磁盤陣列

　　磁盤陣列是由很多價格較便宜的磁盤，組合成一個容量巨大的磁盤組，利用個別磁盤提供數據所產生加成效果提升整個磁盤系統效能。利用這項技術，將數據切割成許多區段，分別存放在各個硬盤上。

　　磁盤陣列還能利用同位檢查（Parity Check）的觀念，在數組中任意一個硬盤故障時，仍可讀出數據，在數據重構時，將數據經計算后重新置入新硬盤中。

　　簡介

　　由加利福尼亞大學伯克利分校（University of California-Berkeley）在1988年，發表的文章：“A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”。文章中，談到了RAID這個詞匯，而且定義了RAID的5層級。伯克利大學研究目的是反應當時CPU快速的性能。CPU效能每年大約成長30～50%，而硬磁機只能成長約7%。研究小組希望能找出一種新的技術，在短期內，立即提升效能來平衡計算機的運算能力。在當時，柏克萊研究小組的主要研究目的是效能與成本。另外，研究小組也設計出容錯（fault-tolerance），邏輯數據備份（logical data redundancy），而產生了RAID理論。研究初期，便宜（Inexpensive）的磁盤也是主要的重點，但后來發現，大量便宜磁盤組合并不能適用于現實的生產環境，后來Inexpensive被改為independent，許多獨立的磁盤組。獨立磁盤冗余陣列（RAID，redundant array of independent disks）是把相同的數據存儲在多個硬盤的不同的地方（因此，冗余地）的方法。通過把數據放在多個硬盤上，輸入輸出操作能以平衡的方式交疊，改良性能。因為多個硬盤增加了平均故障間隔時間（MTBF），儲存冗余數據也增加了容錯。

　　分類

　　磁盤陣列其樣式有三種，一是外接式磁盤陣列柜、二是內接式磁盤陣列卡，三是利用軟件來仿真。外接式磁盤陣列柜最常被使用大型服務器上，具可熱交換（Hot Swap）的特性，不過這類產品的價格都很貴。內接式磁盤陣列卡，因為價格便宜，但需要較高的安裝技術，適合技術人員使用操作。硬件陣列能夠提供在線擴容、動態修改陣列級別、自動數據恢復、驅動器漫游、超高速緩沖等功能。它能提供性能、數據保護、可靠性、可用性和可管理性的解決方案。陣列卡專用的處理單元來進行操作。利用軟件仿真的方式，是指通過網絡操作系統自身提供的磁盤管理功能將連接的普通SCSI卡上的多塊硬盤配置成邏輯盤，組成陣列。軟件陣列可以提供數據冗余功能，但是磁盤子系統的性能會有所降低，有的降低幅度還比較大，達30%左右。因此會拖累機器的速度，不適合大數據流量的服務器。

　　原理

　　磁盤陣列作為獨立系統在主機外直連或通過網絡與主機相連。磁盤陣列有多個端口可以被不同主機或不同端口連接。一個主機連接陣列的不同端口可提升傳輸速度。和當時PC用單磁盤內部集成緩存一樣，在磁盤陣列內部為加快與主機交互速度，都帶有一定量的緩沖存儲器。主機與磁盤陣列的緩存交互，緩存與具體的磁盤交互數據。在應用中，有部分常用的數據是需要經常讀取的，磁盤陣列根據內部的算法，查找出這些經常讀取的數據，存儲在緩存中，加快主機讀取這些數據的速度，而對于其他緩存中沒有的數據，主機要讀取，則由陣列從磁盤上直接讀取傳輸給主機。對于主機寫入的數據，只寫在緩存中，主機可以立即完成寫操作。然后由緩存再慢慢寫入磁盤。