RAID 4
RAID 4也使用一个校验磁盘,但和RAID 3不一样,如图:
RAID 4是以扇区作数据分段,各磁盘相同位置的分段形成一个校验磁盘分段(parity block),放在校验磁盘。这种方式可在不同的磁盘平行执行不同的读取命今,大幅提高磁 盘阵列的读取性能;但写入数据时,因受限于校验磁盘,同一时间只能作一次,启动所有 磁盘读取数据形成同一校验分段的所有数据分段,与要写入的数据做好校验计算再写 入。即使如此,小型档案的写入仍然比RAID 3要快,因其校验计算较简单而非作位(bit level)的计算;但校验磁盘形成RAID 4的瓶颈,降低了性能,因有RAID 5而使得RAID 4 较少使用。
RAID 5 RAID5避免了RAID 4的瓶颈,方法是不用校验磁盘而将校验数据以循环的方式放在每一 个磁盘中,如下图:
磁盘阵列的第一个磁盘分段是校验值,第二个磁盘至后一个磁盘再折回第一个磁盘的分 段是数据,然后第二个磁盘的分段是校验值,从第三个磁盘再折回第二个磁盘的分段是 数据,以此类推,直到放完为止。图中的第一个parity block是由A0,A1...,B1,B2计算 出来,第二个parity block是由B3,B4,...,C4,D0计算出来,也就是校验值是由各磁盘 同一位置的分段的数据所计算出来。这种方式能大幅增加小档案的存取性能,不但可同 时读取,甚至有可能同时执行多个写入的动作,如可写入数据到磁盘1而其parity block在磁盘2,同时写入数据到磁盘4而其parity block在磁盘1,这对联机交易处理 (OLTP,On-Line Transaction Processing)如银行系统、金融、股市等或大型数据库的 处理提供了最佳的解决方案(solution),因为这些应用的每一笔数据量小,磁盘输出入 频繁而且必须容错。
事实上RAID 5的性能并无如此理想,因为任何数据的修改,都要把同一parityblock的 所有数据读出来修改后,做完校验计算再写回去,也就是RMW cycle(Read-Modify-Write cycle,这个cycle没有包括校验计算);正因为牵一而动全身,所以: R:N(可同时读取所有磁盘) W:1(可同时写入磁盘数) S:N-1(利用率)
RAID 5的控制比较复杂,尤其是利用硬件对磁盘阵列的控制,因为这种方式的应用比其 他的RAID level要掌握更多的事情,有更多的输出入需求,既要速度快,又要处理数据, 计算校验值,做错误校正等,所以价格较高;其应用最好是OLTP,至于用于图像处理等, 不见得有最佳的性能。
2.磁盘阵列的额外容错功能：Spare or Standby driver
事实上容错功能已成为磁盘阵列最受青睐的特性,为了加强容错的功能以及使系统在磁 盘故障的情况下能迅速的重建数据,以维持系统的性能,一般的磁盘阵列系统都可使用 热备份(hot spare or hot standby driver)的功能,所谓热备份是在建立(configure) 磁盘阵列系统的时候,将其中一磁盘指定为后备磁盘,此一磁盘在平常并不操作,但若阵 列中某一磁盘发生故障时,磁盘阵列即以后备磁盘取代故障磁盘,并自动将故障磁盘的 数据重建(rebuild)在后备磁盘之上,因为反应快速,加上快取内存减少了磁盘的存取, 所以数据重建很快即可完成,对系统的性能影响很小。对于要求不停机的大型数据处理 中心或控制中心而言,热备份更是一项重要的功能,因为可避免晚间或无人值守时发生 磁盘故障所引起的种种不便。
另一个额外的容错功能是坏扇区转移(bad sector reassignment)。坏扇区是磁盘故障 的主要原因,通常磁盘在读写时发生坏扇区的情况即表示此磁盘故障,不能再作读写,甚 至有很多系统会因为不能完成读写的动作而死机,但若因为某一扇区的损坏而使工作不 能完成或要更换磁盘,则使得系统性能大打折扣,而系统的维护成本也未免太高了。坏扇 区转移是当磁盘阵列系统发现磁盘有坏扇区时,以另一空白且无故障的扇区取代该扇区, 以延长磁盘的使用寿命,减少坏磁盘的发生率以及系统的维护成本。所以坏扇区转移功 能使磁盘阵列具有更好的容错性,同时使整个系统有最好的成本效益比。其他如可外接 电池备援磁盘阵列的快取内存,以避免突然断电时数据尚未写回磁盘而损失;或在RAID 1时作写入一致性的检查等,虽是小技术,但亦不可忽视。
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