免费智能真题库 > 历年试卷 > 网络规划设计师 > 2017年下半年 网络规划设计师 上午试卷 综合知识
  第48题      
  知识点:   RAID   容错
  关键词:   RAID   容错   硬盘        章/节:   网络储存系统       

 
结合速率与容错,硬盘做RAID效果最好的是(48),若做RAID5,最少需要(49)块硬盘。
 
 
  A.  RAID0
 
  B.  RAID1
 
  C.  RAID5
 
  D.  RAID10
 
 
 

 
  第49题    2015年下半年  
   32%
假如有3块容量是80G的硬盘做RAID 5阵列,则这个RAID 5的容量是(49)。而如果有2块80G的盘和1块40G的盘,此时RAID 5的容量是(50..
  第68题    2022年下半年  
   14%
公司网络管理员小王在例行巡查时,发现某存储系统的5号磁盘指示灯为红色,造成红色指示灯亮的主要原因可能是(67)应该采取(68)..
  第57题    2018年下半年  
   28%
下面RAID级别中,数据冗余能力最弱的是()。
   知识点讲解    
   · RAID    · 容错
 
       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。
 
       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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