JBOD表示一束磁盘。控制器将每个磁盘驱动器视为一个独立的磁盘来操作,所以每一个磁盘驱动器是一个独立的逻辑盘,JBOD不提供数据冗余。
(2)RAID0—磁盘条带化
这种技术称为“Stripping”,即将数据条带化,又称数据分块,即把数据分成若干相等大小的小块,并把它们写到阵列上不同的硬盘上,这种把数据分布在多个盘上,在读写时是以并行的方式对各硬盘同时进行操作。从理论上讲,其容量和数据传输率是单个硬盘的N倍。N为构成RAID0的硬盘总数。当然,若阵列控制器有多个硬盘通道时,对多个通道上的硬盘进行RAID0操作,I/O性能会更高。因此常用于图象,视频等领域,RAID0 I/O传输率较高,提供了高性能的数据访问,但是没有提供数据冗余。
逻辑盘
Block1 Block2 Block3 Block4 Block5 Block6 Block7 Block8 Block1 Block3 Block5 Block7 Block2 物理硬盘 物理硬盘
条带化 Block4 Block6 Block8
图 3-1 RAID0
(3)RAID1—磁盘镜像
即每个工作盘都有一个镜像盘,所以采用RAID1在磁盘阵列中必须有偶数个盘。每次写数据时必须同时写入镜像盘,读数据时只从工作盘读出,一旦工作盘发生故障立即转入镜像盘,从镜像盘中读出数据。当更换故障盘后,数据可以重构,恢复工作盘正确数据,这种阵列可靠性很高,但其有效容量减小到总容量一半以下,因此RAID1常用于对容错要求极严的应用场合,如财政、金融等领域。
逻辑盘
Block1 Block2 Block3 Block4 Block5 Block6Block7 Block8 Block1 Block2 Block3 Block4 镜像1 镜像2 镜像3 镜像4 物理硬盘 物理硬盘
镜像
图 3-2 RAID1
(4)RAID(0+1)—磁盘条带化和镜像
RAID(0+1)将RAID0和RAID1结合起来,同时具有条带化和数据镜像。由于RAID(0+1)采用了硬盘的全冗余,它允许多个硬盘故障,并且提高了数据的访问速度。
物理硬盘 逻辑盘
Block1 Block1 Block2 Block3 Block4 Block5 Block6 Block7 Block8 镜像1 镜像3 镜像5 镜像7 Block3 Block5 Block7 物理硬盘 条带化 Block2 Block4 Block6 Block8 镜像条带化 镜像2 镜像4 镜像6 镜像8
图 3-3 RAID(0+1)
注意:在LEC磁盘阵列中,如果多于2块磁盘被分配用于RAID1,那么控制器将自动采用RAID(0+1),而显示的是RAID1。
(5)RAID3—磁盘条带化并具有专用校验盘
RAID3采用了条带化技术并且具有专用的校验盘,一个硬盘驱动器被专门用于校验数据的存储。为单盘容错并行传输。即采用
Stripping技术将数据分块,对这些块进行异或校验,校验数据写到最后一块硬盘上。它的特点是有一个盘为校验盘,数据以位或字节的方式存于各盘(分散记录在组内相同扇区的各个硬盘上)。当一个硬盘发生故障,除故障盘外,写操作将继续对数据盘和校验盘进行操作。而读操作是通过对剩余数据盘和校验盘的异或计算重构故障盘上应有的数据来进行的。RAID3的优点是并行I/O传输和单盘容错,当一个硬盘驱动器出现故障时,控制器可以从专用校验硬盘驱动器上恢复/重新生成故障硬盘丢失的数据,具有很高可靠性。
逻辑盘
Block1 Block2 Block3 Block4 Block5 Block6 Block7 Block8 Block1 Block3 Block5 Block7 Block2 校验1,2 校验3,4 校验5,6 校验7,8 物理硬盘 物理硬盘
专用校验盘 条带化 Block4 Block6 Block8
图 3-4 RAID3
(6)RAID5—磁盘条带化并具有分布式校验
RAID5同RAID3类似,但是校验数据不是放在一个专用的校验硬盘上,而校验信息是分散在不同的硬盘驱动器上。是一种旋转奇偶校验独立存取的阵列方式,按某种规则把奇偶校验信息均匀地分布在阵列所属的硬盘上,所以在每块硬盘上,既有数据信息也有校验信息。这一改变解决了争用校验盘的问题,使得在同一组内并发进行多个写操作。所以RAID5即适用于大数据量的操作,也适用于各种事务处理,它是一种快速、大容量和容错分布合理的磁盘阵列。当有N块阵列盘时,用户空间为N-1块盘容量。当出现故障时,控制器可以从其他硬盘中恢复/重新生成故障硬盘的丢失数据。
逻辑盘
Block1 Block2 Block3 Block4 Block5 Block6 Block7 Block8 Block1 校验3,4 Block5 Block7 Block2 Block3 校验5,6 Block8 物理硬盘 物理硬盘 条带化和分布式校验 物理硬盘 校验1,2 Block4 Block6 校验7,8
图 3-5 RAID5
另外还有其他一些RAID级,由于不常使用或以被淘汰,这里不再赘述。
3.2 磁盘阵列的术语
(1)物理驱动器 Physical Drives
物理驱动器就是指在磁盘阵列中的物理硬盘,它连接到磁盘阵列的内部SCSI或FC-AL上。
物理硬盘 图 3-6 物理驱动器
(2) 逻辑驱动器 Logical Drives
在磁盘阵列中,将一些物理硬盘组合为一个逻辑驱动器或称为逻辑盘。逻辑盘对计算机来说就像一个本地的大硬盘。RAID级是在逻辑盘的基础上来设定的。
逻辑盘 物理硬盘
图 3-7 逻辑盘
(3) 逻辑卷 Logical Volume
逻辑卷的概念类似于逻辑盘。一个逻辑卷是由一个或多个逻辑盘组成,这些逻辑盘可以是相同的RAID级或不同的RAID级。逻辑卷可以最多被分为8个分区Partitions。对计算机来讲,它看到的是一个未分区的逻辑卷或是一个分区的逻辑卷的一个分区来作为一个物理硬盘。
物理硬盘 逻辑卷 逻辑盘 物理硬盘 逻辑盘 物理硬盘 逻辑盘
图 3-8 逻辑卷
(4)备用驱动器 Spare Drives
局部备用驱动器是一个分配给一个特定逻辑盘的空闲硬盘。当所分配的逻辑盘中的一个硬盘出现故障时,本地备用硬盘将成为该逻辑盘的成员,并且自动启动重建工作,恢复损坏的数据。