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磁盤陣列的原理及相關(guān)知識( 四 )

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RAID 0 1完全做到了容錯包括不停機(jī)（non-stop），當(dāng)某一磁盤發(fā)生故障，可將此磁盤拆下來而不影響其他磁盤的操作 。等新的磁盤換上去之后，系統(tǒng)即時做鏡像，將數(shù)據(jù)重新復(fù)制上去，RAID 0 1在容錯及存取的性能上為所有RAID level之冠 。
在磁盤陣列的技術(shù)上，從RAID 1到RAID 5，不停機(jī)的意思表示在工作時如發(fā)生磁盤故障，系統(tǒng)能持續(xù)工作而不停頓，仍然可作磁盤的存取，正常地讀寫數(shù)據(jù)；而容錯則表示即使磁盤故障，數(shù)據(jù)仍能保持完整，可讓系統(tǒng)存取到正確的數(shù)據(jù)，而SCSI的磁盤陣列更可在工作中抽換磁盤，并可自動重建故障磁盤的數(shù)據(jù) 。磁盤陣列之所以能做到容錯及不停機(jī)，是因?yàn)樗腥哂嗟拇疟P空間可以利用，這也就是Redundant的意義 。
RAID 2
RAID 2是把數(shù)據(jù)分散為位元/位元組（bit/byte）或塊（block），加入海明碼Hamming Code, 在磁盤陣列中作間隔寫入（interleaving）到每個磁盤中，而且地址都一樣，也就是在各個磁盤中，其數(shù)據(jù)都在相同的磁道（clinder or track）及扇區(qū)中 。RAID 2又稱為并行陣列（parallel array）其設(shè)計(jì)是使用共軸同步（spindle synchronize）的技術(shù)，存取數(shù)據(jù)時，整個磁盤陣列一起動作，在各個磁盤的相同位置作平行存取，所以有最好的存取時間，其總線是特別的設(shè)計(jì)，以大帶寬（band wide）并傳輸所存取數(shù)據(jù)，所以有最好的傳輸時間 。在大型檔案的存取應(yīng)用，RAID 2有最好的性能，但如果檔案太小，會將其性能拉下來，因?yàn)榇疟P的存取是以扇區(qū)為單位，而RAID 2的存取是所有磁盤平行動作，而且是作單位元或位元組的存取，故小于一個扇區(qū)的數(shù)據(jù)量會使其性能大打折扣 。RAID 2是設(shè)計(jì)給需要連續(xù)且大量數(shù)據(jù)的電腦使用的，如大型電腦（mainframe to supercomputer），作影像處理或CAD/CAM的工作站等，并不適用于一般的多用戶環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，小型機(jī)或PC 。
RAID 2的安全采用內(nèi)存陣列（memory array）的技術(shù)，使用多個額外的磁盤作單位錯誤校正（single-bit correction）及雙位錯誤檢測（double-bit detection）；至于需要多少個額外的磁盤，則視其所采用的方法及結(jié)構(gòu)而定，例如八個數(shù)據(jù)磁盤的陣列可能需要三個額外的磁盤，有三十二數(shù)據(jù)磁盤的高檔陣列可能需要七個額外的磁盤 。
RAID 3
RAID 3的數(shù)據(jù)儲存及存取方式都和RAID 2一樣，查在安全方面以奇偶校驗(yàn)取代海明碼做錯誤校正及檢測，所以只需要一個額外的校檢磁盤（parity disk） 。奇偶校驗(yàn)值的計(jì)算是以各個磁盤的相對應(yīng)位作XOR的邏輯運(yùn)算，然后將結(jié)果寫入奇偶校驗(yàn)磁盤，任何數(shù)據(jù)的修改都要做奇偶校驗(yàn)計(jì)算，如下圖：
在上圖中，磁盤0~4是數(shù)據(jù)盤，磁盤5是校驗(yàn)盤，校驗(yàn)盤的數(shù)據(jù)是由數(shù)據(jù)盤0~4的同一位置的數(shù)據(jù)作XOR的運(yùn)算計(jì)算出來的 。
我們可以看出其數(shù)據(jù)這種分段的方式是要配合共軸同步的并行操作，譬如每個磁盤的傳輸率為10MB/sec，則4個數(shù)據(jù)盤的并行傳輸速率是40MB，所以RAID 3較諸單硬盤，其性能有很大的提升 。
如某一磁盤故障，換上新的磁盤后，整個磁盤陣列（包括奇偶校驗(yàn)磁盤）需重新計(jì)算一次，將故障磁盤的數(shù)據(jù)恢復(fù)并寫入新磁盤中；如奇偶校驗(yàn)磁盤故障，則重新計(jì)算奇偶校驗(yàn)值，以達(dá)容錯的要求 。
較之RAID 1及RAID 2，RAID 3有較高的磁盤空間利用率，其性能比RAID 2稍差，因?yàn)橐銎媾夹ｒ?yàn)計(jì)算；共軸同步的平行存取在讀檔案時有很好的性能，但在寫入時較慢，需要重新計(jì)算及修改奇偶校驗(yàn)磁盤的內(nèi)容 。RAID 3和RAID 2有同樣的應(yīng)用方式，適用大檔案及大量數(shù)據(jù)輸入輸出的應(yīng)用，并不適用于PC及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 。
RAID 3因?yàn)椴捎霉草S同步的并行操作，要把每個盤的數(shù)據(jù)同時送出，所以需有很大的總線頻寬（band width）以達(dá)到并行的目的，在硬件結(jié)構(gòu)上的差異，RAID 3和RAID 5是不會出現(xiàn)在同一控制器上的，有很多廠商號稱提供RAID 0，1，3，5，其實(shí)3是假的，并無共軸同步并行操作能力，有廠商說明是Pseudo 3（假的3）并不欺騙客戶 。

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