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  第36题      
  知识点:   磁盘阵列技术   RAID
  章/节:   信息系统数据资源备份       

 
关于RAID10的描述,不正确的是:(36)。
 
 
  A.  RAID10是先镜像后条带,RAID01是先条带后镜像
 
  B.  RAID10发生故障的概率要大于RAID01
 
  C.  RAID10只要不是同一个镜像组中几块硬盘同时坏掉,RAID组不会崩溃
 
  D.  RAID10适用于要求存取数据量大,安全性高的领域应用
 
 
 

 
  第36题    2018年下半年  
   30%
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..
 
   知识点讲解    
   · 磁盘阵列技术    · RAID
 
       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
 
       RAID
        RAID技术旨在缩小日益扩大的CPU速度和磁盘存储器速度之间的差距。其策略是用多个较小的磁盘驱动器替换单一的大容量磁盘驱动器,同时合理地在多个磁盘上分布存放数据以支持同时从多个磁盘进行读写,从而改善了系统的I/O性能。小容量驱动器阵列与大容量驱动器相比,具有成本低、功耗小、性能好等优势。低代价的编码容错方案在保持阵列的速度与容量优势的同时保证了极高的可靠性,同时也较容易扩展容量。但是由于允许多个磁头同时进行操作以提高I/O数据传输速度,因此不可避免地提高了出错的概率。
        为了补偿可靠性方面的损失,RAID使用存储的校验信息(Stored Parity Information)来从错误中恢复数据。最初,Inexpensive一词主要针对当时另一种技术(Single Large Expensive Disk,SLED)而言,但随着技术的发展,SLED已经过时,RAID和non-RAID皆采用了类似的磁盘技术。因此,RAID现在代表独立磁盘冗余阵列,用Independent来强调RAID技术所带来的性能改善和更高的可靠性。
        RAID机制中共分8个级别,工业界公认的标准分别为RAID0~RAID7。RAID应用的主要技术有分块技术、交叉技术和重聚技术。
        (1)RAID0级(无冗余和无校验的数据分块):具有最高的I/O性能和最高的磁盘空间利用率,易管理,但系统的故障率高,属于非冗余系统,主要应用于那些关注性能、容量和价格而不是可靠性的应用程序。
        (2)RAID1级(磁盘镜像阵列):由磁盘对组成,每一个工作盘都有其对应的镜像盘,上面保存着与工作盘完全相同的数据拷贝,具有最高的安全性,但磁盘空间利用率只有50%。RAID1主要用于存放系统软件、数据及其他重要文件。它提供了数据的实时备份,一旦发生故障,所有的关键数据即刻就可使用。
        (3)RAID2级(采用纠错海明码的磁盘阵列):采用了海明码纠错技术,用户需增加校验盘来提供单纠错和双验错功能。对数据的访问涉及阵列中的每一个盘。大量数据传输时I/O性能较高,但不利于小批量数据传输。实际应用中很少使用。
        (4)RAID3和RAID4级(采用奇偶校验码的磁盘阵列):把奇偶校验码存放在一个独立的校验盘上,如果有一个盘失效,其上的数据可以通过对其他盘上的数据进行异或运算得到。读数据很快,但因为写入数据时要计算校验位,速度较慢。
        (5)RAID5级(无独立校验盘的奇偶校验码磁盘阵列):与RAID4类似,但没有独立的校验盘,校验信息分布在组内所有盘上,对于大、小批量数据读写性能都很好。RAID4和RAID5使用了独立存取(Independent Access)技术,阵列中每一个磁盘都相互独立地操作,所以I/O请求可以并行处理。该技术非常适合于I/O请求率高的应用而不太适应于要求高数据传输率的应用。与其他方案类似,RAID4、RAID5也应用了数据分块技术,但块的尺寸相对大一点。
        (6)RAID6级:这是一个强化的RAID产品结构。阵列中设置一个专用校验盘,它具有独立的数据存取和控制路径,可经由独立的异步校验总线、高速缓存总线或扩展总线来完成快速存取的传输操作。值得注意的是,RAID6在校验盘上使用异步技术读写,这种异步仅限于校验盘,而阵列中的数据盘和面向主机的I/O传输仍与以前的RAID结构雷同,即采用的是同步操作技术。仅此校验异步存取,加上Cache存取传输,RAID6的性能就比RAID5要好。
        (7)RAID7级:RAID7等级是至今为止理论上性能最高的RAID模式,因为它从组建方式上就已经和以往的方式有了重大的不同。以往一个硬盘是一个组成阵列的“柱子”,而在RAID 7中,多个硬盘组成一个“柱子”,它们都有各自的通道。这样做的好处就是在读写某一区域的数据时,可以迅速定位,而不会因为以往因单个硬盘的限制同一时间只能访问该数据区的一部分,在RAID7中,以前的单个硬盘相当于分割成多个独立的硬盘,有自己的读写通道,效率也就不言自明了。然而,RAID7的设计与相应的组成规模注定了它是一揽子承包计划。
        总体上说,RAID7是一个整体的系统,有自己的操作系统,有自己的处理器,有自己的总线,而不是通过简单的插卡就可以实现的。RAID7所有的I/O传输都是异步的,因为它有自己独立的控制器和带有Cache的接口,与系统时钟并不同步。所有的读写操作都将通过一个带有中心Cache的高速系统总线进行传输,称为X-Bus。专用的校验硬盘可以用于任何通道。带有完整功能的即时操作系统内嵌于阵列控制微处理器,这是RAID7的心脏,负责各通道的通信及Cache的管理,这也是它与其他等级最大不同点之一。归纳起来,RAID7的主要特点如下。
        .连通性:可增至12个主机接口。
        .扩展性:线性容量可增至48个硬盘。
        .开放式系统:运用标准的SCSI硬盘、标准的PC总线、主板及SIMM内存,集成Cache的数据总线(就是上文提到的X-Bus),在Cache内部完成校验生成工作,多重的附加驱动可以随时热机待命,提高冗余率和灵活性。
        .易管理性:SNMP可以让管理员远程监视并实现系统控制。
        按照RAID7设计者的说法,这种阵列将比其他RAID等级提高150%~600%写入时的I/O性能,但这引起了不小的争议。
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