存储系统----存储技术（1）

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主机总线适配器（Host Bus Adapter --HBA）处理从服务器到存储设备的连接，也可以执行其他几个角色。而一个基本的HBA提供连接到存储，更先进的HBA已经嵌入阵列控制器。当存储在位于或连接到服务器，它被称为直接附加存储（Direct Attached Storage --DAS）。通过专用的外部阵列控制器管理的存储设备被称为存储区域网络（Storage Area Network --SAN）连接的存储。下图显示了一个存储子系统的基本构建块。

连接到未逻辑分组的存储网络的存储设备，被称为JBOD（Just a Bunch Of Disks/Drives）。下图显示了一个JBOD的例子。作为单独的物理磁盘驱动器，JBOD可以直接被SQL Server访问。只要记住，JBOD不对故障提供任何保护。

存储阵列控制器将磁盘分组到卷，即廉价磁盘的冗余阵列（Redundant Arrays of Independent Disks--RAID）。最简单类型的无保护的RAID集通常称为磁盘分条（disk striping）或RAID0。要理解RAID 0集，想象一个排成一排的四个磁盘驱动器。写入一个带区集的数据将用少量的数据填补第一个驱动，然后用相同量的数据填充每个后续的驱动器。下图显示了数据被写入RAID0磁盘子系统后的样貌。每个数据带区都是由一些相同的数据量组成。大多数RAID系统允许用户修改的数据带区的大小。

级联磁盘阵列类似条带数据集，但加载数据的方法不同。你可以把级联数据集看成是一个串联填充的磁盘驱动器群组。第一组被填充，然后第二组，依此类推。对比条带化RAID，下图显示了蛇形布局，瀑布模式的级联磁盘阵列。级联系统不一定缺乏数据保护。许多存储阵列把不同类型的RAID分层。一个例子是，一个系统把镜像的物理磁盘结合到一个级联RAID集。这种结合的系统提供了保护数据和按需增加容量的好处，因为每个新的级联镜像会被添加到整体RAID集的结尾。

RAID定义了两种方式来提供故障保护：磁盘镜像和奇偶产生（parity generation）。 RAID 1，通常被称为磁盘镜像，把数据放在分离的物理磁盘的对等部件上。如果一个磁盘出现故障，阵列控制器会把数据从剩下的好磁盘镜像到一个新的替换磁盘。下图详细说明了镜像和条带化的频繁组合。这个系统通常被称为RAID 1 + 0或简称RAID 10。

存储阵列使用一种异或（XOR）数学计算来生成奇偶校验数据。奇偶校验使阵列通过把奇偶校验信息与分布在其余磁盘上的数据相结合来重新创建丢失的数据。这种奇偶校验数据，可以有效地利用你的容量，但以性能为代价，因为生成奇偶校验数据所需要的异或计算是资源密集型的。许多不同的奇偶校验RAID配置已经确定。最常见的两种类型是磁盘条带奇偶校验（RAID 5）和磁盘条带化的双奇偶校验（RAID 6）。两个例子示于图4-6和图4-7。 RAID 5可以防止一个系统的单个磁盘驱动器故障。 RAID 6可以防止双磁盘故障。 RAID 5和6提供磁盘故障保护，同时尽量减少致力于保护的容量。与RAID1相比，它们消耗一半的可用存储空间，以保护数据集集。


要创建奇偶校验信息，RAID引擎读取数据磁盘上的数据。这个数据是由异或运算计算入校验。奇偶校验信息写入到下一个数据驱动器。通过每个后续的条带计算，奇偶校验信息被转移到一个不同的驱动器，从而确保没有任何单个驱动器??故障导致灾难性的数据丢失。 RAID 6生成两个奇偶校验块并使每个奇偶校验贯穿一个不同的物理磁盘。这种双重奇偶校验系统可以防止双磁盘驱动器故障。随着磁盘驱动器变得越来越大，有一个显着的可能，即失败的数据可以修复之前第二次失败会发生。 RAID5和RAID6在更大的磁盘驱动器集上会有更高的空间效率。使用七个数据驱动器和一个奇偶校验驱动器的RAID5磁盘集，将消耗比使用三个数据驱动器和一个奇偶校验驱动器中的磁盘集相对较少的空间。
RAID集的每一个表示一个故障域。也就是说，域内的故障影响整个寄存在给定的故障域的数据集。计算奇偶校验位时，大型故障域也会产生性能代价。在有4个驱动器的RAID5集中，只有三个数据驱动器被访问，用于奇偶校验计算。假定一个8个磁盘的RAID集，七个驱动器被访问。
您可以将RAID类型合并到相同的卷。条带化或级联多个RAID 5磁盘集能够在使用更小的故障域的同时增加一个给定卷的潜在规模。带区的镜像卷被称为RAID 1 +0（或简称RAID 10）。此RAID结构以可用容量为代价，可以有非常好性能。许多存储控制器监控RAID集如何被访问。使用RAID 10数据集为例，发送到指定的镜像驱动器对的读请求，会由有最少pending工作的驱动来提供服务。这种基于工作的访问使RAID集执行读取比写入快得多。在本章后面的磁盘驱动器性能部分，将介绍更多有关RAID对I / O性能影响的细节。