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磁盤陣列技術

2013-11-13 21:04:45 來源:華軍數據恢復 作者:網站管理員 閱讀:

Array:陣列
磁盤陣列模式是把幾個磁盤的存儲空間整合起來,形成一個大的單一連續的存儲空間。NetRAID控制器利用它的SCSI通道可以把多個磁盤組合成一個磁盤陣列。簡單的說,陣列就是由多個磁盤組成,并行工作的磁盤系統。需要注意的是作為熱備用的磁盤是不能添加到陣列中的。
Array Spanning:陣列跨越
陣列跨越是把2個,3個或4個磁盤陣列中的存儲空間進行再次整合,形成一個具有單一連續存儲空間的邏輯驅動器的過程。NetRAID控制器可以跨越連續的幾個陣列,但每個陣列必需由相同數量的磁盤組成,并且這幾個陣列必需具有相同的RAID級別。就是說,跨越陣列是對已經形成了的幾個陣列進行再一次的組合,RAID 1,RAID 3和RAID 5跨越陣列后分別形成了RAID 10,RAID 30和RAID 50。
Cache Policy:高速緩存策略
NetRAID控制器具有兩種高速緩存策略,分別為Cached I/O(緩存I/O)和Direct I/O(直接I/O)。緩存I/O總是采用讀取和寫入策略,讀取的時候常常是隨意的進行緩存。直接I/O在讀取新的數據時總是采用直接從磁盤讀出的方法,如果一個數據單元被反復地讀取,那么將選擇一種適中的讀取策略,并且讀取的數據將被緩存起來。只有當讀取的數據重復地被訪問時,數據才會進入緩存,而在完全隨機讀取狀態下,是不會有數據進入緩存的。
Capacity Expansion:容量擴展
在微軟的Windows NT,2000或Novell公司的NetWare 4.2,5操作系統下,可以在線增加目前卷的容量。在Windows 2000或NetWare 5系統下,準備在線擴容時,要禁用虛擬容量選項。而在Windows NT或NetWare 4.2系統下,要使虛擬容量選項可用才能進行在線擴容。
在NetRAID控制器的快速配置工具中,設置虛擬容量選項為可用時,控制器將建立虛擬磁盤空間,然后卷能通過重構把增加的物理磁盤擴展到虛擬空間中去。重構操作只能在單一陣列中的唯一邏輯驅動器上才可以運行,你不能在跨越陣列中使用在線擴容。
Channel:通道
在兩個磁盤控制器之間傳送數據和控制信息的電通路。
Format:格式化
在物理驅動器(硬盤)的所有數據區上寫零的操作過程,格式化是一種純物理操作,同時對硬盤介質做一致性檢測,并且標記出不可讀和壞的扇區。由于大部分硬盤在出廠時已經格式化過,所以只有在硬盤介質產生錯誤時才需要進行格式化。
Hot Spare:熱備用
當一個正在使用的磁盤發生故障后,一個空閑、加電并待機的磁盤將馬上代替此故障盤,此方法就是熱備用。熱備用磁盤上不存儲任何的用戶數據,最多可以有8個磁盤作為熱備用磁盤。一個熱備用磁盤可以專屬于一個單一的冗余陣列或者它也可以是整個陣列熱備用磁盤池中的一部分。而在某個特定的陣列中,只能有一個熱備用磁盤。
當磁盤發生故障時,控制器的固件能自動的用熱備用磁盤代替故障磁盤,并通過算法把原來儲存在故障磁盤上的數據重建到熱備用磁盤上。數據只能從帶有冗余的邏輯驅動器上進行重建(除了RAID 0以外),并且熱備用磁盤必須有足夠多的容量。系統管理員可以更換發生故障的磁盤,并把更換后的磁盤指定為新的熱備用磁盤。
Hot swap Disk Module:熱交換磁盤模式
熱交換模式允許系統管理員在服務器不斷電和不中止網絡服務的情況下更換發生故障的磁盤驅動器。由于所有的供電和電纜連線都集成在服務器的底板上,所以熱交換模式可以直接把磁盤從驅動器籠子的插槽中拔除,操作非常簡單。然后把替換的熱交換磁盤插入到插槽中即可。熱交換技術僅僅在RAID 1,3,5,10,30和50的配置情況下才可以工作。
I2O(Intelligent Input/Output):智能輸入輸出
智能輸入輸出是一種工業標準,輸入輸出子系統的體系結構完全獨立于網絡操作系統,并不需要外部設備的支持。I2O使用的驅動程序可以分為操作系統服務模塊(operating system services module,OSMs)和硬件驅動模塊(hardware device modules,HDMs)。
Initialization:初始化
在邏輯驅動器的數據區上寫零的操作過程,并且生成相應的奇偶位,使邏輯驅動器處于就緒狀態。初始化將刪除以前的數據并產生奇偶校驗,所以邏輯驅動器在此過程中將一并進行一致性檢測。沒有經過初始化的陣列是不能使用的,因為還沒有生成奇偶區,陣列會產生一致性檢測錯誤。
IOP(I/O Processor):輸入輸出處理器
輸入輸出處理器是NetRAID控制器的指令中心,實現包括命令處理,PCI和SCSI總線的數據傳輸,RAID的處理,磁盤驅動器重建,高速緩存的管理和錯誤恢復等功能。
Logical Drive:邏輯驅動器
陣列中的虛擬驅動器,它可以占用一個以上的物理磁盤。邏輯驅動器把陣列或跨越陣列中的磁盤分割成了連續的存儲空間,而這些存儲空間分布在陣列中的所有磁盤上。NetRAID控制器能設置最多8個不同容量大小的邏輯驅動器,而每個陣列中至少要設置一個邏輯驅動器。輸入輸出操作只能在邏輯驅動器處于在線的狀態下才運行。
Logical Volume:邏輯卷
由邏輯磁盤形成的虛擬盤,也可稱為磁盤分區。
Mirroring:鏡像
冗余的一種類型,一個磁盤上的數據在另一個磁盤上存在一個完全相同的副本即為鏡像。RAID 1和RAID 10使用的就是鏡像。

Parity:奇偶校驗位
在數據存儲和傳輸中,字節中額外增加一個比特位,用來檢驗錯誤。它常常是從兩個或更多的原始數據中產生一個冗余數據,冗余數據可以從一個原始數據中進行重建。不過,奇偶校驗數據并不是對原始數據的完全復制。
在RAID中,這種方法可以應用到陣列中的所有磁盤驅動器上。奇偶校驗位還可以組成專用的奇偶校驗方式,在專用奇偶校驗中,奇偶校驗數據可分布在系統中所有的磁盤上。如果一個磁盤發生故障,可以通過其它磁盤上的數據和奇偶校驗數據重建出這個故障磁盤上的數據。
Power Fail Safeguard:掉電保護
當此項設置為可用時,在重構過程中(非重建),所有的數據將一直保存在磁盤上,直到重構完成后才刪除。這樣如果在重構過程中發生掉電,將不會發生數據丟失的危險情況。
RAID:獨立冗余磁盤陣列
獨立冗余磁盤陣列最初叫做廉價冗余磁盤陣列(Redundant Array of Inexpensive Disks),它是由多個小容量、獨立的硬盤組成的陣列,而陣列綜合的性能可以超過單一昂貴大容量硬盤(SLED)的性能。由于是對多個磁盤并行操作,所以RAID磁盤子系統與單一磁盤相比它的輸入輸出性能得到了提高。服務器會把RAID陣列看成一個單一的存儲單元,并對幾個磁盤同時訪問,所以提高了輸入輸出的速率。
RAID Levels:RAID級別
RAID級別為不同冗余類型在邏輯驅動器上的應用。它可以提高邏輯驅動器的故障容許度和性能,但也會減少邏輯驅動器的可用容量,每個邏輯驅動器都必須指定一個RAID級別。
RAID 1,3和5的邏輯驅動器使用了單一的陣列,附表1描述了它們的具體情況。簡單地說,RAID 0是沒有冗余,它可由一個或多個物理驅動器組成;RAID 1是鏡像冗余,它在一個陣列中需要兩個物理驅動器;RAID 3為專用奇偶校驗冗余,即所有的冗余數據都存儲在一個專用的磁盤上,一個陣列至少由三個物理驅動器組成;RAID 5為分散奇偶校驗冗余,即陣列中的冗余數據分散存儲在陣列中所有磁盤上,它的一個陣列中至少需要三個物理驅動器。
RAID 10,30和50是邏輯驅動器跨越陣列而組成的。附表2描述了跨越磁盤陣列的情況。
Read Policy:讀取策略
NetRAID控制器提供了三種讀取策略,分別為Read-Ahead(預讀),Normal(標準)和Adaptive(適中)。
預讀是在運行中,控制器不斷的提前讀取未被請求的數據,把它存儲在內存中,并期望這些數據能被使用。預讀可以更快的提供連續數據,當訪問的是隨機數據時效果就不佳了。
標準策略不使用預讀的方法,當讀取的數據大部分為隨機數據時,這個策略是最有效的。
適中策略是當訪問的最后兩個磁盤上的數據存儲在連續扇區上時,將采用預讀的方法。
Ready State:就緒狀態
就緒狀態是一個可用的硬盤,它即不在線也不是熱備用盤,并可以添加到任一個陣列中或者指定為熱備用盤的這種硬盤狀態。
Rebuild:重建
在RAID 1,3,5,10,30或50陣列中把一個故障盤上的所有數據再生到替換磁盤上的過程。磁盤重建過程中邏輯驅動器通常不會中斷對其數據的訪問請求。
Rebuild Rate:重建率
重建操作過程的速度。每個控制器都分配了重建率,它反映的是在重建操作中IOP資源使用的百分比。
Reconstruct:重構
在改變RAID級別后,對邏輯驅動器上的數據重新整理的過程。
SCSI Disk Status:SCSI磁盤狀態
SCSI磁盤(物理驅動器)可以有以下五種狀態,分別為Ready(就緒),未配置的加電可操作磁盤;Online(在線),配置過的加電可操作磁盤;Hot Spare(熱備用),當一個磁盤出現故障時,準備使用的加電待用磁盤;Failed(故障),磁盤發生錯誤導致失效或用戶利用NetRAID控制器實用程序使驅動器脫機的狀態;Rebuilding(重建),磁盤正處于從一個或幾個關鍵性邏輯驅動器上恢復數據的過程中。
Stripe Size:條帶容量
在每個磁盤上連續寫入數據的總量,也稱作“條帶深度”。你可以指定每個邏輯驅動器的條帶容量從2KB,4KB,8KB一直到128KB。為了獲得更高的性能,要選擇條帶的容量等于或小于操作系統的簇的大小。大容量的條帶會產生更高的讀取性能,尤其在讀取連續數據的時候。而讀取隨機數據的時候,最好設定條帶的容量小一點。如果指定128KB的條帶將需要8MB內存。
Striping:條帶化
條帶化是把連續的數據分割成相同大小的數據塊,把每段數據分別寫入到陣列中不同磁盤上的方法。此技術非常有用,它比單個磁盤所能提供的讀寫速度要快的多,當數據從第一個磁盤上傳輸完后,第二個磁盤就能確定下一段數據。數據條帶化正在一些現代數據庫和某些RAID硬件設備中得到廣泛應用。
Virtual Sizing:虛擬容量
當此設置生效后,對一個邏輯驅動器來說,控制器將報告邏輯驅動器的容量比實際的物理容量要大的多。“虛擬”空間可以允許在線擴容。
Write policy:寫入策略
當處理器向磁盤上寫入數據的時候,數據先被寫入高速緩存中,并認為處理器有可能馬上再次讀取它。NetRAID有兩種如下的寫入策略:
Write Back(回寫),在回寫狀態下,數據只有在要被從高速緩存中清除時才寫到磁盤上。隨著主存讀取的數據增加,回寫需要開始從高速緩存中向磁盤上寫數據,并把更新的數據寫入高速緩存中。由于一個數據可能會被寫入高速緩存中許多次,而沒有進行磁盤存取,所以回寫的效率非常高。
Write Through(完全寫入),在完全寫入狀態下,數據在輸入到高速緩存時,它同時也被寫到磁盤上。因為數據已經復制到磁盤上,所以在高速緩存中可以直接更改要替換的數據,因此完全寫入要比回寫簡單的多。

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