单盘容错并行传输：数据以位或字节交叉存储，奇偶校验信息存储在一台专用盘上。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,3.RAID3特点 将磁盘分组，读写要访问组中所有盘，每 组中有一个盘作为校验

5、盘。校验盘一般采用奇偶校验。简单理解：先将分布在各个数据盘上的一 组数据加起来，将和存放在冗余盘上。一 旦某一个盘出错，只要将冗余盘上的和减 去所有正确盘上的数据，得到的差就是出 错的盘上的数据。缺点：恢复时间较长。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,4.RAID3读写特点假定：有4个数据盘和一个冗余盘 读出数据，一共需要5次磁盘读操作；写数据需要3次磁盘读和2次磁盘写操作。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,6.4.5 RAID41.专用奇偶校验独立存取盘阵列2.数据以块（块大小可变）交叉的方式存于各盘，奇偶校验信息存在一台专用盘上。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,3.RAID4特点 冗

6、余代价与RAID3相同 访问数据的方法与RAID3不同,在RAID3中，一次磁盘访问将对磁盘阵列 中的所有磁盘进行操作。RAID4出现的原因：希望使用较少的磁盘 参与操作，以使磁盘阵列可以并行进行多 个数据的磁盘操作。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,4.RAID4读写特点假定:有4个数据盘和一个冗余盘 读出数据，对两个磁盘的两次读操作；写数据需要2次磁盘读和2次磁盘写操作。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,6.4.6 RAID51.块交叉分布式奇偶校验盘阵列2.数据以块交叉的方式存于各盘，无专用冗余盘，奇偶校验信息均匀分布在所有磁盘上。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,6.4 廉价磁盘

7、冗余阵列RAID,3.RAID4和RAID5中的信息分布,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,6.4.7 RAID61.双维奇偶校验独立存取盘阵列2.数据以块（块大小可变）交叉方式存于各盘，检、纠错信息均匀分布在所有磁盘上。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,3.RAID6特点 写入数据要访问1个数据盘和2个冗余盘；可容忍双盘出错；存储开销是RAID5的两倍，RAID6的写过 程需要6次磁盘操作。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,6.4.8 RAID7 采用Cache和异步技术的RAID6 较高的响应速度和传输速率,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,6.4.9 RAID的实现与发展1.实现盘阵列的方式主要有三种 软件方式：阵列管理软件由主机来实现 优点：成本低 缺点：过多地占用主机时间，并且带宽指 标上不去。阵列卡方式：把RAID管理软件固化在I/O控制 卡上，从而可不占用主机时间，一般用于工作 站和PC机。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,子系统方式：这是一种基于通用接口总线 的开放式平台，可用于各种主机平台和网 络系统。,2.盘阵列技术研究的主要热点问题 新型阵列体系结构；RAID结构与其所记录文件特性的关系；在RAID冗余设计中，综合平衡性能、可靠 性和开销的问题；超大型盘阵列在物理上如何构造和连结的问题。,6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID,