RAID5

 

RAID5避免了RAID4的瓶頸,方法是不用校驗磁盤而將校驗數據以循環的方式放在每一個磁盤中,磁盤陣列的第一個磁盤分段是校驗值,第二個磁盤至后一個磁盤再折回第一個磁盤的分段是數據,然后第二個磁盤的分段是校驗值,從第三個磁盤再折回第二個磁盤的分段是數據,以此類推,直到放完為止。第一個parityblock是由A0,A1...,B1,B2計算出來,第二個parityblock是由B3,B4,...,C4,D0計算出來,也就是校驗值是由各磁盤同一位置的分段的數據所計算出來。這種方式能大幅增加小檔案的存取性能,不但可同時讀取,甚至有可能同時執行多個寫入的動作,如可寫入數據到磁盤1而其parityblock在磁盤2,同時寫入數據到磁盤4而其parityblock在磁盤1,這對聯機交易處理(OLTP,On-LineTransactionProcessing)如銀行系統、金融、股市等或大型數據庫的處理提供了最佳的解決方案(solution),因為這些應用的每一筆數據量小,磁盤輸出入頻繁而且必須容錯。

 

事實上RAID5的性能并無如此理想,因為任何數據的修改,都要把同一parityblock的所有數據讀出來修改后,做完校驗計算再寫回去,也就是RMWcycle(Read-Modify-Writecycle,這個cycle沒有包括校驗計算);正因為牽一而動全身,所以:

R:N(可同時讀取所有磁盤)

W:1(可同時寫入磁盤數)

S:N-1(利用率)

 

RAID5的控制比較復雜,尤其是利用硬件對磁盤陣列的控制,因為這種方式的應用比其他的RAIDlevel要掌握更多的事情,有更多的輸出入需求,既要速度快,又要處理數據,計算校驗值,做錯誤校正等,所以價格較高;其應用最好是OLTP,至于用于圖像處理等,不見得有最佳的性能。

 

2.磁盤陣列的額外容錯功能：SpareorStandbydriver事實上容錯功能已成為磁盤陣列最受青睞的特性,為了加強容錯的功能以及使系統在磁盤故障的情況下能迅速的重建數據,以維持系統的性能,一般的磁盤陣列系統都可使用熱備份(hotspareorhotstandbydriver)的功能,所謂熱備份是在建立(configure)磁盤陣列系統的時候,將其中一磁盤指定為后備磁盤,此一磁盤在平常并不操作,但若陣列中某一磁盤發生故障時,磁盤陣列即以后備磁盤取代故障磁盤,并自動將故障磁盤的數據重建(rebuild)在后備磁盤之上,因為反應快速,加上快取內存減少了磁盤的存取,所以數據重建很快即可完成,對系統的性能影響很小。對于要求不停機的大型數據處理中心或控制中心而言,熱備份更是一項重要的功能,因為可避免晚間或無人值守時發生

磁盤故障所引起的種種不便。

 

另一個額外的容錯功能是壞扇區轉移(badsectorreassignment)。壞扇區是磁盤故障的主要原因,通常磁盤在讀寫時發生壞扇區的情況即表示此磁盤故障,不能再作讀寫,甚至有很多系統會因為不能完成讀寫的動作而死機,但若因為某一扇區的損壞而使工作不能完成或要更換磁盤,則使得系統性能大打折扣,而系統的維護成本也未免太高了。壞扇區轉移是當磁盤陣列系統發現磁盤有壞扇區時,以另一空白且無故障的扇區取代該扇區,以延長磁盤的使用壽命,減少壞磁盤的發生率以及系統的維護成本。所以壞扇區轉移功

能使磁盤陣列具有更好的容錯性,同時使整個系統有最好的成本效益比。其他如可外接電池備援磁盤陣列的快取內存,以避免突然斷電時數據尚未寫回磁盤而損失;或在RAID1時作寫入一致性的檢查等,雖是小技術,但亦不可忽視。

 

3.硬件磁盤陣列還是軟件磁盤陣列

 

市面上有所謂硬件磁盤陣列與軟件磁盤陣列之分,因為軟件磁盤陣列是使用一塊SCSI卡與磁盤連接,一般用戶誤以為是硬件磁盤陣列。以上所述主要是針對硬件磁盤陣列,其與軟件磁盤陣列有幾個最大的區別:l一個完整的磁盤陣列硬件與系統相接。

 

l內置CPU,與主機并行運作,所有的I/O都在磁盤陣列中完成,減輕主機的工作負載,增加系統整體性能。l有卓越的總線主控(busmastering)及DMA(DirectMemoryAccess)能力,加速數據的存取及傳輸性能。l與快取內存結合在一起,不但增加數據的存取及傳輸性能,更因減少對磁盤的存取而增加磁盤的壽命。l能充份利用硬件的特性,反應快速。

 

軟件磁盤陣列是一個程序,在主機執行,透過一塊SCSI卡與磁盤相接形成陣列,它最大的優點是便宜,因為沒有硬件成本(包括研發、生產、維護等),而SCSI卡很便宜(亦有的軟件磁盤陣列使用指定的很貴的SCSI卡);它最大的缺點是使主機多了很多進程(process),增加了主機的負擔,尤其是輸出入需求量大的系統。目前市面上的磁盤陣列系統大部份是硬件磁盤陣列,軟件磁盤陣列較少。

 

4.磁盤陣列卡還是磁盤陣列控制器

 

磁盤陣列控制卡一般用于小系統，供單機使用。與主機共用電源，在關閉主機電源時存在丟失Cache中的數據的的危險。磁盤陣列控制卡只有常用總線方式的接口，其驅動程序與主機、主機所用的操作系統都有關系，有軟、硬件兼容性問題并潛在地增加了系統的不安定因素。在更換磁盤陣列卡時要冒磁盤損壞，資料失落，隨時停機的風險數據恢復。

 

獨立式磁盤陣列控制一般用于較大型系統,可分為兩種：

 

單通道磁盤陣列和多通道式磁盤陣列，單通道磁盤陣列只能接一臺主機，有很大的擴充限制。多通道磁盤陣列可接多個系統同時使用,以群集(cluster)的方式共用磁盤陣列,這使內接式陣列控制及單接式磁盤陣列無用武之地。目前多數獨立形式的磁盤陣列子系統，其本身與主機系統的硬件及操作環境.