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发信人: ywwu@cis_nctu (alec), 信区: 'Computers'
标 题: RAID 1 - 5 的简介
发信站: 交大资科_BBS (Thu Feb 13 12:00:08 1997)
来 源: 140.134.28.51
先声明一下,我不是什麽高手,只是我在WWW上发现了这篇文章,是关於RAID 1 - 5的,
故就将它改编後POST出来给大家参考一下.
RAID 0 － 平行储存
RAID 0 提 出 以 磁 碟 机 阵 列 平 行 储 存 资 料 的 概 念 ， 它 使
用 数 颗 硬 碟 平 行 储 存 一 份 资 料 的 不 同 部 份 ， 一 般 的
作 法 是 将 待 储 存 的 资 料 以 特 定 长 度 的 区 块 为 单 位 加
以 分 割 ， 第 一 块 存 放 在 阵 列 的 第 一 颗 磁 碟 机 ， 第 二
块 存 放 在 阵 列 的 第 二 颗 磁 碟 机 ， 馀 依 此 类 推 ， 区 块
的 长 度 单 位 可 能 是 一 个 磁 区 、 磁 串 ( cluster ) 、 磁 轨 、
甚 至 一 整 个 磁 柱 ( cylinder ) 。
图 ~I:OS\RAID0~
RAID 0 磁碟机阵列
----- -----------------
| | <--> | Block0 ; Block3 |
| D | ------------ -----------------
| A | <--> | Disk | -----------------
| T | <--> | Controller | <--> | Block1 ; Block4 |
| A | ------------ -----------------
| | -----------------
----- <--> | Block2 ; Block5 |
-----------------
<图片>如 此 同 时 储 存 的 结 果 将 提 升 资 料 的 存 取 效 率 ，
提 升 的 倍 数 则 视 构 成 磁 碟 机 阵 列 的 硬 碟 个 数 而 定 ，
但 是 RAID 0 并 无 错 误 修 正 码 的 设 置 ， 因 此 ， 只 要 任 一
部 磁 碟 机 出 状 况 ， 则 所 有 资 料 可 能 都 将 付 之 一 炬 ，
对 於 资 料 反 而 更 加 没 有 保 障 。
RAID 0 在 Windows NT 即 是 所 谓 的 等 量 储 存 组 ( Stripe Set ) ，
Windows NT 的 工 作 站 版 及 伺 服 器 版 皆 允 许 使 用 者 以 普 通
的 磁 碟 机 建 立 无 错 误 修 正 的 等 量 储 存 组 ， 伺 服 器 版 则
进 一 步 提 供 具 同 位 ( parity ) 修 正 码 的 等 量 储 存 组 。
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RAID 1 － 磁碟机映射
RAID 1 提 出 磁 碟 机 映 射 ( Disk Mirror ) 概 念 以 保 障 资 料 ，
原 始 的 提 案 是 采 用 两 颗 容 量 相 同 的 磁 碟 机 储 存 同 一 份
资 料 ， 增 加 另 一 颗 硬 碟 储 存 相 同 的 资 料 可 保 障 其 中 一
颗 硬 碟 故 障 造 成 资 料 漏 失 的 风 险 ， Windows NT 则 允 许 使
用 者 以 相 同 容 量 的 硬 碟 分 割 建 立 磁 碟 机 映 射 ， 不 须 受
限 於 整 颗 硬 碟 容 量 的 大 小 ， 如 此 可 提 高 不 同 容 量 的 硬
碟 在 使 用 上 的 弹 性 ， 例 如 ， 用 户 可 购 买 较 大 容 量 的 硬
碟 ， 将 其 中 的 某 个 分 割 作 为 某 颗 硬 碟 的 映 射 ， 另 一 个
分 割 挪 做 其 它 用 途 。
图 ~I:OS\RAID1~
RAID 1 磁碟机映射
------------ -------
| | <- Read | Master |
| | Write -> --------
| Disk |
| Controller | --------
| | Write -> | Slave |
| | --------
------------
***若Master故障....***
------------ -------
| | | Master | <---不能用的
| | --------
| Disk |
| Controller | --------
| | <- Read | Slave |
| | Write -> --------
------------
<图片>RAID 1 在 Windows NT 即 是 所 谓 的 映 射 储 存 组 ( Mirror Set )
， 在 一 组 映 射 储 存 组 中 ， 我 们 尚 可 将 两 颗 磁 碟 机 分 别 接
至 不 同 的 磁 碟 机 控 制 卡 及 电 源 供 应 器 ， 如 此 可 降 低 因 控
制 卡 或 电 源 供 应 器 的 故 障 所 导 致 的 资 料 错 误 的 机 率 。
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RAID 2 － 位元容错平行储存
与 RAID 0 类 似 ， RAID 2 也 是 以 磁 碟 机 阵 列 平 行 储 存 资 料 ，
但 不 同 於 前 者 ， RAID 2 分 散 至 各 磁 碟 机 的 资 料 单 位 为 位
元 ， 而 非 RAID 0 的 大 区 块 方 式 ， 意 即 ， RAID 2 将 资 料 的 第
一 个 位 元 存 放 於 阵 列 的 第 一 颗 磁 碟 机 ， 第 二 个 位 元 存
放 於 阵 列 的 第 二 颗 磁 碟 机 ， 馀 依 此 类 推 ， 如 此 同 样 可
提 升 资 料 的 存 取 效 率 ， 和 RAID 0 相 较 下 ， 由 於 RAID 2 是 以
位 元 为 分 散 单 位 ， 所 以 每 此 读 写 动 作 都 将 牵 引 阵 列 内
所 有 的 磁 碟 机 同 时 读 写 。
RAID 2 也 使 用 数 部 额 外 的 磁 碟 机 储 存 错 误 修 正 码 或 同 位
( Parity ) 码 ， 以 此 提 升 资 料 的 失 误 容 忍 度 ， 每 增 加 一 部
额 外 的 磁 碟 机 即 表 示 该 磁 碟 机 阵 列 可 容 忍 的 磁 碟 机 故 障
机 数 又 增 加 一 部 ， 错 误 修 正 码 的 目 的 是 当 某 部 资 料 磁 碟
机 发 生 故 障 时 ， 尚 可 经 过 计 算 、 由 其 它 未 故 障 磁 碟 机 的
资 料 中 还 原 出 正 确 的 资 料 内 容 ， 可 还 原 的 程 度 则 视 错 误
修 正 磁 碟 机 个 数 占 全 部 磁 碟 机 数 目 的 比 例 而 定 。
举 个 简 单 的 例 子 ， 假 设 某 磁 碟 机 阵 列 内 含 9 部 磁 碟 机 ，
其 中 一 部 储 存 奇 同 位 位 元 ， 另 外 8 部 分 别 储 存 资 料 位 元
组 的 第 0 至 第 7 个 位 元 值 ， 奇 同 位 位 元 值 的 计 算 方 式 是
若 对 应 的 8 个 资 料 位 元 中 ， 有 奇 数 个 1 ， 则 同 位 位 元 值 即
为 1 ， 否 则 为 0 ， 若 当 中 负 责 储 存 某 资 料 位 元 的 磁 碟 机 发
生 故 障 ， 则 对 於 每 个 位 元 组 ， 磁 碟 机 控 制 卡 尚 可 由 其 馀
正 常 7 个 资 料 位 元 值 与 同 位 位 元 值 算 出 失 去 的 那 个 位 元 值
， 例 如 ， 原 本 的 某 个 资 料 位 元 组 以 二 进 位 表 示 为 11101101
， 其 中 有 偶 数 个 1 ， 所 以 其 奇 同 位 位 元 值 为 0 ， 若 阵 列 中
的 第 5 部 磁 碟 机 发 生 故 障 ， 使 得 该 位 元 组 变 成 11 ? 01101 ，
其 中 已 知 的 有 5 个 1 ， 因 为 同 位 位 元 是 0 ， 所 以 该 失 去 的
位 元 一 定 是 1 ， 除 了 奇 同 位 之 外 ， 也 有 采 用 偶 同 位 的 ， 偶
同 位 位 元 值 的 计 算 方 式 刚 好 与 奇 同 位 的 相 反 ， 一 般 随 机 存
取 记 忆 体 ( RAM ) 的 同 位 检 查 ( Parity Check ) 也 是 类 似 的 原 理 。
图 ~I:OS\RAID2~
RAID 2 磁碟机阵列
----- -------------
| | <--> | Bit0 ; Bit3 |
| D | ------------ --------------
| A | <--> | Disk | -------------
| T | <--> | Controller | <--> | Bit1 ; Bit4 |
| A | ------------ -------------
| | -------------
----- <--> | Bit2 ; Bit5 |
-------------
<图片>由 於 是 以 位 元 方 式 将 资 料 分 散 储 存 於 数 部 磁 碟 机 ，
普 通 的 磁 碟 机 控 制 卡 并 不 支 援 此 种 读 写 ， 尤 其 是 PC 的 控
制 卡 ， 所 以 为 达 到 RAID 2 的 要 求 ， 系 统 须 使 用 特 别 的 磁
碟 机 控 制 卡 ， 由 於 这 类 技 术 较 复 杂 、 昂 贵 ， 所 以 仅 可 见
於 大 型 电 脑 系 统 或 工 作 站 ， 个 人 电 脑 的 小 型 系 统 较 少 此
种 设 计 。
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RAID 3 － 大单位容错平行储存
RAID 3 与 RAID 0 、 2 相 似 ， 也 是 以 磁 碟 机 阵 列 平 行 储 存 资 料
， 但 不 同 RAID 2 的 是 ， RAID 3 分 散 至 各 磁 碟 机 的 资 料 单 位 不
限 制 在 位 元 ， 它 可 以 是 位 元 组 、 或 其 它 逻 辑 长 度 ， 其 中
以 位 元 组 较 常 见 ， 如 此 同 样 可 提 升 资 料 的 存 取 效 率 ， 由
於 是 以 位 元 或 位 元 组 等 小 量 资 料 为 分 散 单 位 ， 所 以 每 次
读 写 动 作 都 将 牵 引 阵 列 内 所 有 的 磁 碟 机 同 时 读 写 。
RAID 3 仅 以 一 部 专 职 磁 碟 机 储 存 错 误 修 正 码 或 同 位 码 ， 所
以 这 样 的 磁 碟 机 阵 列 可 容 忍 一 部 磁 碟 机 出 状 况 。
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RAID 4 － 改良式容错平行储存
RAID 0 的 缺 点 是 无 错 误 修 正 资 讯 ， RAID 2 及 RAID 3 的 缺 点 是 ，
无 论 资 料 量 多 寡 ， 其 每 次 读 写 都 将 牵 引 阵 列 内 所 有 的 磁 碟
机 同 时 动 作 ， 为 令 阵 列 内 所 有 的 磁 碟 机 可 同 时 各 别 进 行 不
同 的 读 写 ， 且 还 保 有 错 误 修 正 能 力 ， RAID 4 集 合 RAID 0 、 2 、
3 的 优 点 ， 将 分 散 於 各 磁 碟 机 的 资 料 区 块 长 度 提 升 为 作 业 系
统 层 次 的 传 输 单 位 ， 如 磁 区 或 磁 串 ， 如 此 ， 每 次 写 入 任 一
部 磁 碟 机 的 区 块 长 度 即 是 一 整 个 磁 区 或 磁 串 ， RAID 4 也 另 外
设 置 一 部 专 职 的 磁 碟 机 储 存 错 误 修 正 资 讯 ， 基 本 上 ， 我 们
可 将 RAID 1 看 成 是 RAID 4 的 一 个 特 例 。
图 ~I:OS\RAID4~
RAID 4 磁碟机阵列
----- -----------------
| | <--> | Block0 ; Block2 |
| D | ------------ -----------------
| A | <--> | Disk | -----------------
| T | <--> | Controller | <--> | Block1 ; Block3 |
| A | ------------ -----------------
| | -----------------
----- <--> | ECC0 ; ECC1 |
-----------------
<图片>RAID 4 的 优 点 是 ， 对 於 多 工 的 系 统 ， 数 个 工 作 可 同 时 读
取 磁 碟 机 阵 列 内 不 同 磁 碟 机 、 甚 至 不 同 磁 碟 机 之 不 同 磁 头
下 的 资 料 ， 但 此 项 优 点 仅 反 应 在 读 取 动 作 上 ， 因 为 仅 采 一
部 磁 碟 机 统 一 存 放 错 误 修 正 资 讯 ， 故 每 次 写 入 动 作 皆 会 牵
引 该 部 磁 碟 机 储 存 对 应 的 错 误 修 正 资 讯 ， 换 言 之 ， 数 个 工
作 可 同 时 读 取 磁 碟 机 阵 列 ， 但 同 时 仅 可 有 一 个 工 作 对 磁 碟
机 阵 列 进 行 写 入 。
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RAID 5 — 高效率容错平行储存
和 RAID 4 类 似 ， RAID 5 也 将 分 散 於 各 磁 碟 机 的 资 料 区 块 长 度
限 定 在 作 业 系 统 层 次 的 传 输 单 位 ， 如 磁 区 或 磁 串 ， 但 与 前
者 不 同 的 是 ， RAID 5 不 再 将 错 误 修 正 资 讯 存 放 於 同 一 部 磁
碟 机 ， 为 改 善 RAID 4 的 缺 点 ， RAID 5 将 错 误 修 正 资 讯 连 同 资
料 区 块 一 并 分 散 於 磁 碟 机 阵 列 中 的 各 个 磁 碟 机 ， 当 欲 写 入
磁 碟 机 阵 列 时 ， RAID 5 将 资 料 区 块 写 入 一 部 磁 碟 机 ， 同 时
更 新 另 一 部 磁 碟 机 的 错 误 修 正 码 ， 当 其 中 任 一 部 磁 碟 机 出
状 况 时 ， 失 去 的 资 料 尚 可 由 其 它 正 常 磁 碟 机 的 资 料 计 算 得 。
所 以 在 多 工 环 境 下 ， 若 磁 碟 机 阵 列 由 N 部 磁 碟 机 所 组 成 ，
则 RAID 5 的 设 计 允 许 最 多 N 个 工 作 同 时 读 取 该 磁 碟 机 阵 列 的
不 同 资 料 区 块 ， 在 写 入 方 面 ， 由 於 每 次 写 入 动 作 须 将 资 料
及 错 误 修 正 码 分 别 写 入 两 部 磁 碟 机 ， 因 此 最 多 允 许 N / 2 个
工 作 同 时 写 入 不 同 的 资 料 区 块 ， 和 RAID 4 只 允 许 一 个 工 作 同
时 写 入 磁 碟 机 阵 列 相 较 下 ， RAID 5 的 确 在 写 入 效 率 上 改 善 不
少 。
图 ~I:OS\RAID5~
RAID 5 磁碟机阵列
------------------------
<--> | Block0 ; ECC1 ; Block8 |
--------------- ------------------------
| | ------------------------
--- | | <--> | Block1 ; Block4 ; ECC2 |
| D | | Disk | ------------------------
| A | <--> | Controller(s) | --------------------------
| T | <--> | | <--> | Block2 ; Block5 ; Block9 |
| A | | | --------------------------
--- | | ---------------------------
--------------- <--> | Block3 ; Block6 ; Block10 |
---------------------------
------------------------
<--> |ECC0 ; Block7 ; Block11 |
------------------------
<图片>RAID 5 在 Windows NT 即 是 所 谓 的 同 位 码 等 量 储 存 组
( Stripe Set with Parity ) ， 仅 伺 服 器 版 提 供 此 等 级 的 服 务 ，
它 同 样 允 许 使 用 者 在 普 通 的 磁 碟 机 建 立 这 样 的 储 存 组 。
P.S.: 1. 若有什麽错误请各位大大帮忙更正.
2. 此文章原作者为沈文智先生.
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