磁盤陣列技術(shù)原理學(xué)習(xí)

可靠性和可用性

　　這二個名詞雖然相互關(guān)連，事實上卻代表了硬盤故障的二個不同的方面，可靠性指的是硬盤在給定條件下發(fā)生故障的概率。可用性指的是硬盤在某種用途中可能用的時間。利用這二個名詞，我們可以看到磁盤陣列是怎樣把我們的硬盤系統(tǒng)可靠性提高到接近百分之百的程度的。

磁盤陣列可以改善硬盤系統(tǒng)的可靠性。因為某一硬盤中的數(shù)據(jù)可以從其它硬盤的數(shù)據(jù)中重新產(chǎn)生出來（例如RAID 5），所以很少會有機會使整個硬盤系統(tǒng)失效。硬盤子系統(tǒng)的可靠性因而大大改善了。

圖表9是RAID硬盤子系統(tǒng)與單個硬盤子系統(tǒng)的可靠性比較：

　　

我們還必須考慮系統(tǒng)的可用性。單一硬盤系統(tǒng)的可用性比沒有數(shù)據(jù)冗余的磁盤陣列要好，而冗余磁盤陣列的可用性比單個硬盤的好得多。這是因為冗余磁盤陣列允許單個硬盤出錯，而繼續(xù)正常工作。此外，一個硬盤故障后的系統(tǒng)恢復(fù)時間也大大縮短（與從磁帶恢復(fù)數(shù)據(jù)相比）。最后，因為發(fā)生故障時，硬盤上的數(shù)據(jù)是故障當(dāng)時的數(shù)據(jù)，替后的硬盤也將包含故障時的數(shù)據(jù)（舉例說，前天晚上的備份數(shù)據(jù)）。要得到完全的容錯性能，計算器硬盤子系統(tǒng)的其它部件也必須有冗余例如提供二個電源，或者配備雙份硬盤控制器。沒有其它部件的冗余，即使有非常可靠的硬盤子系統(tǒng)，還是不能完全防止計算機系統(tǒng)的失效。

最佳化的容錯系統(tǒng)

如先前所述，直接分段的子系統(tǒng)（RAID 0）可以大大提高讀寫速度（相對單個硬盤），因為數(shù)據(jù)分散在多個硬盤，硬盤操作可以同時進行。

把二個直接分段的硬盤子系統(tǒng)組成鏡像，可以有效地構(gòu)成全冗余的快速硬盤子系統(tǒng)。這樣的子系統(tǒng)，其硬盤操作甚至比直接分段的硬盤子系統(tǒng)還快，因為該系統(tǒng)能同時執(zhí)行二個讀操作（每個硬盤一個讀操作），而寫操作的速度則與非鏡像直接分段子系統(tǒng)幾乎一樣，因為把數(shù)據(jù)同時寫入二個硬盤只需花費很少的額外開銷。

通過我們前面所述的概念，例如雙工：（雙控制器，雙電源等），可以進一步改善有關(guān)冗余方面的問題。雙控制器還使我們得到更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，因為控制器成為子系統(tǒng)性能瓶頸的可能性更小了。

磁盤陣列技術(shù)術(shù)語

　　硬盤鏡像（Disk Mirroring）：硬盤鏡像最簡單的形式是，一個主機控制器帶二個互為鏡像的硬盤。數(shù)據(jù)同時寫入二個硬盤，二個硬盤上的數(shù)據(jù)完全相同，因此一個硬盤故障時，另一個硬盤可提供數(shù)據(jù)。

硬盤數(shù)據(jù)跨盤（Disk Spanning）：利用這種技術(shù)，幾個硬盤看上去像是一個大硬盤；這個虛擬盤可以把數(shù)據(jù)跨盤存儲在不同的物理盤上，用戶不需關(guān)心哪個盤上存有他需要的數(shù)據(jù)。

硬盤數(shù)據(jù)分段（Disk Striping）：數(shù)據(jù)分散存儲在幾個盤上。數(shù)據(jù)的第一段放在盤0，第2段放在盤1，……直至達到硬盤鏈中的最后一個盤，然后下一個邏輯段將放在硬盤0，再下一個邏輯段放在盤1，如此循環(huán)直至完成寫操作。

雙控（Duplexing）：這里指的是用二個控制器來驅(qū)動一個硬盤子系統(tǒng)。一個控制器發(fā)生故障，另一個控制器馬上控制硬盤操作。此外，如果編寫恰當(dāng)?shù)目刂破鬈浖蓪崿F(xiàn)不同的硬盤驅(qū)動器同時工作。

容錯（Fault Tolerant）：具有容錯功能的機器有抗故障的能力。例如RAID 1鏡像系統(tǒng)是容錯的，鏡像盤中的一個出故障，硬盤子系統(tǒng)仍能正常工作。

主機控制器（Host Adapter）：這里指的是使主機和外設(shè)進行數(shù)據(jù)交換的控制部件（如SCSI控制器）。

熱修復(fù)（Hot Fix）：指用一個硬盤熱備份來替換發(fā)生的故障的硬盤。要注意故障盤并不是真正地被物理替換了。用作熱備份的盤被加載上故障盤原來的數(shù)據(jù)，然后系統(tǒng)恢復(fù)工作。

熱補（Hot Patch）：具有硬盤熱備份，可隨時替換故障盤的系統(tǒng)。

熱備份（Hot Spare）：與CPU系統(tǒng)電連接的硬盤，它能替換下系統(tǒng)中的故障盤。與冷備份的區(qū)別是，冷備份盤平時與機器不相連接，硬盤故障時才換下故障盤。

平均數(shù)據(jù)丟失時間（MTBDL－Mean Time Between Data Loss）：發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的事件間的平均時間。

平均無故障工作時間（MTBF－Mean Time Between Failure或MTIF）：設(shè)備平均無故障運行時間。

廉價冗余磁盤陣列（RAID－Redundant Array of Inexpensive Drives）：一種將多個廉價硬盤組合成快速，有容錯功能的硬盤子系統(tǒng)的技術(shù)。

系統(tǒng)重建（Reconstruction or Rebuild）：一個硬盤發(fā)生故障后，從其它正確的硬盤數(shù)據(jù)和奇偶信息恢復(fù)故障盤數(shù)據(jù)的過程。

恢復(fù)時間（Reconstruction Time）：為故障盤重建數(shù)據(jù)所需要的時間。

單個大容量硬盤（SLED－Singe Expensive Drive）。

傳輸速率（Transfer Rate）：指在不同條件下存取數(shù)據(jù)的速度。

虛擬盤（Virtual Disk）：與虛擬存儲器類似，虛擬盤是一個概念盤，用戶不必關(guān)心他的數(shù)據(jù)寫在哪個物理盤上。虛擬盤一般跨越幾個物理盤，但用戶看到的只是一個盤。