RAID

RAID 4是一种独立访问的R A I D实现，它使用一个专用的校验磁盘。与RAID 3不同的是，RAID 4有更大量的分块，使多个I / O请求能同时处理。虽然它为读请求提供了性能的优势，但RAID 4的写开销特别大，因为在每次读、修改和写周期中，校验磁盘都被访问两次。

基本上，本章前面所讨论的并行访问R A I D都属于RAID 3 。RAID 3子系统将数据分块存放到阵列中的所有驱动器，将校验数据写到阵列中的一个另外的校验磁盘，RAID 3被认为是校验R A I D。

过去，磁盘驱动器花费更贵，而且没有今天这样复杂的电路，因而，就构想出了RAID 2 ，RAID 2 的定义涉及R A I D控制器中的错误校验电路。今天，这个功能已经被集成到磁盘驱动器中，虽然便宜，但效率却不高。因此，RAID 2 没有形成产品，在文献中也几乎被忽略。

大部分有关RAID 1的讨论见第4章。按照R A I D的术语，RAID 1是非校验的R A I D级，其数据保护和性能都极为优秀，因为在数据的读/写过程中，不需要执行X O R操作。

RAID 0是简单的、不带有校验的磁盘分块，本质上它并不是一个真正的R A I D，因为它并不提供任何形式的冗余。假如RAID 0的磁盘失败，那么，数据将彻底丢失。为了在RAID 0情况下恢复数据，唯一的办法是使用磁带备份或者镜像拷贝。

为了满足一些R A I D子系统厂商的要求，希捷率先将X O R功能集成到磁盘驱动控制器中，X O R集成的基本思想是：将多个I / O操作和X O R功能组合一起，形成一个磁盘驱动器的请求。

在一个读、修改和写周期中，一次单个驱动器的写操作需要独立访问阵列做4次数据传输，即原有数据读出、校验数据读出、新校验数据写入以及新数据写入，这导致单个I / O请求的大量的开销。

独立访问R A I D的情形稍为复杂一些，数据并不分块写入几个转动速度相同的同步磁盘，而是写到单个分区中的分块，然后再写入下一个磁盘的相应分区。换而言之，写不必跨越阵列中的所有磁盘。

在并行访问R A I D中，校验数据的计算比较容易理解，并行访问阵列在整个阵列磁盘中分条数据。当这些分条数据被写到成员磁盘时，同时也计算校验数据，并将它写入一个附加的同步校验磁盘。校验磁盘与阵列中的数据磁盘分区和分条大小相同。

术语“简约”用在R A I D环境下意味着：当一个磁盘失败后，磁盘子系统将继续工作，而不需要这个失败的磁盘。当这种情况发生的时候，R A I D阵列将调整其功能，以保证数据的一致性。

校验数据是另外一种冗余数据，它是在计算校验值时，由R A I D子系统产生的。正如前面所说的那样，异或（X O R）函数在逐位基础上对实际数据进行操作，建立校验数据。在并行访问R A I D和独立访问R A I D上，建立校验数据的方法是不同的。在介绍如何使用X O R函数建立校验数据，以及在磁盘失败时恢复数据后，我们将研究这两种R A I D之间的差别。

作为设备虚拟化的应用之一，阵列中的分条被映射为虚拟驱动器中连续的块。当主机向虚拟驱动器写入数据时，阵列管理软件将输入的I / O请求地址转换为阵列中的分条。首先将对第一个分区的第一个分块进行写，然后对第二个分区的第一个分块执行写，接着对第三个分区的第一个分块执行写，以此类推。从某种意义上说，数据写入分条类似于填充顺序放置的

分区和分块是在单个驱动器上进行的，而不是在阵列上，正像分区可以组成阵列一样，分块也可以组合成分条。R A B将分块定义为：

成员磁盘上的分区可以进一步细分为更小的段，这些更小的段即单个I / O操作的对象，它们被称为分块。假如分块属于一个分区，而分区又属于一个阵列，那么，分块的长度称为分条深度。为了简化虚拟磁盘块地址到成员磁盘块地址的映射，一个阵列中所有的分块的长度都相同。图6 - 1 9显示了分条、分块和分区三者之间的关系。

阵列管理软件将分区组合成阵列，并提供给主机系统，实现了统一管理的映像。资源的统一表示有时也称为输出一个虚拟设备。

磁盘驱动器可以划分成由若干块形成的组，例如，大多数读者都熟悉在P C机或工作站上对磁盘驱动器的分区，R A I D磁盘也不例外，可以使用多种方法对之进行分组，以支持各种各样的数据处理的实际需求，组合磁盘分区最常见的方法是阵列。事实上，就精确的技术意义来说，磁盘并不形成阵列，而是形成分区。

现在，研究一下让我们更感兴趣的路径，如图6 - 1 5所示。从图中可以看出，R A I D控制器和每一个成员驱动器都有两个端口，因而，它们都可以通过一条另外的内部存储总线建立一个另外的连接，除此而外，图6 - 1 5的配置与图6 - 1 3配置是一样的。每个成员磁盘都是双端口的，就意味着它们可以通过两个I / O端口（或连接器）之一进行通信。

现在就来讨论几个R A I D子系统中的通路方法，术语通路是指一个几何运动，由此跟踪从主机系统到最终存储位置的潜在I / O路径。在部分情况下，这些讨论适用于R A I D子系统，而不适用于J B O D系统。对于J B O D系统，通路大多由主机或主机I / O控制器中的卷管理软件决定。

当系统需要支持2 4×7操作时，冗余本身并不能充分地维护可用性，因而，需要有一个办法，在没有断电和撤除连接的情况下，使冗余成分立即投入使用。此外，也需要有一个方法，在不干扰正常操作的情况下，能够撤离失败的部分，并加入替代的部分。

冷却风扇也可能失败，虽然冷却风扇的失败并不立即导致灾难，但它也会引起严重的问题，导致过热和其他组件的失败。