第七章計算機系統(tǒng)可靠性技術-磁盤陣列技術計算機系統(tǒng)與網(wǎng)絡安全技術磁盤陣列（DiskArray）：一種外部存儲裝置，以并行方式在多個硬盤驅動器上工作，被系統(tǒng)視作一個單一的硬盤，以冗余技術增加其可靠性。廉價磁盤冗余陣列（RAID：RedundantArraysofInexpensiveDisks）以多個低成本磁盤構成磁盤子系統(tǒng)，提供比單一硬盤更完備的可靠性和高性能。什么磁盤陣列和廉價磁盤冗余陣列磁盤陣列技術計算機系統(tǒng)可靠性技術1.數(shù)據(jù)基帶條陣列（冗余無校驗的磁盤陣列）：RAID0

2.磁盤鏡象：RAID13.并行海明糾錯陣列：RAID24.奇偶校驗并行位交錯陣列：RAID35.奇偶校驗扇區(qū)交錯陣列：RAID46.循環(huán)奇偶校驗陣列：RAID57.二維奇偶校驗陣列：RAID6廉價磁盤冗余陣列的類型磁盤陣列技術計算機系統(tǒng)可靠性技術RAID01.數(shù)據(jù)基帶條陣列（冗余無校驗的磁盤陣列）：RAID0分塊無校驗型，無冗余存儲。簡單將數(shù)據(jù)分配到各個磁盤上，不提供真正容錯性。帶區(qū)化至少需要2個硬盤，可支持8/16/32個磁盤。優(yōu)點：允許多個小區(qū)組合成一個大分。更好地利用磁盤空間，延長磁盤壽命。多個硬盤并行工作，提高了讀寫性能。缺點：不提供數(shù)據(jù)保護，任一磁盤失效，數(shù)據(jù)可能丟失，且不能自動恢復。磁盤陣列技術計算機系統(tǒng)可靠性技術RAID0輸入數(shù)據(jù)流輸入數(shù)據(jù)磁盤陣列控制器并行傳輸HDD1HDD2HDD3HDD4HDD5RAID0示意圖磁盤陣列技術計算機系統(tǒng)可靠性技術RAID12.磁盤鏡象：RAID1每一組盤至少兩臺，數(shù)據(jù)同時以同樣的方式寫到兩個盤上，兩個盤互為鏡象。磁盤鏡象可以是分區(qū)鏡象、全盤鏡象。容錯方式以空間換取，實施可以采用鏡象或者雙工技術優(yōu)點：可靠性高，策略簡單，恢復數(shù)據(jù)時不必停機。缺點：有效容量只有總容量的1/2，利用率50%。由于磁盤冗余，硬件開銷較大，成本較高。磁盤陣列技術計算機系統(tǒng)可靠性技術RAID1輸入數(shù)據(jù)流輸入數(shù)據(jù)磁盤陣列控制器并行傳輸HDD1HDD2第一組鏡象HDD3HDD4RAID1示意圖第二組鏡象磁盤陣列技術計算機系統(tǒng)可靠性技術RAID23.并行海明糾錯陣列：RAID2存儲型ECC糾錯類，采用海明冗余糾錯碼(HammingCodeErrorCorrection)、跨接技術和存儲糾錯數(shù)據(jù)方法，數(shù)據(jù)按位分布到磁盤上。磁盤臺數(shù)由糾錯碼和數(shù)據(jù)盤數(shù)決定。優(yōu)點：可靠性高，可自動確定哪個硬盤已經(jīng)失效，并進行自動數(shù)據(jù)恢復。缺點：磁盤冗余太多，開銷太大。防止糾錯盤本身故障。RAID2很少使用磁盤陣列技術計算機系統(tǒng)可靠性技術RAID2輸入數(shù)據(jù)流輸入數(shù)據(jù)磁盤陣列控制器HDD1HDD2HDD3HDD4HDD5RAID2示意圖HDD6HDD7HCCHCCHCCHCCHCCHCCHCCHCCHCC海明校驗磁盤陣列技術計算機系統(tǒng)可靠性技術RAID34.奇偶校驗并行位交錯陣列：RAID3結合跨接技術、存儲糾錯數(shù)據(jù)方式，采用數(shù)據(jù)校驗和校正。利用單獨奇偶校驗磁盤進行。一個盤故障，可根據(jù)讀出數(shù)據(jù)內(nèi)容和奇偶校驗位確定出錯位置，對數(shù)據(jù)進行修正和重組，校驗方式可采用位交錯或字節(jié)交錯。優(yōu)點：速度快，適合較大單位數(shù)據(jù)的讀寫，缺點：不適合小單位數(shù)據(jù)的讀寫；校驗磁盤沒有冗余，若校驗磁盤失效，數(shù)據(jù)很難恢復。磁盤陣列技術計算機系統(tǒng)可靠性技術RAID3輸入數(shù)據(jù)流輸入數(shù)據(jù)磁盤陣列控制器HDD1HDD2HDD3HDD4HDD5RAID3示意圖parityparity奇偶校驗磁盤陣列技術計算機系統(tǒng)可靠性技術RAID45.奇偶校驗扇區(qū)交錯陣列：RAID4與RAID3類似，但數(shù)據(jù)是以扇區(qū)(sector)交錯方式存儲于各臺磁盤，也稱塊間插入校驗。采用單獨奇偶校驗盤。優(yōu)點：只讀一個扇區(qū)，只需訪問一個磁盤。寫一個扇區(qū)，只訪問一個數(shù)據(jù)盤和一個校驗盤。各磁盤可獨立工作（扇區(qū)讀寫），讀寫并行。缺點：奇偶盤單獨，出錯后數(shù)據(jù)很難恢復。校驗在一個磁盤上，產(chǎn)生寫性能瓶頸。磁盤陣列技術計算機系統(tǒng)可靠性技術RAID4輸入數(shù)據(jù)流輸入數(shù)據(jù)磁盤陣列控制器HDD1HDD2HDD3HDD4HDD5RAID4示意圖parityparity奇偶校驗paritySecter交叉磁盤陣列技術計算機系統(tǒng)可靠性技術RAID56.循環(huán)奇偶校驗陣列：RAID5與RAID4類似，但校驗數(shù)據(jù)不固定在一個磁盤上，而是循環(huán)地依次分布在不同的磁盤上，也稱塊間插入分布校驗。它是目前采用最多、最流行的方式，至少需要3個硬盤。優(yōu)點：校驗分布在多個磁盤中，寫操作可以同時處理。為讀操作提供了最優(yōu)的性能。一個磁盤失效，分布在其他盤上的信息足夠完成數(shù)據(jù)重建。缺點：數(shù)據(jù)重建會降低讀性能：每次計算校驗信息，寫操作開銷會增大，是一般存儲操作時間的3倍。磁盤陣列技術計算機系統(tǒng)可靠性技術RAID5輸入數(shù)據(jù)流輸入數(shù)據(jù)磁盤陣列控制器HDD1HDD2HDD3HDD4HDD5RAID5示意圖奇偶校驗parityparityparity磁盤陣列技術計算機系統(tǒng)可靠性技術RAID67.二維奇偶校驗陣列：RAID6將整個磁盤陣列看成一個二維陣列RAID5只在一組（相當于行）上有奇偶校驗盤，而RAID6在各組的同一位置的盤組成的列上也加上了奇偶校驗盤。這兩個奇偶校驗盤形成了二維陣列。此類型也稱為P＋Q冗余技術或者RAID0+1，其含義是它結合了