磁盤(pán)陣列

　　磁盤(pán)陣列是由很多價(jià)格較便宜的磁盤(pán)，組合成一個(gè)容量巨大的磁盤(pán)組，利用個(gè)別磁盤(pán)提供數(shù)據(jù)所產(chǎn)生加成效果提升整個(gè)磁盤(pán)系統(tǒng)效能。利用這項(xiàng)技術(shù)，將數(shù)據(jù)切割成許多區(qū)段，分別存放在各個(gè)硬盤(pán)上。

　　磁盤(pán)陣列還能利用同位檢查（Parity Check）的觀念，在數(shù)組中任意一個(gè)硬盤(pán)故障時(shí)，仍可讀出數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)重構(gòu)時(shí)，將數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算后重新置入新硬盤(pán)中。

　　簡(jiǎn)介

　　由加利福尼亞大學(xué)伯克利分校（University of California-Berkeley）在1988年，發(fā)表的文章：“A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”。文章中，談到了RAID這個(gè)詞匯，而且定義了RAID的5層級(jí)。伯克利大學(xué)研究目的是反應(yīng)當(dāng)時(shí)CPU快速的性能。CPU效能每年大約成長(zhǎng)30～50%，而硬磁機(jī)只能成長(zhǎng)約7%。研究小組希望能找出一種新的技術(shù)，在短期內(nèi)，立即提升效能來(lái)平衡計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力。在當(dāng)時(shí)，柏克萊研究小組的主要研究目的是效能與成本。另外，研究小組也設(shè)計(jì)出容錯(cuò)（fault-tolerance），邏輯數(shù)據(jù)備份（logical data redundancy），而產(chǎn)生了RAID理論。研究初期，便宜（Inexpensive）的磁盤(pán)也是主要的重點(diǎn)，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)，大量便宜磁盤(pán)組合并不能適用于現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境，后來(lái)Inexpensive被改為independent，許多獨(dú)立的磁盤(pán)組。獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列（RAID，redundant array of independent disks）是把相同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在多個(gè)硬盤(pán)的不同的地方（因此，冗余地）的方法。通過(guò)把數(shù)據(jù)放在多個(gè)硬盤(pán)上，輸入輸出操作能以平衡的方式交疊，改良性能。因?yàn)槎鄠€(gè)硬盤(pán)增加了平均故障間隔時(shí)間（MTBF），儲(chǔ)存冗余數(shù)據(jù)也增加了容錯(cuò)。

　　分類(lèi)

　　磁盤(pán)陣列其樣式有三種，一是外接式磁盤(pán)陣列柜、二是內(nèi)接式磁盤(pán)陣列卡，三是利用軟件來(lái)仿真。外接式磁盤(pán)陣列柜最常被使用大型服務(wù)器上，具可熱交換（Hot Swap）的特性，不過(guò)這類(lèi)產(chǎn)品的價(jià)格都很貴。內(nèi)接式磁盤(pán)陣列卡，因?yàn)閮r(jià)格便宜，但需要較高的安裝技術(shù)，適合技術(shù)人員使用操作。硬件陣列能夠提供在線擴(kuò)容、動(dòng)態(tài)修改陣列級(jí)別、自動(dòng)數(shù)據(jù)恢復(fù)、驅(qū)動(dòng)器漫游、超高速緩沖等功能。它能提供性能、數(shù)據(jù)保護(hù)、可靠性、可用性和可管理性的解決方案。陣列卡專(zhuān)用的處理單元來(lái)進(jìn)行操作。利用軟件仿真的方式，是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)自身提供的磁盤(pán)管理功能將連接的普通SCSI卡上的多塊硬盤(pán)配置成邏輯盤(pán)，組成陣列。軟件陣列可以提供數(shù)據(jù)冗余功能，但是磁盤(pán)子系統(tǒng)的性能會(huì)有所降低，有的降低幅度還比較大，達(dá)30%左右。因此會(huì)拖累機(jī)器的速度，不適合大數(shù)據(jù)流量的服務(wù)器。

　　原理

　　磁盤(pán)陣列作為獨(dú)立系統(tǒng)在主機(jī)外直連或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與主機(jī)相連。磁盤(pán)陣列有多個(gè)端口可以被不同主機(jī)或不同端口連接。一個(gè)主機(jī)連接陣列的不同端口可提升傳輸速度。和當(dāng)時(shí)PC用單磁盤(pán)內(nèi)部集成緩存一樣，在磁盤(pán)陣列內(nèi)部為加快與主機(jī)交互速度，都帶有一定量的緩沖存儲(chǔ)器。主機(jī)與磁盤(pán)陣列的緩存交互，緩存與具體的磁盤(pán)交互數(shù)據(jù)。在應(yīng)用中，有部分常用的數(shù)據(jù)是需要經(jīng)常讀取的，磁盤(pán)陣列根據(jù)內(nèi)部的算法，查找出這些經(jīng)常讀取的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在緩存中，加快主機(jī)讀取這些數(shù)據(jù)的速度，而對(duì)于其他緩存中沒(méi)有的數(shù)據(jù)，主機(jī)要讀取，則由陣列從磁盤(pán)上直接讀取傳輸給主機(jī)。對(duì)于主機(jī)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，只寫(xiě)在緩存中，主機(jī)可以立即完成寫(xiě)操作。然后由緩存再慢慢寫(xiě)入磁盤(pán)。