磁碟陣列(Disk Array)簡介
|
源起 由於伺服器的大量運用,專業影音對大容量,高速儲存設備的需求,網路應用環境的普及,磁碟陣列系統遂成為近來中低階儲存設備的最佳選擇. 目前市面上磁碟陣列系統的組成,幾乎都是依循 RAID Advisory Board 所定義的RAID 規格而製造.不同的 RAID level 有其不同的應用環境,不過大體而言,磁碟陣列系統是在提供大容量及高效能的儲存設備,同時可以提高資料的妥善性. RAIDRAID 是 Redundant Array of Inexpensive Drives 的縮寫. 1988年, 由David A. Patterson , Randy H.Katz,及Garth Gibson 等加大伯克萊分校的研究學者,發表了一篇文章: A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks", 這篇文章, 產生了一個新的名詞 - R A I D,同時,定義了RAID的五種模式. RAID level 1-5. 在發表當時,這些學者研究的目標,主要是在為系統尋找一個較便宜的解決方案-可以用較低容量而且較便宜的硬碟機,組合成大容量,較佳效率的磁碟機次系統,以取代昂貴的大容量硬碟,資料安全性在當時倒不是最重要的著眼點. 在現在的使用環境中,磁碟機的價格快速滑落,效能也有明顯提昇.RAID的磁碟機系統,由於具備容錯能力,可以提高資料信賴性;整合各個磁碟機後,整體的效能也能提昇,遂成為中高階應用環境中的必要配備了 一般來說, RAID 磁碟陣列具備以下的優點: · ¤ 集合數個硬碟機成為一個虛擬的大容量硬碟 · ¤ 將資料分成數個區段,同步的對數個磁碟機做讀/寫,增加磁碟存取時的速度. 在 RAID 3/5 系統中, 磁碟機數目越多,其儲存的速度愈快. ¤ 鏡射或同位元檢測模式能提供容錯功能. RAID 模式的說明 (What are the RAID levels)?
R 指讀取資料的速度 市面上的產品,大多支援RAID Level 0,1,3,5. Level 2,4 的產品較少見. 另外,level 10,30,50,則是兩種RAID level 的合成模式. RAID 0 Disk Striping磁碟機條狀分布
RAID 0 提供最好的效能但是沒有容錯能力.存放在邏輯磁碟機內的資料是分布在數個實體磁碟機內.組成的硬碟機,其容量必須一致.如果不一致,將取最小的容量為依據.例如:3GB,4GB,4GB的組合,將會產生一個9GB的虛擬硬碟. 資料先經過分割處理,才將各資料區段存入硬碟.如果有任一個硬碟機故障,全部的資料將無法讀出.此系統的安全性,隨著硬碟機數目增加而降低 RAID 0 不是一個穩定的儲存媒體,所以不適合使用在對資料安全性要求很高的單位. 針對其優異的I/O表現,RAID 0適合在以下的環境中使用: 1. 要求資料快速傳送的影像撥放系統,資料從可靠度較高的媒體載入此硬碟系統中,以供其他裝置抓取資料 2. 儲存大型表格,或是其他唯讀形式的資料,使用者可以使用此資料.如果資料損毀,可以再從其他的儲存媒體中載入.
RAID 1Disk Mirroring(磁碟鏡射)
RAID 1 是將主要硬碟機內的資料全數複製到另一個硬碟上. RAID 1 只能夠在兩個硬碟機中執行. 在做寫入動作時,由於需對兩顆硬碟機執行寫入指令,其資料傳輸量是一般的兩倍,所以會比單一硬碟機所耗用的時間多一些些,對某些需要做密集寫入動作的應用程式而言,有可能會有影響.而在讀取時,則可以提供較單一硬碟機接近兩倍的I/O效能.事實上, 它是容錯型式的磁碟陣列中, 效率最高的一種模式. RAID level 1 提供非常高的資料信賴度,磁碟系統中,一個硬碟故障時,另外一個硬碟可以完全的接替工作,而不會有任何錯誤發生.相對的,其成本也相對較高.磁碟機使用率只有50%.網路作業系統中,如windows NT, Novell 都支援軟體mirror 功能,使用者可以很容易的設定. RAID level 1 常應用於高安全要求的多人使用環境, 例如: 作業系統的開機磁碟.. 目前大部分的RAID 控制卡中,都支援 RAID 10的功能.如果系統中存在4個硬碟,就可以選擇 RAID 10. RAID (0+1)Disk Striping with Mirroring
RAID (0+1) 是 RAID 0 和 RAID 1 的結合, 磁碟鏡射加資料條狀交錯.最小的硬碟機組成數是四顆. RAID (0+1) 可以容許邏輯磁碟機中不只一顆硬碟故障.因為其提供完整的容錯能力. RAID 10如同 RAID level 1 一樣, 其硬碟使用率亦只有 50%, 但它卻是最具高效率的規劃方式.兼具 RAID 1的"安全性"與RAID0 的"速度" .可是,成本也最高. RAID 3具備獨立同位元檢測磁碟機的Disk Striping
RAID 3 具備獨立的同位元檢測硬碟, 資料是分別散存在各資料碟內.當一個磁碟機故障時,控制卡可以從同位元資料取得資料,以恢復或重建遺失的資料. 單從少部份的資料碟, 無法取得完整資料. 資料在從主機寫入磁碟陣列時,RAID控制卡會先將資料分成許多段(chunk),並產生同位元檢測資料,再同時寫入硬碟機組中.讀取時,控制卡將虛擬磁碟機的區塊位址轉換成相對的資料塊(Chunk)位址,再對磁碟陣列發出讀取指令,等資料全部讀取後,才回應系統. RAID 3 常用在繪圖, 影像處理, … 等, 對資料進行大量讀或寫的應用領域,以及處理大量順序檔案的非互動式應用環境.為了使RAID 3的磁碟陣列更有效率,其每次I/O區塊,應該設定為32KB或更大. RAID 5具備分布式同位元檢測資料的 Disk Striping
RAID 5 相當類似 RAID 3, 但是其同位元資料是分布在各個硬碟中. 通常亦為 "輪轉同位型陣列" Rotating Parity Array. 在每次從系統寫入資料前, 由RAID控制卡內部的邏輯電路, 根據切割之區段大小 (單一或多個 block 為單位), 計算出同位檢核資訊. 每項資料中 (以 Stripe 為單位) 的同位檢核資料, 隨著資料分別散存在各陣列硬碟內. 這種RAID的模式,可允許多個寫入(write overlay), 因為這多個寫入動作時, 同位資訊是置在不同的陣列硬碟中. 但是在讀取資料時, 讀取的資料可能是資料, 但也可能是同位元資料, 必需經由RAID控制卡的計算才能整合. 在連續性大型檔案輸出時,是較不利的.因此,RAID 5並不適用於需要持續更新資料的應用環境. 磁碟陣列中,如果有硬碟發生故障,控制卡可以從其他好的硬碟機中讀取資料以重建系統.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
留言