05-第五章设备管理.ppt

2. RAID的关键技术 数据分块技术（Striping）、镜像技术(Mirror)和奇偶校验技术(Parity)是RAID的关键技术。 (1).数据分块技术 数据分块技术就是数据的并行处理。存取文件时，创建带区集,将文件分成多个小块，分别存储在多个硬盘上，这样写入和读取数据就可以在多个硬盘上同时进行，以提高数据的存取速度及数据的传输性能。尤其在存取一个大文件时，如果不分块，文件只能顺序存储在磁盘阵列的一个硬盘上，读取时要从头到尾逐一读取，速度较慢，如果分块，就能让各块在不同的硬盘上同时读写，速度大大提高。在创建带区集时，合理的选择带区的大小非常重要。过大，可能一块磁盘上的带区空间就可以满足大部分的I/O操作，使数据的读写仍然只局限在少数的一、两块硬盘上，不能充分的发挥出并行操作的优势。如带区过小，任何I/O指令都可能引发大量的读写操作，占用过多的控制器总线带宽。 图 5-27 磁盘并行交叉存取方式 ( 2)．镜像技术 镜像就是RAID技术中的冗余技术，即在多个独立的硬盘驱动器或驱动器阵列上存放数据的多个拷贝。系统在某个硬盘上存储数据的同时，会在作为镜像的另一个硬盘上存储完全相同的数据。这样，当其中一个硬盘或阵列的某一部分出现问题时，系统便可以访问镜像硬盘或镜像阵列以便继续工作，并可缩短数据的修复时间。 (3)．奇偶校验技术 奇偶校验是RAID用到的另一种冗余技术，校验位就是数据的冗余。进一步分为奇校验和偶校验。奇校验约定的规律是让整个校验码（包含有效信息和校验位）中1的个数为奇数，而偶校验中1的个数为偶数。简单的奇偶校验不具有自动纠正错误的能力，1950年理查德·海明提出的海明校验码，不仅能检测错误，还能给出错误位置并自动纠正。 海明校验的基本思想是：将有效信息按照某种规律分成若干组，对每一个组作奇偶测试并安排一个校验位，从而能提供多位检错信息，以定位错误点并纠正。可见海明校验实质上是一种多重奇偶校验。校验码通过异或逻辑运算产生，将一个有效信息与一个给定的初始值进行异或运算，会得到校验信息。如果有效信息出现错误，通过校验信息与初始值的异或运算能还原正确的有效信息。 奇偶校验技术只多加一个硬盘就能够起到保护数据的作用，而不用象镜像那样，任何数据都要存储为相同的两份。对于分布式奇偶检验，奇偶校验数据不必存储在单一的物理硬盘上，它可以分布在整个磁盘阵列中。另外，奇偶校验数据也可以分块。由此可见，奇偶校验技术相对于镜像技术的优势在于减少设备投入，但由于每次数据读写都要进行大量的奇偶校验运算，对计算机的运算速度要求很高，必须使用硬件RAID控制器。在数据恢复方面，奇偶检验技术比镜像技术复杂得多且慢得多。 3. RAID的分类 目前有很多种方法构成RAID，可分为RAID0～RAID7，其中最常用的是RAID0，RAID1，RAID3，RAID5。 (1)．RAID0 RAID0是最简单的一种形式。RAID0可以把多块硬盘连接在一起形成一个容量更大的存储设备。最简单的RAID0技术只是提供更多的磁盘空间，RAID0没有冗余或错误修复能力，但是实现成本是最低的。 RAID0最简单的实现方式就是把几块硬盘串联在一起创建一个大的卷集。磁盘之间的连接既可以使用硬件的形式通过智能磁盘控制器实现，也可以使用操作系统中的磁盘驱动程序以软件的方式实现。 RAID0只有一个好处，就是可以增加磁盘的容量。至于速度，则与其中任何一块磁盘的速度相同，这是因为同一时间内只能对一块磁盘进行I/O操作。如果其中的任何一块磁盘出现故障，整个系统将会受到破坏，无法继续使用。从这种意义上说，使用纯RAID0方式的可靠性仅相当于单独使用一块硬盘的1/N（如果RAID0使用了N块硬盘）。 (2). RAID1 RAID0的整个系统是非常不可靠的，如果出现故障，无法进行任何补救。所以，RAID0一般只是在那些对数据安全性要求不高的情况下才被人们使用。 RAID1被称为磁盘镜像，每一个磁盘都具有一个对应的镜像盘。对任何一个磁盘的数据写入都会被复制在镜像盘中； RAID1技术重点全部放在如何能够在不影响性能的情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上。RAID1是所有RAID等级中实现成本最高的一种。磁盘镜像肯定会提高系统成本。因为所能使用的空间只是所有磁盘容量总和的一半。RAID1中任何一块硬盘的故障都不会影响到系统的正常运行,若有盘坏，系统可以从一组镜像盘中的任何一个磁盘读取数据，但是RAID系统将不再可靠。应当及时更换损坏的硬盘，避免出现新的问题。通常，