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磁盤陣列的原理及相關(guān)知識( 二 )

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磁盤1 磁盤2 磁盤3 磁盤4
這四個磁盤形成一個陣列，而磁盤陣列的控制器是將此四個磁盤視為單一的邏輯磁盤，如DOS環(huán)境下的C：盤 。這是disk spanning的意義，把小容量的磁盤延伸為大容量的單一磁盤 。因為電腦本身只把硬盤當(dāng)作一儲存空間，并不安排管理數(shù)據(jù)在硬盤的方式，磁盤陣列控制器會決定如何使用儲存空間以得到最好的性能和數(shù)據(jù)的一致性 。所以用戶不必規(guī)劃數(shù)據(jù)在磁盤的分布，而且提高磁盤空間的使用率 。Oaraid?;的SCSI磁盤陣列更可連接幾十個磁盤，形成數(shù)十GB到數(shù)百GB的陣列，使磁盤容量幾乎可作無限的延伸；而各個磁盤一起作存取的動作，比單一磁盤更為快捷 。很明顯地由此陣列形成而產(chǎn)生RAID的各種技術(shù) 。我們也可從上圖看出inexpensive（便宜）的意義，四個500MB的磁盤比一個2GB的磁盤要便宜，因為以前大磁盤的價格非常昂貴，但在磁盤越來越便宜的今天，inexpensive已非磁盤陣列的重點，雖然對于需要大磁盤容量的系統(tǒng)，仍是考慮的要點 。
磁盤或數(shù)據(jù)分段（Disk stripping or Data Striping）:
因為磁盤陣列是將同一陣列的多個磁盤視為單一的虛擬磁盤(virtual disk)，所以其數(shù)據(jù)是以分段（block or segment）的方式順序存放在磁盤陣列中，如下圖：
磁盤0 磁盤1 磁盤2 磁盤3
A0 A1 A2 A3
A4 A5 A6 A7
… … … …
4N-3 4N-2 4N-1 4N
分段的意思是把數(shù)據(jù)分小段跨越分布在各個磁盤，數(shù)據(jù)按需要分段，從第一個磁盤開始放，放到最后一個磁盤再回到第一個磁盤，直到數(shù)據(jù)分布完畢 。至于分段的大小視系統(tǒng)而定，如果磁盤陣列所分區(qū)塊和操作系統(tǒng)的所分的區(qū)塊是一致的話，會有較好的效率 。有的系統(tǒng)或以1KB最有效率，或以4KB，或以6KB，甚至是4MB或8MB的，但除非數(shù)據(jù)小于扇區(qū)(sector, 即512bytes)，否則其分段應(yīng)是512byte的倍數(shù) 。因為磁盤的讀寫是以一個扇區(qū)為單位，若數(shù)據(jù)小于512bytes,系統(tǒng)讀取該扇區(qū)后，還做組合或分組（視讀或?qū)懚ǎ┑膭幼?，浪費時間 。從上圖我們可以看出數(shù)據(jù)以段方式放在不同的磁盤，整個陣列的各個磁盤可同時作讀寫，故數(shù)據(jù)分段使數(shù)據(jù)的存取有最好的效率，理論上本來讀一個包含四個分段的數(shù)據(jù)所需要的時間約為（磁盤的access time數(shù)據(jù)的transfer time）* 4次，現(xiàn)在只要一次就可以完成 。
Oaraid?;可將同一數(shù)據(jù)分段放在不同的磁盤，比如磁盤陣列定義的分段為4KB，而5KB的數(shù)據(jù)可把4KB的數(shù)據(jù)放在一個磁盤的分段上，另外1KB的數(shù)據(jù)放在另一磁盤的分段，而另一筆數(shù)據(jù)可從這個磁盤分段所剩下的3KB空位放起，這樣不但能增加磁盤的利用率，而且可同時啟動多個磁盤一起動作，增加存取的速度，在很多情況之下，即使是小于一個分段的數(shù)據(jù)，也能得到負載均衡的好處，所以分段大小優(yōu)化心臟可作跨盤分段（同一數(shù)據(jù)分段放在不同的磁盤分段） ?？傻玫捷^好的存取效能，這也是為什么OAraid?; Viper-II5000系列能有37MB/sec的存取效能的原因 。
若以N表示磁盤的數(shù)目，R表示讀取，W表示寫入，S表示可使用空間，則數(shù)據(jù)分段的性能為：
R：N（可同時讀取所有磁盤）
W：N（可同時寫入所有磁盤）
S：N（可利用所有的磁盤，并有最佳的使用率）
Disk striping也稱為RAID 0，很多人以為RAID 0沒有什么，其實這是非常錯誤的觀念，因為RAID 0使磁盤的輸入輸出有最高的效率 。而磁盤陣列有更好的效率的原因除數(shù)據(jù)分段外，它可以同時執(zhí)行多個輸入輸出的要求，因為陣列中的每一個磁盤都能獨立動作，分段放在不同的磁盤，不同的磁盤可同時作讀寫，而且能在快取內(nèi)存及磁盤作并行存?。╬arallel access）的動作 。Striping打破了單一磁盤所形成的瓶頸 。Oapro對以上圖4個1GB硬盤的陣列和1個4GB的硬盤作過比較，磁盤陣列的效能約為單一磁盤的3至3.5倍，若4個磁盤分別接Oaraid?; 4個SCSI通道形成陣列，其I/O性能是單一磁盤的4倍 。但是否真能表現(xiàn)出這種能力，要視操作系統(tǒng)，用戶數(shù)目或工作負荷的特性而定，要能同時得到各個磁盤的交通，其工作負荷也必須分布在各個磁盤 。

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