主機匯流排介面卡(host bus adapter --hba)處理從伺服器到儲存裝置的連線,也可以執行其他幾個角色。而乙個基本的hba提供連線到儲存,更先進的hba已經嵌入陣列控制器。當儲存在位於或連線到伺服器,它被稱為直接附加儲存(direct attached storage --das)。通過專用的外部陣列控制器管理的儲存裝置被稱為儲存區域網路(storage area network --san)連線的儲存。下圖顯示了乙個儲存子系統的基本構建塊。
連線到未邏輯分組的儲存網路的儲存裝置,被稱為jbod(just a bunch of disks/drives)。下圖顯示了乙個jbod的例子。作為單獨的物理磁碟驅動器,jbod可以直接被sql server訪問。只要記住,jbod不對故障提供任何保護。
儲存陣列控制器將磁碟分組到卷,即廉價磁碟的冗餘陣列(redundant arrays of independent disks--raid)。最簡單型別的無保護的raid集通常稱為磁碟分條(disk striping)或raid0。要理解raid 0集,想象乙個排成一排的四個磁碟驅動器。寫入乙個帶區集的資料將用少量的資料填補第乙個驅動,然後用相同量的資料填充每個後續的驅動器。下圖顯示了資料被寫入raid0磁碟子系統後的樣貌。每個資料帶區都是由一些相同的資料量組成。大多數raid系統允許使用者修改的資料帶區的大小。
級聯磁碟陣列類似條帶資料集,但載入資料的方法不同。你可以把級聯資料集看成是乙個串聯填充的磁碟驅動器群組。第一組被填充,然後第二組,依此類推。對比條帶化raid,下圖顯示了蛇形布局,瀑布模式的級聯磁碟陣列。級聯系統不一定缺乏資料保護。許多儲存陣列把不同型別的raid分層。乙個例子是,乙個系統把映象的物理磁碟結合到乙個級聯raid集。這種結合的系統提供了保護資料和按需增加容量的好處,因為每個新的級聯映象會被新增到整體raid集的結尾。
raid定義了兩種方式來提供故障保護:磁碟映象和奇偶產生(parity generation)。raid 1,通常被稱為磁碟映象,把資料放在分離的物理磁碟的對等部件上。如果乙個磁碟出現故障,陣列控制器會把資料從剩下的好磁碟映象到乙個新的替換磁碟。下圖詳細說明了映象和條帶化的頻繁組合。這個系統通常被稱為raid 1 + 0或簡稱raid 10。
儲存陣列使用一種異或(xor)數學計算來生成奇偶校驗資料。奇偶校驗使陣列通過把奇偶校驗資訊與分布在其餘磁碟上的資料相結合來重新建立丟失的資料。這種奇偶校驗資料,可以有效地利用你的容量,但以效能為代價,因為生成奇偶校驗資料所需要的異或計算是資源密集型的。許多不同的奇偶校驗raid配置已經確定。最常見的兩種型別是磁碟條帶奇偶校驗(raid 5)和磁碟條帶化的雙奇偶校驗(raid 6)。兩個例子示於圖4-6和圖4-7。raid 5可以防止乙個系統的單個磁碟驅動器故障。raid 6可以防止雙磁碟故障。raid 5和6提供磁碟故障保護,同時儘量減少致力於保護的容量。與raid1相比,它們消耗一半的可用儲存空間,以保護資料集集。
要建立奇偶校驗資訊,raid引擎讀取資料磁碟上的資料。這個資料是由異或運算計算入校驗。奇偶校驗資訊寫入到下乙個資料驅動器。通過每個後續的條帶計算,奇偶校驗資訊被轉移到乙個不同的驅動器,從而確保沒有任何單個驅動器故障導致災難性的資料丟失。raid 6生成兩個奇偶校驗塊並使每個奇偶校驗貫穿乙個不同的物理磁碟。這種雙重奇偶校驗系統可以防止雙磁碟驅動器故障。隨著磁碟驅動器變得越來越大,有乙個顯著的可能,即失敗的資料可以修復之前第二次失敗會發生。raid5和raid6在更大的磁碟驅動器集上會有更高的空間效率。使用七個資料驅動器和乙個奇偶校驗驅動器的raid5磁碟集,將消耗比使用三個資料驅動器和乙個奇偶校驗驅動器中的磁碟集相對較少的空間。
raid集的每乙個表示乙個故障域。也就是說,域內的故障影響整個寄存在給定的故障域的資料集。計算奇偶校驗位時,大型故障域也會產生效能代價。在有4個驅動器的raid5集中,只有三個資料驅動器被訪問,用於奇偶校驗計算。假定乙個8個磁碟的raid集,七個驅動器被訪問。
您可以將raid型別合併到相同的卷。條帶化或級聯多個raid 5磁碟集能夠在使用更小的故障域的同時增加乙個給定卷的潛在規模。帶區的映象卷被稱為raid 1 +0(或簡稱raid 10)。此raid結構以可用容量為代價,可以有非常好效能。許多儲存控制器監控raid集如何被訪問。使用raid 10資料集為例,傳送到指定的映象驅動器對的讀請求,會由有最少pending工作的驅動來提供服務。這種基於工作的訪問使raid集執行讀取比寫入快得多。在本章後面的磁碟驅動器效能部分,將介紹更多有關raid對i / o效能影響的細節。
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