《磁盤陣列技術(shù)詳解》word版

1、.磁盤陣列技術(shù)詳解磁盤陣列技術(shù)詳解2020-07-08 18：01磁盤陣列技術(shù)詳解由磁盤陣列角度來(lái)看磁盤陣列的規(guī)格最重要就在速度，也就是CPU的種類。我們知道SCSI的演變是由SCSI 2Narrow,8 bits,10MB/s,SCSI 3Wide,16bits,20MB/s,Ultra Wide16bits,40MB/s,Ultra 2Ultra Ultra Wide,80MB/s,Ultra 3Ultra Ultra Ultra Wide,160MB/s，在由SCSI到Serial I/O，也就是所謂的Fibre ChannelFC-AL,Fibre Channel-Arbitratio

2、n Loop,100 200MB/s,SSASerial Storage Architecture,80 160 MB/s,在過(guò)去使用Ultra Wide SCSI,40MB/s的磁盤陣列時(shí)，對(duì)CPU的要求不須太快，因?yàn)镾CSI本身也不是很快，但是當(dāng)SCSI演變到Ultra 2,80MB/s時(shí)，對(duì)CPU的要求就非常關(guān)鍵。一般的CPU,如586就必須改為高速的RISC CPU,如Intel RISC CPU,i960RD 32bits,i960RN 64 bits，不但是RISC CPU,甚至于還分32bits,64 bits RISC CPU的差異。586與RISC CPU的差異可想而知！這是

3、由磁盤陣列的觀點(diǎn)出發(fā)來(lái)看的。由效勞器的角度來(lái)看效勞器的構(gòu)造已由傳統(tǒng)的I/O構(gòu)造改為I2OIntelligent I/O,簡(jiǎn)稱I2O的構(gòu)造，其目的就是為了減少效勞器CPU的負(fù)擔(dān)，才會(huì)將系統(tǒng)的I/O與效勞器CPU負(fù)載分開。Intel因此提出I2O的架構(gòu)，I2O也是由一顆RISC CPUi960RD或I960RN來(lái)負(fù)責(zé)I/O的工作。試想想假設(shè)效勞器內(nèi)都已是由RISC i960 CPU來(lái)負(fù)責(zé)I/O，結(jié)果磁盤陣列上卻仍是用586 CPU，速度會(huì)快嗎?由操作系統(tǒng)的角度來(lái)看在操作系統(tǒng)都已由32 bits轉(zhuǎn)到64 bits，磁盤陣列上的CPU必須是Intel i960 RISC CPU才能滿足速度的要求。58

4、6 CPU是無(wú)法滿足的！磁盤陣列的功能使用磁盤陣列的好處，在于數(shù)據(jù)的平安、存取的速度及超大的存儲(chǔ)容量。如何確保數(shù)據(jù)的平安，那么取決于磁盤陣列的設(shè)計(jì)與品質(zhì)。其中幾個(gè)功能是必須考慮的：是否有環(huán)境監(jiān)控器針對(duì)溫度、電壓、電源、散熱風(fēng)扇、硬盤狀態(tài)等進(jìn)展監(jiān)控。磁盤陣列內(nèi)的硬盤連接方式是用SCA-II整體后背板還是只是用SCSI線連的?在SCA-II整體后背板上是否有隔絕芯片以防硬盤在熱插拔時(shí)所產(chǎn)生的高/低電壓，使系統(tǒng)電壓回流，造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，產(chǎn)生數(shù)據(jù)喪失的情形。我們一定要重視這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樵诖疟P陣列內(nèi)很多硬盤都是共用這同一SCSI總線！一個(gè)硬盤熱插拔，可不能引響其它的硬盤！甚幺是熱插拔或帶電插拔?硬盤有

5、分熱插拔硬盤，80針的硬盤是熱插拔硬盤，68針的不是熱插拔硬盤，有沒有熱插拔，在電路上的設(shè)計(jì)差異就在于有沒有保護(hù)線路的設(shè)計(jì)，同樣的硬盤拖架也是一樣有分真的熱插拔及假的熱插拔的區(qū)別。磁盤陣列內(nèi)的硬盤是否有順序的要求?也就是說(shuō)硬盤可否不按次序地插回陣列中，數(shù)據(jù)仍能正常的存取?很多人認(rèn)為不是很重要，不太會(huì)發(fā)生，但是可能會(huì)發(fā)生的，我們就要防止它發(fā)生。假設(shè)您用六個(gè)硬盤做陣列，在最出初始化時(shí)，此六個(gè)硬盤是有順序放置在磁盤陣列內(nèi)，分為第一、第二到第六個(gè)硬盤，是有順序的，假設(shè)您買的磁盤陣列是有順序的要求，那么您要注意了：有一天您將硬盤取出，做清潔時(shí)一定要以原來(lái)的擺放順序插回磁盤陣列中，否那么您的數(shù)據(jù)可能因硬盤

6、順序與原來(lái)的不苻，磁盤陣列上的控制器不認(rèn)而數(shù)據(jù)喪失！因?yàn)槟挠脖P的SCSI ID號(hào)亂掉所致。如今的磁盤陣列產(chǎn)品都已有這種不要求硬盤有順序的功能，為了防止上述的事件發(fā)生，都是不要求硬盤有順序的。我們?yōu)槭茬坌枰疟P陣列目前人們逐漸認(rèn)識(shí)了磁盤陣列技術(shù)。磁盤陣列技術(shù)可以詳細(xì)地劃分為假設(shè)干個(gè)級(jí)別0-5 RAID技術(shù)，并且還開展了所謂的RAID Level 10,30,50的新的級(jí)別。RAID是廉價(jià)冗余磁盤陣列Redundant Array of Inexpensive Disk的簡(jiǎn)稱。用RAID的好處簡(jiǎn)單的說(shuō)就是：平安性高，速度快，數(shù)據(jù)容量超大某些級(jí)別的RAID技術(shù)可以把速度進(jìn)步到單個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器的400

7、%。磁盤陣列把多個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器連接在一起協(xié)同工作，大大進(jìn)步了速度，同時(shí)把硬盤系統(tǒng)的可靠性進(jìn)步到接近無(wú)錯(cuò)的境界。這些"容錯(cuò)"系統(tǒng)速度極快，同時(shí)可靠性極高。本節(jié)將討論這些新技術(shù)，以及不同級(jí)別RAID的優(yōu)缺點(diǎn)。我們并不想涉及那些關(guān)鍵性的技術(shù)細(xì)節(jié)問(wèn)題，而是將磁盤陣列和RAID技術(shù)介紹給對(duì)它們尚不熟悉的人們。相信這將幫助你選用適宜的RAID技術(shù)。RAID級(jí)別的定義下表提供了6級(jí)RAID的簡(jiǎn)單定義，本書其后部分將對(duì)各級(jí)RAID進(jìn)展更詳盡的描繪。RAID級(jí)別，描繪，速度*，容錯(cuò)性能RAID 0，硬盤分段，硬盤并行輸入/出，無(wú)RAID 1，硬盤鏡像，沒有進(jìn)步，有允許單個(gè)硬盤錯(cuò)RAID 2，硬

8、盤分段加漢明碼糾錯(cuò)，沒有進(jìn)步，有允許單個(gè)硬盤錯(cuò)RAID 3，硬盤分段加專用，奇偶校驗(yàn)盤，硬盤并行輸入/出，有允許單個(gè)硬盤錯(cuò)RAID 4，硬盤分段加專用，奇偶校驗(yàn)盤需異步硬盤，硬盤并行輸入/出，有允許單個(gè)硬盤錯(cuò)RAID 5，硬盤分段加奇偶校驗(yàn)，分布在各硬盤，硬盤并行輸入/出比RAID0稍慢，有允許單個(gè)硬盤錯(cuò)*對(duì)于單一容量昂貴硬盤SLED的性能進(jìn)步硬盤數(shù)據(jù)跨盤Spanning數(shù)據(jù)跨盤技術(shù)使多個(gè)硬盤像一個(gè)硬盤那樣工作，這使用戶通過(guò)組合已有的資源或增加一些資源來(lái)廉價(jià)地打破現(xiàn)有的硬盤空間限制。4個(gè)300兆字節(jié)的硬盤驅(qū)動(dòng)器連結(jié)在一起，構(gòu)成一個(gè)SCSI系統(tǒng)。用戶只看到一個(gè)有1200兆字節(jié)的C盤，而不是看到C

9、,D,E,F,4個(gè)300兆字節(jié)的硬盤。在這樣的環(huán)境中，系統(tǒng)管理員不必?fù)?dān)憂某個(gè)硬盤上會(huì)發(fā)僵硬盤平安檢空間不夠的情況。因?yàn)槿缃?200兆字節(jié)的容量全在一個(gè)卷Volume上例如硬盤C上。系統(tǒng)管理員可以平安地建立所需要的任何層次的文件系統(tǒng)，而不需要在多個(gè)單獨(dú)硬盤環(huán)境的限制下，方案他的文件系統(tǒng)。硬盤數(shù)據(jù)跨盤本身并不是RAID，它不能改善硬盤的可靠性和速度。但是它有這樣的好處，即多個(gè)小型廉價(jià)硬盤可以根據(jù)需要增加到硬盤子系統(tǒng)上。硬盤分段Disk Striping,RAID 0硬盤分段的方法把數(shù)據(jù)寫到多個(gè)硬盤，而不是只寫到一個(gè)盤上，這也叫作RAID O，在磁盤陣列子系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)按系統(tǒng)規(guī)定的"段&qu

10、ot;Segment為單位依次寫入多個(gè)硬盤，例如數(shù)據(jù)段1寫入硬盤0，段2寫入硬盤1，段3寫入硬盤2等等。當(dāng)數(shù)據(jù)寫完最后一個(gè)硬盤時(shí)，它就重新從盤0的下一可用段開場(chǎng)寫入，寫數(shù)據(jù)的全過(guò)程按此重復(fù)直至數(shù)據(jù)寫完。段由塊組成，而塊又由字節(jié)組成。因此，當(dāng)段的大小為4個(gè)塊，而塊又由256個(gè)字節(jié)組成時(shí)，依字節(jié)大小計(jì)算，段的大小等于1024個(gè)字節(jié)。第11024字節(jié)寫入盤0，第10252048字節(jié)寫盤1等。假設(shè)我們的硬盤子系統(tǒng)有5個(gè)硬盤，我們要寫20,000個(gè)字節(jié)，那么數(shù)據(jù)將采用硬盤分段方式存儲(chǔ)?？傊?，由于硬盤分段的方法，是把數(shù)據(jù)立即寫入讀出多個(gè)硬盤，因此它的速度比較快。實(shí)際上，數(shù)據(jù)的傳輸是順序的，但多個(gè)讀或?qū)懖僮?/p>

11、那么可以互相重迭進(jìn)展。這就是說(shuō)，正當(dāng)段1在寫入驅(qū)動(dòng)器0時(shí)，段2寫入驅(qū)動(dòng)器1的操作也開場(chǎng)了；而當(dāng)段2尚在寫盤驅(qū)動(dòng)器1時(shí)，段3數(shù)據(jù)已送驅(qū)動(dòng)器2；如此類推，在同一時(shí)刻有幾個(gè)盤即使不是所有的盤在同時(shí)寫數(shù)據(jù)。因?yàn)閿?shù)據(jù)送入盤驅(qū)動(dòng)器的速度要遠(yuǎn)大于寫入物理盤的速度。因此只要根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)編制出控制軟件，就能實(shí)現(xiàn)上述數(shù)據(jù)同時(shí)寫盤的操作。遺憾的是RAID 0不是提供冗余的數(shù)據(jù)，這是非常危險(xiǎn)的。因?yàn)楸仨毐ＷC整個(gè)硬盤子系統(tǒng)都正常工作，計(jì)算器才能正常工作，例如，假使一個(gè)文件的段1在驅(qū)動(dòng)器0，段2在驅(qū)動(dòng)器1，段3在驅(qū)動(dòng)器2，那么只要驅(qū)動(dòng)器0,1,2中有一個(gè)產(chǎn)生故障，就會(huì)引起問(wèn)題；假設(shè)驅(qū)動(dòng)器1故障，那么我們只能從驅(qū)動(dòng)器物理地

12、獲得段1和段3的數(shù)據(jù)。幸運(yùn)的是可以找到一個(gè)解決方法，這就是硬盤分段和數(shù)據(jù)冗余。下面一小節(jié)將討論這個(gè)問(wèn)題。硬盤鏡像RAID 1硬盤鏡像RAID 1是容錯(cuò)磁盤陣列技術(shù)最傳統(tǒng)的一種形式，在工業(yè)界中相對(duì)地最被理解，它最重要的優(yōu)點(diǎn)是百分之百的數(shù)據(jù)冗余。RAID 0通過(guò)簡(jiǎn)單地將一個(gè)盤上的所有數(shù)據(jù)拷貝到第二個(gè)盤上或等價(jià)的存儲(chǔ)設(shè)備上來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余，這種方法雖然簡(jiǎn)單且實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)較容易，但它的缺點(diǎn)是要比單個(gè)無(wú)冗余硬盤貴一倍，因?yàn)楸仨氋?gòu)置另一個(gè)硬盤用作第一個(gè)硬盤的鏡像。硬盤鏡像最簡(jiǎn)單的形式，是通過(guò)把二個(gè)硬盤連結(jié)在一個(gè)控制器上來(lái)實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)寫在某一硬盤上時(shí)，它同時(shí)被寫在相應(yīng)的鏡像盤上。當(dāng)一個(gè)盤驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障，計(jì)算器

13、系統(tǒng)仍能正常工作，因?yàn)樗梢栽谑Ｏ碌哪菈K好盤上操作數(shù)據(jù)。因?yàn)槎€(gè)盤互為鏡像，哪個(gè)盤出故障都無(wú)關(guān)緊要，二是盤在任何時(shí)間都包含一樣的數(shù)據(jù)，任何一個(gè)都可以當(dāng)作工作盤。在硬盤鏡像這個(gè)簡(jiǎn)單的RAID方式中，仍能采用一些優(yōu)化速度的方法，例如平衡讀懇求負(fù)荷。當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)懇求得到數(shù)據(jù)時(shí)，可以將讀數(shù)據(jù)的請(qǐng)示分散到二個(gè)硬盤中去，使讀負(fù)荷平均地分布在二個(gè)硬盤上。這種方法可觀地進(jìn)步了讀數(shù)據(jù)的性能，因?yàn)槎€(gè)硬盤在同一時(shí)刻讀取不同的數(shù)據(jù)片。但是硬盤鏡像不能改善寫數(shù)據(jù)的性能。被"鏡像"的硬盤也可被鏡像到其它存儲(chǔ)設(shè)備上，例如可擦寫光盤驅(qū)動(dòng)器，雖然以光盤作鏡像盤沒有用硬盤的速度快，但這種方法比沒有使用鏡像

14、盤畢竟減少了喪失數(shù)據(jù)的危險(xiǎn)性?？傊?，鏡像系統(tǒng)容錯(cuò)性能非常好，并可以進(jìn)步讀數(shù)據(jù)的速度；它的缺點(diǎn)是需要雙份硬盤，因此價(jià)格較高。硬盤分段和數(shù)據(jù)冗余RAID25硬盤分段改善了硬盤子系統(tǒng)的性能，因?yàn)橄蛴脖P讀寫數(shù)據(jù)的速度與硬盤子系統(tǒng)中硬盤數(shù)目成正比地增加，但它的缺點(diǎn)是硬盤子系統(tǒng)中任一硬盤的故障都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)計(jì)算器系統(tǒng)失敗。整個(gè)分段的硬盤子系統(tǒng)部能作鏡像，假設(shè)已經(jīng)用了4個(gè)硬盤進(jìn)展分段，我們可以再增加4個(gè)分段的硬盤作為原來(lái)4個(gè)硬盤的鏡像。很明顯這是昂貴的雖然可能比鏡像一個(gè)昂貴的大硬盤來(lái)得廉價(jià)。可以不用鏡像而用其它數(shù)據(jù)冗余的方法來(lái)提供高容錯(cuò)性能。可以選擇一神奇偶碼形式來(lái)實(shí)現(xiàn)上述方法，可以外加一個(gè)專作奇偶校驗(yàn)用的硬

15、盤如在RAID 3中，或者可把奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)分散分布在磁盤陣列的全部硬盤中。不管用何種級(jí)別的RAID，磁盤陣列總是用異或XOR操作來(lái)產(chǎn)生奇偶數(shù)據(jù)，當(dāng)子系統(tǒng)中有一個(gè)硬盤發(fā)生故障時(shí)，也是用異或操作重建數(shù)據(jù)。以下簡(jiǎn)單分析了XOR是怎樣工作的。硬盤A BC奇偶盤A,B,C異或的結(jié)果數(shù)據(jù)1 01 0首先記住在XOR操作中，2個(gè)數(shù)異或的結(jié)果是真即"1"時(shí)，這二個(gè)數(shù)中有且一個(gè)數(shù)為1另一個(gè)為0。我們假設(shè)A,B,C中B盤故障，此時(shí)可將A,C和奇偶數(shù)據(jù)XOR起來(lái)，得到B盤失去的數(shù)據(jù)0；同樣如C盤故障，我們可將A,B盤和奇偶盤的數(shù)據(jù)XOR，得到C盤原先的數(shù)據(jù)1。假設(shè)推廣到7個(gè)盤的硬盤子系統(tǒng)：硬盤A

16、 BC DE F奇偶位數(shù)據(jù)0 00 10 10假設(shè)喪失B盤數(shù)據(jù)，我們可以XOR A,C,D,E,F和奇偶位來(lái)得到失去的B盤數(shù)據(jù)0。而XOR A,B,C,D,E,F和奇偶位可恢復(fù)D盤的數(shù)據(jù)1。采用專用的奇偶校驗(yàn)盤如上所述，即RAID 3，當(dāng)同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)寫操作時(shí)，每次操作都要對(duì)奇偶盤進(jìn)展寫入。這將產(chǎn)生I/O瓶頸效應(yīng)。RAID 5把奇偶位信息分散分布在硬盤子系統(tǒng)的所有硬盤上而不是使用專用的校驗(yàn)盤0，這就改善了上述RAID 3中的奇偶盤瓶頸效應(yīng)。RAID 5的一種配置：奇偶信息分布在子系統(tǒng)的每個(gè)硬盤上。利用每個(gè)硬盤的一部分來(lái)組成校驗(yàn)盤，寫入硬盤的奇偶位信息將較均勻地分布在所有硬盤上。所以某個(gè)用戶可能把

17、它的一個(gè)數(shù)據(jù)段寫在硬盤A，而將奇偶信息寫在硬盤B，第二個(gè)用戶可能把數(shù)據(jù)寫在硬盤C，而奇偶信息寫在硬盤D。從這里也可看出RAID 5的性能會(huì)得到進(jìn)步。這種方法將進(jìn)步硬盤子系統(tǒng)的事務(wù)處理速度。所謂事務(wù)處理，是指處理從許多不同用戶來(lái)的多個(gè)硬盤I/O操作，由于可能同時(shí)有很多用戶與硬盤打交道，迅速向硬盤寫入數(shù)據(jù)，有時(shí)幾乎是同時(shí)進(jìn)展的，這種情況下，用分布式奇偶盤的方式比起用專用奇偶盤，瓶頸效應(yīng)發(fā)生的可能性要小。對(duì)硬盤操作來(lái)說(shuō)，RAID 5的寫性能比不上直接硬盤分段指沒有校驗(yàn)信息的RAID 0。因?yàn)楫a(chǎn)生或存儲(chǔ)奇偶碼需要一些額外操作。例如，在修改一個(gè)硬盤上的數(shù)據(jù)時(shí)，其它盤上對(duì)應(yīng)段的數(shù)據(jù)即使是無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)也要讀入

18、主機(jī)，以便產(chǎn)生必要的奇偶信息。奇偶段產(chǎn)生后這要花一些時(shí)間，我們要將更新的數(shù)據(jù)段和奇偶段寫入硬盤，這通常稱為讀-修改-寫策略。因此，雖然RAID 5比RAID 0優(yōu)越，但就寫性能來(lái)說(shuō)，RAID 5不如RAID 0。鏡像技術(shù)RAID 1和數(shù)據(jù)奇偶位分段RAID 5用于上述的硬盤子系統(tǒng)中時(shí)，都產(chǎn)生冗余信息。但在RAID 1中，所有數(shù)據(jù)都被復(fù)制到第二個(gè)一樣的硬盤上。在RAID 5，數(shù)據(jù)的XOR碼而不是數(shù)據(jù)本身被復(fù)制，因此可以用數(shù)據(jù)的非常緊湊的表現(xiàn)方式，來(lái)恢復(fù)由于某一硬盤故障而喪失的數(shù)據(jù)。采用RAID 5時(shí)，對(duì)于5個(gè)硬盤的數(shù)組，有大約20%的硬盤空間用于存放奇偶碼，而十個(gè)硬盤的數(shù)組只有約10%的空間存放

19、奇偶碼。在可用空間總的格式化空間的意義上來(lái)說(shuō)，硬盤系統(tǒng)中的硬盤越多該系統(tǒng)就越省錢?？傊?，RAID 5把硬盤分段和奇偶冗余技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，這樣的硬盤子系統(tǒng)特別適宜于事務(wù)處理環(huán)境，例如民航售票處，汽車出租站，銷售系統(tǒng)的終端，等等。在某些場(chǎng)合，可優(yōu)先考慮RAID 1在那些寫數(shù)據(jù)比讀數(shù)據(jù)更頻繁的情況。但許多情況，RAID 5提供了將高性能，低價(jià)格和數(shù)據(jù)平安性綜合在一起的解決方法。硬盤故障恢復(fù)鏡像和RAID提供了從硬盤故障中恢復(fù)數(shù)據(jù)的新方法。因?yàn)閿?shù)據(jù)的所有部分都是有冗余的，數(shù)據(jù)有效性很高即使在硬盤發(fā)生故障時(shí)。另一重要優(yōu)點(diǎn)是，恢復(fù)數(shù)據(jù)的工作不用立即進(jìn)展，因?yàn)橄到y(tǒng)可以在一個(gè)硬盤有故障的情況下正常工作，

20、當(dāng)然在這種情況下，剩下的系統(tǒng)就不再有容錯(cuò)性能。要防止喪失數(shù)據(jù)就必須在第二個(gè)硬盤故障前恢復(fù)數(shù)據(jù)。更換故障硬盤后，要進(jìn)展數(shù)據(jù)恢復(fù)。在鏡像系統(tǒng)中"鏡像"盤上有一個(gè)數(shù)據(jù)備份，因此故障硬盤主硬盤或鏡像硬盤通過(guò)簡(jiǎn)單的硬盤到硬盤的拷貝操作就能重建數(shù)據(jù)，這個(gè)拷貝操作比從磁帶上恢復(fù)數(shù)據(jù)要快得多。RAID 5硬盤子系統(tǒng)中，故障硬盤通過(guò)無(wú)故障硬盤上存放的糾錯(cuò)奇偶碼信息來(lái)重建數(shù)據(jù)。正常盤上的數(shù)據(jù)包括奇偶信息部分被讀出，并計(jì)算出故障盤喪失的那些數(shù)據(jù)，然后寫入新交換的盤。這個(gè)過(guò)程比從磁帶上恢復(fù)數(shù)據(jù)要快不少。設(shè)計(jì)靈敏的磁盤陣列可以重新配置，交換盤的地址不一定和故障盤的地址一樣。這種靈敏性使安裝過(guò)程變得更

21、為簡(jiǎn)單。備用盤甚至可以在硬盤故障前預(yù)先連在系統(tǒng)上。在那種情況下，它就成了隨時(shí)可用的備份盤。這種盤通常稱為"熱備份"。可靠性和可用性這二個(gè)名詞雖然互相關(guān)連，事實(shí)上卻代表了硬盤故障的二個(gè)不同的方面，可靠性指的是硬盤在給定條件下發(fā)生故障的概率?？捎眯灾傅氖怯脖P在某種用處中可能用的時(shí)間。利用這二個(gè)名詞，我們可以看到磁盤陣列是怎樣把我們的硬盤系統(tǒng)可靠性進(jìn)步到接近百分之百的程度的。磁盤陣列可以改善硬盤系統(tǒng)的可靠性。因?yàn)槟骋挥脖P中的數(shù)據(jù)可以從其它硬盤的數(shù)據(jù)中重新產(chǎn)生出來(lái)例如RAID 5，所以很少會(huì)有時(shí)機(jī)使整個(gè)硬盤系統(tǒng)失效。硬盤子系統(tǒng)的可靠性因此大大改善了。下表是RAID硬盤子系統(tǒng)與單個(gè)硬

22、盤子系統(tǒng)的可靠性比較：硬盤子系統(tǒng)，硬盤數(shù)時(shí)間，平均故障時(shí)間*，平均喪失數(shù)據(jù)時(shí)間單個(gè)硬盤，1，30,000小時(shí)，30,0000小時(shí)RAID 0分段，5，30,000小時(shí)，6,0000小時(shí)RAID 1鏡像，2，30,000小時(shí)，49,9百萬(wàn)小時(shí)RAID 5分段加奇偶碼，5，30,000小時(shí)，46,2百萬(wàn)小時(shí)硬盤子系統(tǒng)可靠性比較我們還必須考慮系統(tǒng)的可用性。單一硬盤系統(tǒng)的可用性比沒有數(shù)據(jù)冗余的磁盤陣列要好，而冗余磁盤陣列的可用性比單個(gè)硬盤的好得多。這是因?yàn)槿哂啻疟P陣列允許單個(gè)硬盤出錯(cuò)，而繼續(xù)正常工作。此外，一個(gè)硬盤故障后的系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間也大大縮短與從磁帶恢復(fù)數(shù)據(jù)相比。最后，因?yàn)榘l(fā)生故障時(shí)，硬盤上的數(shù)據(jù)是

23、故障當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)，替后的硬盤也將包含故障時(shí)的數(shù)據(jù)舉例說(shuō)，前天晚上的備份數(shù)據(jù)。要得到完全的容錯(cuò)性能，計(jì)算器硬盤子系統(tǒng)的其它部件也必須有冗余例如提供二個(gè)電源，或者裝備雙份硬盤控制器。沒有其它部件的冗余，即使有非?？煽康挠脖P子系統(tǒng)，還是不能完全防止計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的失效。最正確化的容錯(cuò)系統(tǒng)如先前所述，直接分段的子系統(tǒng)RAID 0可以大大進(jìn)步讀寫速度相對(duì)單個(gè)硬盤，因?yàn)閿?shù)據(jù)分散在多個(gè)硬盤，硬盤操作可以同時(shí)進(jìn)展。把二個(gè)直接分段的硬盤子系統(tǒng)組成鏡像，可以有效地構(gòu)成全冗余的快速硬盤子系統(tǒng)。這樣的子系統(tǒng)，其硬盤操作甚至比直接分段的硬盤子系統(tǒng)還快，因?yàn)樵撓到y(tǒng)能同時(shí)執(zhí)行二個(gè)讀操作每個(gè)硬盤一個(gè)讀操作，而寫操作的速度那么與非鏡

24、像直接分段子系統(tǒng)幾乎一樣，因?yàn)榘褦?shù)據(jù)同時(shí)寫入二個(gè)硬盤只需花費(fèi)很少的額外開銷。通過(guò)我們前面所述的概念，例如雙工：雙控制器，雙電源等，可以進(jìn)一步改善有關(guān)冗余方面的問(wèn)題。雙控制器還使我們得到更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，因?yàn)榭刂破鞒蔀樽酉到y(tǒng)性能瓶頸的可能性更小了。磁盤陣列技術(shù)術(shù)語(yǔ)硬盤鏡像Disk Mirroring：硬盤鏡像最簡(jiǎn)單的形式是，一個(gè)主機(jī)控制器帶二個(gè)互為鏡像的硬盤。數(shù)據(jù)同時(shí)寫入二個(gè)硬盤，二個(gè)硬盤上的數(shù)據(jù)完全一樣，因此一個(gè)硬盤故障時(shí)，另一個(gè)硬盤可提供數(shù)據(jù)。硬盤數(shù)據(jù)跨盤Disk Spanning：利用這種技術(shù)，幾個(gè)硬盤看上去像是一個(gè)大硬盤；這個(gè)虛擬盤可以把數(shù)據(jù)跨盤存儲(chǔ)在不同的物理盤上，用戶不需關(guān)心哪個(gè)盤上存有他需要的數(shù)據(jù)。硬盤數(shù)據(jù)分段Disk Striping：數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在幾個(gè)盤上。數(shù)據(jù)的第一段放在盤0，第2段放在盤1，直至到達(dá)硬盤鏈中的最后一個(gè)盤，然后下一個(gè)邏輯段將放在硬盤0，再下一個(gè)邏輯段放在盤1，如此循環(huán)直至完成寫操作。雙控Duplexing：這里指的是用二個(gè)控制器來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)硬盤子系統(tǒng)。一個(gè)控制器發(fā)生故障，另一個(gè)控制器馬上控制硬盤操作。此外，假設(shè)編寫恰當(dāng)?shù)目刂破鬈浖蓪?shí)現(xiàn)不同的硬盤驅(qū)動(dòng)器同時(shí)工作。容錯(cuò)Fault To