《辅存及磁盘阵列》课件.ppt

**************辅存的分类和特点辅存分类根据存储介质的不同,可分为磁性存储器、光学存储器和固态存储器等类型。存储特点辅存具有存储容量大、访问速度较慢、易受磁场干扰的特点。不适合直接运行程序,主要用于数据存储。非直接访问辅存需要通过操作系统和储存控制器才能访问,无法像主存一样直接访问。磁盘的结构和工作原理现代硬盘由一系列精密构造的圆形磁盘组成,这些磁盘采用特殊的磁性材料制成,表面覆盖有磁性涂层。硬盘会使用电磁读写头在磁盘表面读写数据,从而实现信息的存储和读取。硬盘的结构和工作原理决定了其在容量、速度和可靠性等方面的特点。磁盘的访问特性磁盘访问分为随机访问和顺序访问两种模式。随机访问指根据需要访问磁盘的任意位置，而顺序访问则是按照磁盘的物理位置顺序进行访问。相比之下，顺序访问的延迟时间更短,吞吐量也更高,但随机访问可以更灵活地满足不同应用场景的需求。磁盘的容量和性能参数容量磁盘驱动器的存储容量可从数十GB到数TB不等，随着技术进步呈持续增加趋势。转速普通桌面级磁盘转速一般在5400-7200rpm，而服务器级磁盘可达10000-15000rpm。访问时间访问时间包括寻道时间和旋转延迟。典型值从数毫秒到数十毫秒不等。带宽磁盘的吞吐量从几十MB/s到200MB/s不等，取决于转速、接口速度以及缓存大小。磁盘的主要故障类型磁头损坏磁头由于长时间使用或意外撞击而磨损变形，影响磁盘读写。磁盘表面损坏磁盘表面受到刮痕、污染或静电等因素的破坏，造成数据丢失。电路故障磁盘驱动器的电路板因老化或受潮而发生故障，导致读写失败。机械故障磁盘马达、轴承等机械部件磨损或卡住，影响磁盘的正常旋转。磁盘阵列系统的概念磁盘阵列系统是一种通过将多个独立的物理硬盘组合成一个逻辑单元的存储技术。通过采用不同的RAID技术,可以提高数据的可靠性、容量和性能,为应用程序提供稳定高效的存储支持。RAID的分类1基于磁盘冗余的RAID通过将数据分布在多个磁盘上来提高数据可靠性和读写性能,包括RAID0、RAID1、RAID3、RAID5和RAID6。2基于数据备份的RAID通过将数据备份到备用磁盘来提高数据可靠性,包括RAID1和RAID10。3混合RAID模式结合多种RAID模式的优点,如RAID50和RAID60,提供更高的性能和可靠性。RAID0-条带化1数据条带化RAID0将数据分成小块并平均分布在多个磁盘上,以提高读写速度。2无冗余性由于RAID0不提供任何数据冗余,当一个磁盘发生故障时,整个阵列的数据都会丢失。3最高性能RAID0的读写性能是所有RAID级别中最高的,非常适合对I/O要求很高的应用。RAID1-镜像1两个磁盘将数据同步复制到两个独立的磁盘驱动器上2数据冗余任何一个驱动器发生故障时,仍可使用另一个驱动器3可靠性高单点故障时也可以保持数据的完整性RAID1是最简单也是最可靠的RAID级别。它通过在两个独立的物理磁盘上完全复制数据来实现数据冗余,保证了系统的高可用性。当一个磁盘出现故障时,系统仍然可以正常运行,不会造成数据丢失。RAID3-奇偶校验1数据条带将数据分成小块条带式存储2奇偶校验块生成校验数据块以实现容错3并行读写提高数据传输速度和吞吐量RAID3是一种基于奇偶校验的条带化磁盘阵列。它通过将数据分成小块并行存储到多个磁盘上来提高读写性能,同时生成校验数据块以确保数据的完整性和容错能力。该模式适用于需要高吞吐量的应用场景,如流式媒体和科学计算等。RAID5-分布式奇偶校验数据块条带化将数据分割成多个块,并按照一定的规则进行条带化存储。奇偶校验计算将每个数据块的奇偶校验信息分布存储在不同的磁盘上。容错机制当有一个磁盘发生故障时,可以利用其他磁盘上的奇偶校验信息进行数据恢复。RAID6-双重奇偶校验1数据块数据存储在磁盘上2奇偶校验1基于数据计算的校验码3奇偶校验2对奇偶校验1再次计算的校验码RAID6采用双重奇偶校验的方式来实现数据冗余,允许同时出现两块磁盘故障而不会丢失数据。通过计算两组独立的校验数据块,即使有两块磁盘同时出现故障,系统仍然能通过这两组校验数据恢复原始数据。这种机制可以有效提高数据的可靠性和容错能力。RAID10-条带化和镜像1条带化将数据分布在多个磁盘上2镜像每个数据块有两个副本3容错可以容忍单个磁盘故障RAID10是在RAID0和RAID1的基础上结合两种技术而形成的磁盘阵列方式。