PPT《6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID》

6.

4 廉价磁盘冗余阵列RAID 廉价磁盘冗余阵列 RedundantArray of Inexpensive Disks 独立磁盘冗余阵列 Redundant Array of Independent Disks 简称盘阵列技术 1988年,Patterson教授首先提出. 优点 容量大、速度快、可靠性高、造价低廉

第六章 输入/输出系统 1. 各级RAID的结构特点 RAID级 数据磁盘数 可正常工作的最多失效盘数 检测磁盘数

0 非冗余

8 0

0 1 镜像

8 1

8 2 存储器式ECC

8 1

4 3 位交叉奇偶校验

8 1

1 4 块交叉奇偶校验

8 1

1 5 块交叉分布奇偶校验

8 1

1 6 P+Q冗余

8 2

2 7 Cache + 异步

8 2

2 2. 各级RAID的共性 RAID由一组物理磁盘驱动器组成,操作系统 视之为一个逻辑驱动器;

数据分布在一组物理磁盘上;

冗余信息被存储在冗余磁盘空间中,保证磁 盘在万一损坏时可以恢复数据;

其中第

2、3个特性在不同的RAID级别中的表 现不同,RAID0不支持第3个特性. 6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID 3. 有关RAID的几个问题 (1) 关键问题:如何发现磁盘的失效 磁盘技术提供了故障检测操作的信息. (2) 设计的另一个问题 如何减少平均修复时间MTTR 典型的做法:在系统中增加热备份盘 (3) 热切换技术 与热备份盘相关的一种技术 6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID 6.4.1 RAID0 数据分块,即把数据分布在多个盘上. 非冗余阵列、无冗余信息. 严格地说,它不属于RAID系列. M N O etc... I J K L E F G H A B C D 6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID 阵列管理 条带

0 条带

1 条带

1 条带

2 条带

3 条带

4 条带

5 条带

6 条带

7 条带

8 条带

9 条带

10 条带

11 条带

0 条带

2 条带

3 条带

4 条带

5 条带

6 条带

7 条带

8 条带

9 条带

10 条带

11 逻辑盘 物理盘

0 物理盘

1 物理盘

2 物理盘

3 RAID0中的数据映射 6.4.2 RAID1 亦称镜像盘,使用双备份磁盘. 每当数据写入一个磁盘时,将该数据也写 到另一个冗余盘,形成信息的两份复制品. G G H H E E F F C C D D A A B B = = 6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID 1. RAID1的特点 读性能好 RAID1的性能能够达到RAID0性能的两倍. 写性能由写性能最差的磁盘决定.相对以后 各级RAID来说,RAID1的写速度较快. 可靠性很高 最昂贵的解决方法,物理磁盘空间是逻辑磁 盘空间的两倍. 6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID 2. RAID1中的镜像和分块如何相互作用? RAID0+1 先分块后镜像 M N O etc... I J K L E F G H A B C D M N O etc... I J K L E F G H A B C D 6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID RAID1+0 先镜像后分块 N J F B O K G C etc... L H D M I E A N J F B O K G C etc... L H D M I E A 6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID 6.4.3 RAID21. 位交叉式海明编码阵列2. 各个数据盘上的相应位计算海明校验码,编码 位被存放在多个校验(Ecc)磁盘的对应位上. D0 D1 D2 D3 C0 C1 C2 C3 B0 B1 B2 B3 A0 A1 A2 A3 Ecc/Ax Ecc/Bx Ecc/Cx Ecc/Dx Ecc/Ay Ecc/By Ecc/Cy Ecc/Dy Ecc/Az Ecc/Bz Ecc/Cz Ecc/Dz 6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID 3. RAID2特点 并行存取,各个驱动器同步工作. 使用海明编码来进行错误检测和纠正,数据 传输率高. 需要多个磁盘来存放海明校验码信息,冗余 磁盘数量与数据磁盘数量的对数成正比. 是一种在多磁盘易出错环境中的有效选择. 并未被广泛应用,目前还没有商业化产品. 6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID 6.4.4 RAID31. 位交叉奇偶校验盘阵列2. 单盘容错并行传输:数据以位或字节交叉存储, 奇偶校验信息存储在一台专用盘上. D0 D1 D2 D3 C0 C1 C2 C3 B0 B1 B2 B3 A0 A1 A2 A3 A 校验码 B 校验码 C 校验码 D 校验码 校验码 产生器 位或字节 6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID 3. RAID3特点 将磁盘分组,读写要访问组中所有盘,每 组中有一个盘作为校验盘. 校验盘一般采用奇偶校验. 简单理解:先将分布在各个数据盘上的一 组数据加起来,将和存放在冗余盘上.一 旦某一个盘出错,只要将冗余盘上的和减 去所有正确盘上的数据,得到的差就是出 错的盘上的数据. 缺点:恢复时间较长. 6.4 廉价磁盘冗余阵列RAID 4. RAID3读写特点假定:有4个数据盘和一个冗余盘 读出数据,一共需要5次磁盘读操作;