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磁盘阵列

独立磁盘冗余阵列是把相同的数据存储在多个硬盘的不同的地方的方法。通过把数据放在多个硬盘上，输入输出操作能以平衡的方式交叠，改良性能。因为多个硬盘增加了平均故障间隔时间（MTBF），储存冗余数据也增加了容错。 由加利福尼亚大学伯克利分校（University of California-Berkeley）在1988年，发表的文章：“A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”。文章中，谈到了RAID这个词汇，而且定义了RAID的5层级。伯克利大学研究目的是反映当时CPU快速的性能。CPU效能每年大约成长30～50%，而硬磁机只能成长约7%。研究小组希望能找出一种新的技术，在短期内，立即提升效能来平衡计算机的运算能力。在当时，柏克莱研究小组的主要研究目的是效能与成本。  另外，研究小组也设计出容错（fault-tolerance），逻辑数据备份（logical data redundancy），而产生了RAID理论。研究初期，便宜（Inexpensive）的磁盘也是主要的重点，但后来发现，大量便宜磁盘组合并不能适用于现实的生产环境，后来Inexpensive被改为independent，许多独立的磁盘组

RAID级别介绍

一般常用的RAID，分别是RAID 0、RAID1、RAID 2、RAID 3、RAID 4以及RAID 5，再加上二合一型 RAID 0+1﹝或称RAID 10﹞。我们先把这些RAID级别的优、缺点做个比较：

RAID级别 相对优点 相对缺点

RAID 0 存取速度很快 没有容错

RAID 1 完全容错 成本高

RAID 2 带海明码校验，数据冗余多，速度慢

RAID 3 写入性能较好 没有多任务功能

RAID 4 具备多任务及容错功能 Parity 磁盘驱动器造成性能瓶颈

RAID 5 具备多任务及容错功能 写入时有overhead

RAID 0+1/RAID 10 速度快、完全容错 成本高

那么服务器为啥要做磁盘阵列呢？

主要有两个作用：

提供容错功能

普通的磁盘驱动器是无法提供容错功能的,而磁盘阵列可以通过数据校验提供容错功能,服务器会将数据写入多个磁盘,如果某个磁盘发生故障时,此时仍能保证信息的可用性,重要数据不会丢失,也不会耽误服务器的正常运转。

提高传输速率

磁盘阵列将多个磁盘组成一个阵列,当做一个单一的磁盘使用,把数据已分段的形式存储到不同的硬盘之中,发生数据存取变动时,阵列中的相关磁盘一起工作,这就可以大幅的降低数据存储的时间,同时还能拥有更佳的空间和使用率。

RAID的操作步骤　

标准的RAID写操作，需包括以下几个步骤：

　　（1）以校验盘中读取数据

　　（2）以目标数据盘中读取数据

　　（3）以旧校验数据，新数据及已存在数据，生成新的校验数据

　　（4）将新校验数据写入校验盘

　　（5）将新数据写入目标数据盘

　　当主机将一个待写入阵列RAID组中的数据发送到阵列时，阵列控制器将该数据保存在缓存中并立即报告主机该数据的写入工作已完成。该数据写入到阵列硬盘的工作由阵列控制器完成，该数据可继续存放在Cache中直到Cache满，而且要为新数据腾出空间而必须刷新时或阵列需停机时，控制器会及时将该数据从Cache写入阵列硬盘中。

　　这种缓存回写技术使得主机不必等待RAID校验计算过程的完成，即可处理下一个读写任务，这样，主机的读写效率大为增加。当主机命令将一个数据写入硬盘，则阵列控制器将该数据写入缓存上面的位置，只有新数据才会被控制器按Write-Back Cache的方式之后写入硬盘。