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標題: 磁盤(pán)陣列技術(shù) 2 [打印本頁(yè)]
作者: jng111    時(shí)間: 2007-8-18 11:05
標題: 磁盤(pán)陣列技術(shù) 2
SCSI技術(shù)
SCSI本身是為小型機（區別于微機而言）定制的存儲接口，SCSI協(xié)議的Version 1 版本也僅規定了5MB/s傳輸速度的SCSI-1的總線(xiàn)類(lèi)型、接口定義、電纜規格等技術(shù)標準。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，SCSI協(xié)議的Version 2版本作了較大修訂，遵循SCSI-2協(xié)議的16位數據帶寬，高主頻的SCSI存儲設備陸續出現并成為市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，也使得SCSI技術(shù)牢牢地占據了服務(wù)器的存儲市場(chǎng)。SCSI-3協(xié)議則增加了能滿(mǎn)足特殊設備協(xié)議所需要的命令集，使得SCSI協(xié)議既適應傳統的并行傳輸設備，又能適應最新出現的一些串行設備的通訊需要，如光纖通道協(xié)議（FCP）、串行存儲協(xié)議（SSP）、串行總線(xiàn)協(xié)議等。漸漸地，“小型機”的概念開(kāi)始弱化，“高性能計算機”和“服務(wù)器”的概念在人們的心目中得到強化，SCSI一度成為用戶(hù)從硬件上來(lái)區分“服務(wù)器”和PC機的一種標準。
通常情況下，用戶(hù)對SCSI總線(xiàn)的關(guān)心放在硬件上，不同的SCSI的工作模式意味著(zhù)有不同的最大傳輸速度。如40MB/s的Ultra SCSI、160MB/s的Ultra 3 SCSI等等。但最大傳輸速度并不代表設備正常工作時(shí)所能達到的平均訪(fǎng)問(wèn)速度，也不意味著(zhù)不同SCSI工作模式之間的訪(fǎng)問(wèn)速度存在著(zhù)必然的“倍數”關(guān)系。SCSI控制器的實(shí)際訪(fǎng)問(wèn)速度與SCSI硬盤(pán)型號、技術(shù)參數，以及傳輸電纜長(cháng)度、抗干擾能力等因素關(guān)系密切。提高SCSI總線(xiàn)效率必須關(guān)注SCSI設備端的配置和傳輸線(xiàn)纜的規范和質(zhì)量�？梢钥闯�，Ultra 3模式下獲得的實(shí)際訪(fǎng)問(wèn)速度還不到Ultra Wide模式下實(shí)際訪(fǎng)問(wèn)速度的2倍。
一般說(shuō)來(lái)，選用高速的SCSI硬盤(pán)、適當增加SCSI通道上連接硬盤(pán)數、優(yōu)化應用對磁盤(pán)數據的訪(fǎng)問(wèn)方式等，可以大幅度提高SCSI總線(xiàn)的實(shí)際傳輸速度。尤其需要說(shuō)明的是，在同樣條件下，不同的磁盤(pán)訪(fǎng)問(wèn)方式下獲得的SCSI總線(xiàn)實(shí)際傳輸速度可以相差幾十倍，對應用的優(yōu)化是獲得高速存儲訪(fǎng)問(wèn)時(shí)必須關(guān)注的重點(diǎn)，而這卻常常被一些用戶(hù)所忽視。按4KB數據塊隨機訪(fǎng)問(wèn)6塊SCSI硬盤(pán)時(shí)，SCSI總線(xiàn)的實(shí)際訪(fǎng)問(wèn)速度為2.74MB/s，SCSI總線(xiàn)的工作效率僅為總線(xiàn)帶寬的1.7％；在完全不變的條件下，按256KB的數據塊對硬盤(pán)進(jìn)行順序讀寫(xiě)，SCSI總線(xiàn)的實(shí)際訪(fǎng)問(wèn)速度為141.2MB/s，SCSI總線(xiàn)的工作效率高達總線(xiàn)帶寬的88％。
隨著(zhù)傳輸速度的提高，信號傳輸過(guò)程中的信號衰減和干擾問(wèn)題顯得越來(lái)越突出，終結器在一定程度上可以起到降低信號波反射，改善信號質(zhì)量的作用。同時(shí)，LVD（Low-Voltage Differential）技術(shù)的應用也越來(lái)越多。LVD工作模式是和SE（Single-Ended）模式相對應的，它可以很好地抵抗傳輸干擾，延長(cháng)信號的傳輸距離。同時(shí)，Ultra 2 SCSI和Ultra 3 SCSI模式也通過(guò)采用專(zhuān)用的雙絞型SCSI電纜來(lái)提高信號傳輸的質(zhì)量。
在磁盤(pán)陣列的概念中，大容量硬盤(pán)并不是指單個(gè)硬盤(pán)容量大，而是指將單個(gè)硬盤(pán)通過(guò)RAID技術(shù)，按RAID 級別組合成更大容量的硬盤(pán)。所以在磁盤(pán)陣列技術(shù)中，RAID技術(shù)是比較關(guān)鍵的，同時(shí)，根據所選用的RAID級別的不同，得到的“大硬盤(pán)”的功能也有不同。
RAID是一項非常成熟的技術(shù)，但由于其價(jià)格比較昂貴，配置也不方便，缺少相對專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，所以應用并不十分普及。據統計，全世界75％的服務(wù)器系統目前沒(méi)有配置RAID。由于服務(wù)器存儲需求對數據安全性、擴展性等方面的要求越來(lái)越高，RAID市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)潛力巨大。RAID技術(shù)是一種工業(yè)標準，各廠(chǎng)商對RAID級別的定義也不盡相同。目前對RAID級別的定義可以獲得業(yè)界廣泛認同的只有4種，RAID 0、RAID 1、RAID 0＋1和RAID 5。
RAID 0是無(wú)數據冗余的存儲空間條帶化，具有低成本、極高讀寫(xiě)性能、高存儲空間利用率的RAID級別，適用于Video / Audio信號存儲、臨時(shí)文件的轉儲等對速度要求極其嚴格的特殊應用。但由于沒(méi)有數據冗余，其安全性大大降低，構成陣列的任何一塊硬盤(pán)損壞都將帶來(lái)數據災難性的損失。所以，在RAID 0中配置4塊以上的硬盤(pán)，對于一般應用來(lái)說(shuō)是不明智的。
RAID 1是兩塊硬盤(pán)數據完全鏡像，安全性好，技術(shù)簡(jiǎn)單，管理方便，讀寫(xiě)性能均好。但其無(wú)法擴展（單塊硬盤(pán)容量），數據空間浪費大，嚴格意義上說(shuō)，不應稱(chēng)之為“陣列”。
RAID 0＋1綜合了RAID 0和RAID 1的特點(diǎn)，獨立磁盤(pán)配置成RAID 0，兩套完整的RAID 0互相鏡像。它的讀寫(xiě)性能出色，安全性高，但構建陣列的成本投入大，數據空間利用率低，不能稱(chēng)之為經(jīng)濟高效的方案。
RAID 5是目前應用最廣泛的RAID技術(shù)。各塊獨立硬盤(pán)進(jìn)行條帶化分割，相同的條帶區進(jìn)行奇偶校驗（異或運算），校驗數據平均分布在每塊硬盤(pán)上。以n塊硬盤(pán)構建的RAID 5陣列可以有n－1塊硬盤(pán)的容量，存儲空間利用率非常高（見(jiàn)圖6）。任何一塊硬盤(pán)上數據丟失，均可以通過(guò)校驗數據推算出來(lái)。它和RAID 3最大的區別在于校驗數據是否平均分布到各塊硬盤(pán)上。RAID 5具有數據安全、讀寫(xiě)速度快，空間利用率高等優(yōu)點(diǎn)，應用非常廣泛，但不足之處是1塊硬盤(pán)出現故障以后，整個(gè)系統的性能大大降低。
對于RAID 1、RAID 0＋1、RAID 5陣列，配合熱插拔（也稱(chēng)熱可替換）技術(shù)，可以實(shí)現數據的在線(xiàn)恢復，即當RAID陣列中的任何一塊硬盤(pán)損壞時(shí)，不需要用戶(hù)關(guān)機或停止應用服務(wù)，就可以更換故障硬盤(pán)，修復系統，恢復數據，對實(shí)現HA（High Availability）高可用系統具有重要意義。
各廠(chǎng)商還在不斷推出各種RAID級別和標準。例如更高安全性的，從RAID控制器開(kāi)始鏡像的RAID；更快讀寫(xiě)速度的，為構成RAID的每塊硬盤(pán)配置CPU和Cache的RAID等等，但都不普及。用IDE硬盤(pán)構建RAID的技術(shù)是新出現的一個(gè)技術(shù)方向，對市場(chǎng)影響也較大，其突出優(yōu)點(diǎn)就是構建RAID陣列非常廉價(jià)。目前IDE RAID可以支持RAID 0、RAID 1和RAID 0＋1三個(gè)級別，最多支持4塊IDE硬盤(pán)。由于受IDE設備擴展性的限制，同時(shí)，也由于IDE設備也缺乏熱可替換的技術(shù)支持的原因，IDE RAID的應用還不多。
總之，發(fā)展是永恒的主題，在服務(wù)器存儲技術(shù)領(lǐng)域也不例外。一方面，一些巨頭廠(chǎng)商嘗試推出新的概念或標準，來(lái)領(lǐng)導服務(wù)器及存儲技術(shù)的發(fā)展方向，較有代表性的如Intel力推的IA-64架構及存儲概念；另一方面，致力于存儲的專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商以現有技術(shù)和工業(yè)標準為基礎，推動(dòng)SCSI、RAID、Fibre Channel等基于現有存儲技術(shù)和方案快速更新和發(fā)展。在市場(chǎng)經(jīng)濟條件下，檢驗技術(shù)發(fā)展的唯一標準是市場(chǎng)的認同。市場(chǎng)呼喚好的技術(shù)，而新的技術(shù)必須起到推動(dòng)市場(chǎng)向前發(fā)展作用時(shí)才能被廣泛接受和承認。隨著(zhù)高性能計算機市場(chǎng)的發(fā)展，高性能比、高可靠性、高安全性的存儲新技術(shù)也會(huì )不斷涌現。
現在市場(chǎng)上的磁盤(pán)陣列產(chǎn)品有很多，用戶(hù)在選擇磁盤(pán)陣列產(chǎn)品的過(guò)程中，也要根據自己的需求來(lái)進(jìn)行選擇，現在列舉幾個(gè)磁盤(pán)陣列產(chǎn)品，同時(shí)也為需要磁盤(pán)陣列產(chǎn)品的用戶(hù)提供一些選擇。表2列出了幾種磁盤(pán)陣列的主要技術(shù)指標。
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小知識：磁盤(pán)陣列的可靠性和可用性
可靠性，指的是硬盤(pán)在給定條件下發(fā)生故障的概率�？捎眯�，指的是硬盤(pán)在某種用途中可能用的時(shí)間。磁盤(pán)陣列可以改善硬盤(pán)系統的可靠性。從表3中可以看到RAID硬盤(pán)子系統與單個(gè)硬盤(pán)子系統的可靠性比較。
此外，在系統的可用性方面，單一硬盤(pán)系統的可用性比沒(méi)有數據冗余的磁盤(pán)陣列要好，而冗余磁盤(pán)陣列的可用性比單個(gè)硬盤(pán)要好得多。這是因為冗余磁盤(pán)陣列允許單個(gè)硬盤(pán)出錯，而繼續正常工作；一個(gè)硬盤(pán)故障后的系統恢復時(shí)間也大大縮短（與從磁帶恢復數據相比）；冗余磁盤(pán)陣列發(fā)生故障時(shí)，硬盤(pán)上的數據是故障當時(shí)的數據，替換后的硬盤(pán)也將包含故障時(shí)的數據。但是，要得到完全的容錯性能，計算機硬盤(pán)子系統的其它部件也必須有冗余。
作者: 你是電腦    時(shí)間: 2007-8-18 12:46
只是理論介紹,有沒(méi)有實(shí)際操作的視頻?
作者: jng111    時(shí)間: 2007-8-22 14:52
只要想學(xué)，沒(méi)有什么不可能



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