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2018年下半年 上午试卷 综合知识
第 36 题
知识点 磁盘阵列技术   磁盘   磁盘阵列   容错  
关键词 磁盘阵列   服务器   容错   数据   硬盘   磁盘  
章/节 信息系统数据资源备份  
 
 
服务器有三块硬盘,当磁盘阵列中有一个磁盘失效时,磁盘阵列可以从其他的两个磁盘对应数据中算出已丢失的数据,这种容错技术采用的是(36)。
 
  A.  RAID0
 
  B.  RAID1
 
  C.  RAID5
 
  D.  RAID 10
 
 




 
 
相关试题     常用备份相关技术 

  第36题    2019年下半年  
关于RAID10的描述,不正确的是:(36)。

 
知识点讲解
· 磁盘阵列技术
· 磁盘
· 磁盘阵列
· 容错
 
        磁盘阵列技术
        磁盘阵列简称RAID(Redundant Array of Independent Disk),是由很多价格较便宜的磁盘,组合成一个容量巨大的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。
        过去十几年来,CPU的处理速度增加了50多倍,内存的访问速度也大幅增加,而数据存储装置(主要是指磁盘)的访问速度只增加了3~4倍,形成计算机系统的瓶颈。1987年,加利福尼亚大学伯克利分校提出了磁盘阵列的概念,并设计出容错、逻辑数据备份等,从而产生了RAID理论。
        磁盘阵列中针对不同的应用使用的不同技术,称为RAID等级,每一个等级代表一种技术,等级并不代表技术的高低。目前业界最经常应用的RAID等级是RAID0、RAID1、RAID5或者这些技术的组合,如RAID0+1或RAID1+0或RAID5+3。选择哪一种RAID技术取决于用户的操作环境及应用需求,部分RAID技术性能比较如下表所示。
        
        RAID常用级别的比较
        续表
        RAID 10和RAID 01的区别。RAID 10和RAID 01是两种逻辑方式不同的组合。RAID 10是先镜像后条带,即先将硬盘纵向作镜像,然后再横向作条带。在这种情况下,只要不是同一个镜像组中的几块硬盘同时坏掉,RAID组都不会崩溃。即同一个镜像组的硬盘不能同时坏掉。
        RAID 01是先条带后镜像,即先将硬盘横向作条带,然后再纵向作镜像。在这种情况下,只要不是两个条带上同时有硬盘坏掉,则整个RAID组都不会崩溃。不管发生介质损坏的两块硬盘是否是镜像盘。即不同条带组的硬盘不能同时坏掉。
        RAID 10和RAID 01在性能上基本相同,但RAID 01发生故障的概率要大于RAID 10。所以一般情况下都选择RAID 10。
        要实现RAID0,如下图所示,必须要有两个或两个以上磁盘驱动器。RAID0是把所有的磁盘并联起来成为一个大的磁盘组,其容量为所有属于这个组的磁盘的总和。所有数据的存取均以并行分割方式进行。由于所有存取的数据均以平衡方式存取到整组磁盘里,存取的速度非常快。磁盘数量越多的RAID0阵列,其存取的速度就越快。缺点在于它和普通磁盘一样没有数据差错控制,如果一个驱动器中的数据发生错误,不能利用其他磁盘的数据重组还原回来。一般来讲,不应该将RAID0用于对数据稳定性要求高的场合,可用于一些已有原数据载体的多媒体文件的高速读取环境,如视频点播系统的数据共享部分等。
        
        RAID0
        RAID1,如下图所示,是磁盘镜像备份操作,由两个磁盘组成。其中一个是主磁盘,另一个是镜像磁盘。主磁盘的数据会不停地被镜像到另外一个镜像磁盘上。由于所有主磁盘数据会不停地镜像到另外一个磁盘上,故RAID1具有很高的冗余能力,最高达到100%。它的容量效率非常低,只有50%。RAID1技术支持“热替换”,即在不断电的情况下对故障磁盘进行更换,更换完毕只需恢复数据即可。当主磁盘损坏时,镜像磁盘就可以代替主磁盘工作。镜像磁盘相当于一个备份盘。RAID1只支持成对磁盘操作,容量非常有限,故一般只用于操作系统中。
        
        RAID1
        RAID5,如下图所示,也是一种具有容错能力的RAID操作方式,但与RAID 3不一样的是,RAID5的容错方式不使用专用的容错磁盘,容错信息平均地分布到所有磁盘上。当阵列中有一个磁盘失效时,磁盘阵列可以从其他的几个磁盘的对应数据中算出已丢失的数据。由于需要保证失去的信息可以从另外的几个磁盘中算出来,就需要在一定容量的基础上多用一个磁盘以保证其他的成员磁盘可以无误地重组失去的数据。从容量效率来讲,RAID5同样消耗了一个磁盘的容量,当有一个磁盘失效时,失效磁盘的数据可以从其他磁盘的容错信息中重建出来,但如果有两个磁盘同时失效,则所有数据将尽失。
        
        RAID5
        
        RAID10
        RAID10,如上图所示,和RAID01,如下图所示,实际是将RAID0和RAID1标准结合的产物,在连续地以位或字节为单位分割数据并且在并行读/写多个磁盘的同时,为每一块磁盘做磁盘镜像进行冗余。它的优点是同时拥有RAID0的超凡速度和RAID1的数据高可靠性,但是CPU占用率同样也更高,而且磁盘的利用率比较低。这种新结构的价格高,可扩充性不好,主要用于容量不大,但要求速度和差错控制的数据库中。
        
        RAID01
 
        磁盘
        在磁表面存储器中,磁盘的存取速度最快,且具有较大的存储容量,是目前广泛使用的外存储器。磁盘存储器由盘片、驱动器、控制器和接口组成。盘片的两面用来存储信息。驱动器用于驱动磁头(读/写头)沿盘面作径向运动以寻找目标磁道位置,驱动盘片以额定速率稳定旋转,通常是5400~15000r/min(Revolution Per Minute,RPM),并且控制数据的写入和读出。控制器接收主机发来的命令,将它转换成磁盘驱动器的控制命令,并实现主机和驱动器之间数据格式的转换及数据传送,以控制驱动器的读/写操作。一个控制器可以控制一台或多台驱动器。接口是主机和磁盘存储器之间的连接逻辑。
        磁盘存储器也称为硬盘存储器。硬盘存储器具有存储容量大,使用寿命长,存取速度较快的特点。硬盘存储器的硬件包括硬盘控制器(适配器)、硬盘驱动器以及连接电缆。硬盘控制器(Hard Disk Controller,HDC)对硬盘进行管理,并在主机和硬盘之间传送数据。硬盘控制器以适配卡的形式插在主板上或直接集成在主板上,然后通过电缆与硬盘驱动器相连。硬盘驱动器(Hard Disk Drive,HDD)中有盘片、磁头、主轴电机(盘片旋转驱动机构)、磁头定位机构、读/写电路和控制逻辑等。
        为了提高单台驱动器的存储容量,在硬盘驱动器内使用了多个盘片,它们被叠装在主轴上,构成一个盘组;每个盘片的两面都可用作记录面,所以一个硬盘的存储容量又称为盘组容量。
        硬盘的接口方式可以说是硬盘另一个非常重要的技术指标,这点从SCSI硬盘和IDE硬盘的巨大差价就能体现出来,接口方式直接决定硬盘的性能。现在最常见的接口有IDE(ATA)和SCSI两种,此外还有一些移动硬盘采用了PCMCIA或USB接口。
        .IDE(Integrated Drive Electronics):IDE接口最初由CDC、康柏和西部数据公司联合开发,由美国国家标准协会(ATA)制定标准,所以又称ATA接口。普通用户家里的硬盘几乎全是IDE接口的。IDE接口的硬盘可细分为ATA-1(IDE)、ATA-2(EIDE)、ATA-3(Fast ATA-2)、ATA-4(包括UItraATA、Ultra ATA/33、Ultra ATA/66)与Serial ATA(包括Ultra ATA/100及其他后续的接口类型)。基本IDE接口数据传输率为4.1Mb/s,传输方式有PIO和DMA两种,支持总线为ISA和EISA。后来为提高数据传输率、增加接口上能连接的设备数量、突破528MB限制及连接光驱的需要,又陆续开发了ATA-2、ATAPI和针对PCI总线的FAST-ATA、FAST-ATA2等标准,数据传输率达到了16.67MB/s。
        .小型计算机系统接口(Small Computer System Interface,SCSI):SCSI并不是专为硬盘设计的,实际上它是一种总线型接口。由于独立于系统总线工作,所以它的最大优势在于其系统占用率极低,但由于其昂贵的价格,这种接口的硬盘大多用于服务器等高端应用场合。
 
        磁盘阵列
        廉价冗余磁盘阵列(Redundant Array of Inexpensive Disks,RAID)是由多个小容量、独立的磁盘组成的阵列,是一种高效、快速、易用的网络存储备份设备。磁盘阵列有多种部署方式,也称为RAID级别,目前主要有RAID0、RAID1、RAID3、RAID5等级别。不同的RAID级别,备份的方式不同,使用时可单独采用一种级别,也可几种级别组合使用。如RAID10就是RAID0和RAID1的组合。
 
        容错
        提高计算机可靠性的技术可以分为避错技术和容错技术。避错是指预防和避免系统在运行中出错。容错是指系统在其某一组件故障存在的情况下不失效,仍然能够正常工作的特性。简单地说,容错就是当计算机由于种种原因在系统中出现了数据、文件损坏或丢失时,系统能够自动将这些损坏或丢失的文件和数据恢复到发生事故以前的状态,使系统能够连续正常运行。容错功能一般通过冗余组件设计来实现。计算机系统的容错性通常可以从系统的可靠性、可用性和可测性等方面来衡量。
        冗余技术是计算机容错技术的基础,一般可分为下列几种类型。
        (1)硬件冗余。以检测或屏蔽故障为目的而增加一定硬件设备的方法。
        (2)软件冗余。为了检测或屏蔽软件中的差错而增加一些在正常运行时所不需要的软件。
        (3)信息冗余。除实现正常功能所需要的信息外,再添加一些信息,以保证运行结果正确性的方法。纠错码就是信息冗余的例子。
        (4)时间冗余。使用附加一定时间的方法完成系统功能。这些附加的时间主要用在故障检测、故障屏蔽等方面。
        在20世纪60年代,主要利用双处理机或双机的方法来达到容错的目的。例如把关键的元件(处理机、存储器等)或整个计算机设置两套:一套在系统运行时使用,另一套用做备份。根据系统的工作情况又可分为热备份和冷备份两种。
        (1)热备份(双重系统):两套系统同时同步运行,当联机子系统检测到错误时,退出服务进行检修,而由热备份子系统接替工作。
        (2)冷备份(双工系统):处于冷备份的子系统平时停机,或者运行与联机系统无关的运算,当联机子系统产生故障时,人工或自动进行切换,使冷备份系统成为联机系统。在冷备份时,不能保证从程序端点处精确地连续工作,因为备份机不能取得原来机器上当前运行的全部数据。
        20世纪70年代中期出现了软件和硬件结构的容错方法。该方法在操作系统的层次上支持联机维修,即故障部分退出后运行、进行维修并重新投入运行都不影响正在运行的应用程序。该结构的特点是系统内包括双处理器、双存储器、双输入输出控制器、不间断工作的电源,以及与之适应的操作系统等。因此上述硬件的任何一部分发生故障都不会影响系统的继续工作。系统容错是在操作系统控制下进行的,在每个处理机上都保持了反映所有系统资源状态的表格,以及本机和其他处理机的工作进程。



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