【组原】之 磁盘存储器（RAID）

磁盘简介

　　（1） 磁盘（Disk）：由表面涂有磁性物质的金属或塑料构成的圆形盘片，通过一个称为磁头的导体线圈从磁盘中存储数据。

　　（2） 磁盘分为：软盘（这里不讨论） 和 硬盘

磁盘存储器

（1）存储区域：

　　① 磁头数（Heads）：即记录面数，表示硬盘总共有多少个刺头，磁头用于读取/写入盘片上记录面的信息，一个记录面对应一个磁头。

　　② 柱面数（Cylinders）：表示硬盘每一面有多少条磁道。在一个盘组中，不同记录面的相同编号（位置）的诸磁道构成一个圆柱面。

　　③ 扇区数（Sectors）： 表示每个磁道上有多少个扇区。

（2）磁盘性能指标

　　① 磁盘容量：一个磁盘所能存储的字节总数称为磁盘容量，磁盘容量有 ： 非格式化容量 和 格式化容量。

　　② 记录密度：指盘片单位面积上记录的二进制的信息量，通常以道密度、位密度和面密度表示。

　　③ 平均存取时间：寻道时间（磁头移动到目的磁道），旋转延迟时间（磁头定位到所在扇区）和 传输时间（传输数据所花费的时间）

1）寻道时间Ts :

　　　　Ts = m * n + s

n : 跨越n条磁道的时间； s： 启动磁臂的时间，约为2ms ； m：与磁盘驱动器速度有关的常数，约为0.2ms。

2）延迟时间Tr :

　　　　Tr = 1 / （2 * r）

r ： 磁盘的旋转速度

3）传输时间Tt :

　　　　Tt = b / （r * N）

r ： 磁盘的旋转速度； N：为一个磁道上的字节数；b：每次所读/写的字节数b

4）总平均存取时间 :

　　　　Ta = Ts + Tr + Tt

（3）磁盘地址

驱动器号	柱面（磁道）号	盘面号	扇区号

　　　若系统中有4个驱动器，每个驱动器带一个磁盘，每个磁盘256个磁道，16个盘面，每个盘面划分为16个扇区，则每个扇区地址要18位二进制代码，其格式如下：

驱动器号（2bit）	柱面（磁道）号（8bit）	盘面号（4bit）	扇区号（4bit）

磁盘阵列（RAID）

RAID 通过同时使用多个磁盘，提高了传输率。

RAID（廉价磁盘冗余阵列 Redundant Array of Independent Disk）

主要是为了改善磁盘的访问延迟，增强磁盘的可用性和容错能力。

名称	说明
RAID0	无冗余和无校验的磁盘阵列。（把连续多个数据块交替地存放在不同物理磁盘的扇区中）。 没有容错能力
RAID1	镜像磁盘阵列。 （使用两个磁盘同时进行读写，互为备份），意味着容量减少一半
RAID2	采用纠错的海明码的磁盘阵列
RAID3	位交叉奇偶校验的磁盘阵列
RAID4	块交叉奇偶校验的磁盘阵列
RAID5	无独立校验的奇偶校验磁盘阵列

[ 假设：服务器有N块磁盘 ]

RAID0

　　数据在从内存缓冲区写入磁盘时，根据磁盘数量将数据分成N份，这些数据同时并行写入N块磁盘，使得数据整体写入速度是一块磁盘的N倍。（好比流水线，提高了I/O性能）

RAID1

　　数据在写入磁盘时，将一份数据同时写入两块磁盘，这样任何一块磁盘损坏都不会到时数据丢失。

RAID10

　　结合 RAID0 和 RAID1 两种方案，将所有磁盘平均分成两份，数据同时在两份磁盘写入

RAID5

　　在一块磁盘损坏情况下，利用其他磁盘的数据恢复损坏磁盘的数据，并发写入N-1块磁盘，并在第N块磁盘记录校验数据。（RAID5，则是螺旋式地写入所有磁盘中，这样校验数据的修改也被平均到所有磁盘上，避免RAID3频繁写坏一块磁盘的情况）

RAID1

　　数据在写入磁盘时，将一份数据同时写入两块磁盘，这样任何一块磁盘损坏都不会到时数据丢失。

拓展

http://blog.51cto.com/dingyichao/698762

《大型网站技术架构 核心原理与案例分析》