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磁盘阵列

磁盘阵列（DiscArray）是由许多台磁盘机或光盘机按一定的规则，如分条（Striping）、分块（Declustering）、交叉存取（Interleaving）等组成一个快速，超大容量的外存储器子系统。它在阵列控制器的控制和管理下，实现快速，并行或交叉存取，并有较强的容错能力。从用户观点看，磁盘阵列虽然是由几个、几十个甚至上百个盘组成，但仍可认为是一个单一磁盘，其容量可以高达几百～上千千兆字节，因此这一技术广泛为多媒体系统所欢迎。

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

磁盘阵列  RAID 技术

概述     

冗余磁盘阵列技术（Redundant Array of Inexpensive Disks，简称RAID技术)是一种数据的虚拟存储技术，其结合了多个物理磁盘驱动器件在一个逻辑磁盘内用以实现比单个磁盘更高的存储性能。其在1987 年由加州大学伯克利分校的David Patterson,  Garth  A. Gibson 和  Randy Katz共同提出。起初的研制目的是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘，以降低大批量数据存储的费用，同时也希望采用冗余信息的方式，使得磁盘失效时不会使数据受损，从而开发出一定水平的数据保护技术。如下图所示，当 RAID 组中的某一磁盘损坏时，服务器可以通过对其它磁盘的冗余操作，达到对数据的冗余保护功能。

RAID 技术利用多个硬盘的组合提高存储的效率和容错能力，其主要由两部分组成，即控制器和磁盘阵列。控制器依据接口协议对磁盘阵列中的磁盘进行读写操作和管理数据。控制器通常由***的 CPU 构成，能够完成大量的计算任务。磁盘阵列是由多个磁盘构成，其读写操作由控制器控制，多个磁盘通过控制器虚拟化成为一个磁盘。

从实现角度来说， RAID 主要分为软 RAID、硬 RAID 以及软硬混合 RAID 三种。软 RAID 所有功能均由操作系统和 CPU 来完成，没有独立的 RAID 控制 / 处理芯片和 I/O 处理芯片，效率自然很低。硬 RAID 配备了专门的 RAID 控制 / 处理芯片和 I/O 处理芯片以及阵列缓冲，不占用 CPU 资源，但成本很高。软硬混合 RAID 具备 RAID 控制 / 处理芯片，但缺乏 I/O 处理芯片，需要 CPU 和驱动程序来完成，性能和成本 在软 RAID 和硬 RAID 之间。

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。