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RAID帶來的性能增長(一)

2013-12-23 09:20:37 來源:華軍數據恢復 作者:網站管理員 閱讀:

 RAID一個最重要的概念即磁盤分塊。磁盤分塊的基本思想是:通過將操作分散到各個不同的磁盤驅動器中,使主機I/O控制器能夠處理更多的操作,這是在單個磁盤驅動器下所不能達到的。


目前,用于RAID機柜中的分塊陣列基本上有兩種:
并行訪問分塊陣列。
獨立訪問分塊陣列。

雖然這兩種分塊陣列都提供性能優勢,但對于不同的數據和應用,需要加以選擇和優化。我們現在將探討這兩種技術,并對它們進行比較。

1.并行訪問分塊陣列

并行訪問分塊陣列的工作原理是:同步成員磁盤驅動器中的轉動介質,取得單個的I/O請求,在每一個成員磁盤驅動器上執行相等的、短時的I/O操作。使用這個方式,每個I/O請求都被立即發往多個成員磁盤的盤片。

為了并行分塊能夠正常工作,陣列中的每一個驅動器必須精確地工作:磁盤臂要以同樣的速度轉動,且陣列中的所有驅動器的轉動速度要保持一致,驅動器的電子學部分必須能夠處理命令,并以同樣的速度讀/寫緩沖區。一般而言,并行訪問的分塊陣列相對昂貴,且難于設計和管理。
并行分塊在成員驅動器上的寫過程,圖中的陣列有4個成員驅動器,即驅動器1到驅動器4,圖中給出了5個不同時間的各驅動器的狀態,從t=0到t=4,它們都以同樣的轉動頻率轉動。

1)在時間t=0,所傳輸的第一塊數據被寫入驅動器1的緩沖區,其他的驅動器的緩沖區處于準備好狀態。

2)在時間t=1,所傳輸的第二塊數據被寫入驅動器2的緩沖區,驅動器1開始對磁盤執行寫操作,所有其他緩沖區準備好。

3)在時間t=2,所傳輸的第三塊數據被寫入驅動器3的緩沖區,驅動器1已經結束磁盤寫操作,驅動器2開始磁盤寫操作,驅動器4緩沖區就緒。

4)在時間t=3,所傳輸的第四塊數據被寫入驅動器4的緩沖區,驅動器1就緒,驅動器2結束寫操作,驅動器3緩沖開始磁盤寫操作。

5)在時間t=4,驅動器1再次接收寫操作,驅動器2準備就緒,驅動器3緩沖區結束寫操作,驅動器4緩沖開始執行寫操作。依照上述步驟,數據傳輸繼續進行,直到不再有數據傳輸為止,然后,接受下一個操作。

2.并行訪問分塊陣列的應用

對于以長時間順序訪問數據為特征的應用,并行訪問分塊陣列能很好地工作,像前面章節所討論的,這些應用也能從預先讀緩存技術中獲益:
對于大的順序訪問文件所提供的文件服務。
多媒體:音頻和視頻。
電影和圖形處理、動畫。
CAD。
數據倉庫。

在I/O事務處理量很高的環境下,由于陣列每次只處理單一的I/O操作,因而它們的效果不夠好。雖然并行訪問陣列可能加快單個事務處理的速度,但操作不能重疊進行。通過同步成員磁盤的轉動,并行訪問陣列可以減少一些轉動延遲,但轉動延遲仍然是影響系統性能的原因,即當操作開始時,必須等待陣列中的第一個磁盤正確定位。更為重要的是并行訪問陣列并沒有緩解尋道時間的延遲,事實上,因為在操作開始之前,所有的成員磁盤都需要設置它們的磁盤臂,所以并行訪問陣列可能比單個磁盤更慢。
 
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