[電腦知識]什麼是磁碟陣列? @ 小林HC 之研究中心 - 隨意窩

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磁碟陣列簡稱RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks),有”價格便宜且多餘的磁碟陣列”之意。

其原理是利用陣列方式來作磁碟組,配合資料分散排列的設計,提升資料的 ... 小林H.C之研究中心小林H.C之研究中心。

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不過,應該還有很多人弄不清楚磁碟陣列是什麼,對磁碟陣列的使用及工作原理也有很多疑問。

在這裏我 們就來介紹一下磁碟陣列(RAID)的概念與工作原理,相信對各位會有所幫助。

什麼是磁碟陣列? 磁碟陣列簡稱RAID(RedundantArraysofInexpensiveDisks),有”價格便宜且多餘的磁碟陣列”之意。

其原理是利用陣列方式來 作磁碟組,配合資料分散排列的設計,提升資料的安全性。

磁碟陣列主要針對硬碟,在容量及速度上,無法跟上CPU及記憶體 的發展,提出改善方法。

磁碟陣列是由很多便宜、容量較小、穩定性較高、速度較慢磁碟,組合成一個大型的磁碟組,利用個 別磁碟提供資料所產生的加成效果來提升整個磁碟系統的效能。

同時,在儲存資料時,利用這項技術,將資料切割成許多區 段,分別存放在各個硬碟上。

 磁碟陣列還能利用同位元檢查(ParityCheck)的觀念,在陣列中任一顆硬碟故障時,仍可讀出資料,在資料重建時,將故障硬 碟內的資料,經計算後重新置入新硬碟中。

磁碟陣列的由來: 由美國柏克萊大學(UniversityofCalifornia-Berkeley)在1987年,發表的文章:”ACaseforRedundantArraysofInexpensive Disks”。

文章中,談到了RAID這個字彙,而且定義了RAID的5層級。

柏克萊大學研究其研究目的為,反應當時CPU快速的性 能。

CPU效能每年大約成長30~50%,而硬磁機只能成長約7%。

研究小組希望能找出一種新的技術,在短期內,立即提升效能 來平衡電腦的運算能力。

在當時,柏克萊研究小組的主要研究目的是效能與成本。

 另外,研究小組也設計出容錯(fault-tolerance),邏輯資料備份(logicaldataredundancy),而產生了RAID理論。

研究初期,便宜 (Inexpensive)的磁碟也是主要的重點,但後來發現,大量便宜磁碟組合並不能適用於現實的生產環境,後來Inexpensive被改為 independence,許多獨立的磁碟組。

磁碟陣列,時事所趨:  自有PC以來,硬碟是最常使用的儲存裝置。

但在整個電腦系統架構中,跟CPU與RAM來比,硬碟的速度是PC中最弱的設備 之一。

所以,為了加速電腦整體的資料流量,增加儲存的吞吐量,進階改進硬碟資料的安全,磁碟陣列的設計因應而生。

 硬碟隨著科技的日新月異,現在其容量已達40GB以上,轉速到了1萬轉,甚至15000轉,而且價格實在是很便宜,再加現在 企業流行,人力資源規畫(EnterpriseResourcePlanning:ERP)是每個公司建構網路的主要目標。

所以,利用區域網路來傳遞資 料,伺服器所使用的硬碟顯得非常重要,除了容量大、速度快之外,穩定更是基本要求。

基於此因,磁碟陣列開始廣泛的應用 在個人電腦上。

 磁碟陣列其樣式有三種,一是外接式磁碟陣列櫃、二是內接式磁碟陣列卡,三是利用軟體來模擬。

外接式磁碟陣列櫃最常被 使用大型伺服器上,具可熱抽換(HotSwap)的特性,不過這類產品的價格都很貴。

內接式磁碟陣列卡,因為價格便宜,但需要 較高的安裝技術,適合技術人員使用操作。

另外利用軟體模擬的方式,由於會拖累機器的速度,不適合大資料流量的伺服器。

 由上述可知,現在IDE磁碟陣列大行其道的道理;IDE介面硬碟的穩定度與效能表現已有很大的提升,加上成本考量,所以採 用IDE介面硬碟來作為磁碟陣列的決解方案,可說是最佳的方式。

磁碟陣列有那些優點:  1.傳輸速率快  2.儲存容量可提升  3.提升I/O每秒的數量  4.增加資料安全性及穩定性  5.大量資料快速及簡易管理  6.增加可用運時間,減少維護 各階層磁碟陣列(RAID)介紹: 磁碟陣列是由2個以上的硬碟,模擬一個邏輯硬碟出現在系統中;使用磁碟陣列控制器以達成其存在,利用不同陣列形式,模 擬各種層級。

現在我們先來了解磁碟陣列(RAID)到底有幾種模式,一般最常提到及應用的RAID層級分為0、1、0+1、3 及5。

另外還有一些極少用到的RAID4及RAID6在此我們就不提它了。

以下就是各個階層的介紹及圖解: RAID0:Striping/Span(切分/延展) RAID1:Mirroring(磁碟鏡射) RAID0+1:Mirror+Striping(磁碟鏡射+切分/延展) RAID3:ParallelwithParity(平行同位元檢查) RAID5:StripingwithRotatingParity(切分/延展+輪轉同位元) RAID0:Striping/Span(切分/延展) RAID0,它是將資料儲存在2個以上的硬碟機,其將全部磁碟機的儲存容量合併,藉由將資料切分到全部的磁碟機上,進行平 行讀寫,而達到提高效能增加容量。

但是缺點是完全沒有容錯能力,只要有一個磁碟故障,就會導致陣列磁碟的所有資料,毀 於一旦無法挽回。

RAID1:Mirroring(磁碟鏡射) RAID1,必須由2個以上的硬碟所組成,由磁碟陣列(RAID)來控制,將資料同時寫入第1個與第2個硬碟,其2組硬碟上的資料完 全相同,也就是其中一個硬碟是用來作備份用途;當其中有一個硬碟故障時,系統照常運作正常。

RAID1是所有RAID階層 上,經濟效益最好,效能很高,極佳的資料安全性。

是所有階層中使用最多最廣最符合當初RAID設計概念的一種。

唯一小缺 點是,其陣列磁碟容量是全部硬碟容量的一半。

RAID0+1:Mirror+Striping(磁碟鏡射+切分/延展) RAID0+1,是結合了RAID0與1兩種模式,這個階層須具備4個或以上的雙數硬碟所組成。

這個模式是由2個硬碟遵守RAID0規 範,設定成一組,再由每組間遵循RAID1的規範,使RAID0+1擁有容錯力及整體讀寫速度與資料安全性。

不過,缺點是成本很高。

RAID3:ParallelwithParity(平行同位元檢查) RAID3,最少須3個硬碟或以上,這個階層的磁碟陣列具備了同位元高階智慧型演算法,利用一個硬碟來儲存其運算出來的同 位元值的資料。

當陣列磁碟中有一個硬碟發生故障時(當然不能是同位元碟),只要換上新硬碟後,磁碟陣列控制器就能利用同 位元碟的資料,重新演算得到其舊有資料並回寫建立。

因為其同位元檢查資料是將資料切割成數個區段,利用XOR演算法計算 出同位元資料;而其區段以Bytes計算時,稱為RAID3,如果是以Block計算時,就稱為RAID4。

所以RAID3在整體讀寫效能會 較慢較差,但在成本上會比RAID0+1還省一點,其陣列磁碟整體容量計算公式為N-1。

RAID5:StripingwithRotatingParity(切分/延展+輪轉同位元) RAID5,最少須3個硬碟,其工作原理與RAID3相似,主要差別是其同位元資料沒有固定在同個硬碟,是以輪流方式儲存在每 個硬碟上,故稱輪轉同位元。

當磁碟陣列控制器利用XOR演算出同位元檢查資料後,會隨著資料分別寫入各台硬碟上,因此整 體讀寫效能比RAID3要好一些,當然比RAID0要差。

不過在大型資料處理時,需同時讀寫多個硬碟,而同位元檢查是由磁碟陣 列控制器的XOR邏輯所控制的,所以資料處理越大越多時,一定會有所遺失,但這個階層的RAID還是可以提供很高的容錯能 力。

Today'sVisitors:0TotalVisitors:1 小林-HC/Xuite日誌/回應(0)/引用(0)/好文轉寄[心理測驗]你是路痴嗎?......|日誌首頁|電影檔案名常識(下載電影時可得...上一篇[心理測驗]你是路痴嗎?...下一篇電影檔案名常識(下載電影時可得知影片品質)...回應



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