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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

磁盘阵列原理

磁盘阵列作为独立系统在主机外直连或通过网络与主机相连。磁盘阵列有多个端口可以被不同主机或不同端口连接。一个主机连接阵列的不同端口可提升传输速度。 [2] 和当时pc用单磁盘内部集成缓存一样，在磁盘阵列内部为加快与主机交互速度，都带有一定量的缓冲存储器。主机与磁盘阵列的缓存交互，缓存与具体的磁盘交互数据。 [2] 在应用中，有部分常用的数据是需要经常读取的，磁盘阵列根据内部的算法，查找出这些经常读取的数据，存储在缓存中，加快主机读取这些数据的速度，而对于其他缓存中没有的数据，主机要读取，则由阵列从磁盘上直接读取传输给主机。对于主机写入的数据，只写在缓存中，主机可以立即完成写操作。然后由缓存再慢慢写入磁盘。

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-。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。

磁盘阵列  raid 技术基本原理

raid 技术可以将一个硬盘上的任务分散或copy到多个少则两个磁盘上，借此来提高了性能或建立数据冗余以防驱动器发生故障。可以通过设定设备的 raid 模式来决定设备以何种方式处理数据。raid 配置可让多个硬盘驱动器以不同的方式例如使用条带技术或镜像技术组合成单一的运行单元。

raid 的两个关键目标是提高数据-性和 i/o 性能。磁盘阵列中，数据分散在多个磁盘中，然而对于计算机系统来说，就像一个单独的磁盘。通过把相同数据同时写入到多块磁盘典型地如镜像，或者将计算的校验数据写入阵列中来获得冗余能力，当单块磁盘出现故障时可以-不会导致数据丢失。有些 raid 等级允许更多地 磁盘同时发生故障。在这样的冗余机制下，可以用新磁盘替换故障磁盘， raid 会自动根据剩余磁盘中的数据和校验数据重建丢失的数据，-数据一致性和完整性。数据分散保存在 raid 中的多个不同磁盘上，并发数据读写要大大优于单个磁盘，因此可以获得更高的聚合 i/o 带宽。当然，磁盘阵列会减少全体磁盘的总可用存储空间，-空间换取更高的-性和性能。比如， raid1 存储空间利用率仅有 50% ， raid5 会损失其中一个磁盘的存储容量，空间利用率为 (n-1)/n 。