RAID带来的性能增长(一)

2013-12-23 09:20:37 来源:华军数据恢复 作者:网站管理员 阅读:

 RAID一个最重要的概念即磁盘分块。磁盘分块的基本思想是:通过将操作分散到各个不同的磁盘驱动器中,使主机I/O控制器能够处理更多的操作,这是在单个磁盘驱动器下所不能达到的。


目前,用于RAID机柜中的分块阵列基本上有两种:
并行访问分块阵列。
独立访问分块阵列。

虽然这两种分块阵列都提供性能优势,但对于不同的数据和应用,需要加以选择和优化。我们现在将探讨这两种技术,并对它们进行比较。

1.并行访问分块阵列

并行访问分块阵列的工作原理是:同步成员磁盘驱动器中的转动介质,取得单个的I/O请求,在每一个成员磁盘驱动器上执行相等的、短时的I/O操作。使用这个方式,每个I/O请求都被立即发往多个成员磁盘的盘片。

为了并行分块能够正常工作,阵列中的每一个驱动器必须精确地工作:磁盘臂要以同样的速度转动,且阵列中的所有驱动器的转动速度要保持一致,驱动器的电子学部分必须能够处理命令,并以同样的速度读/写缓冲区。一般而言,并行访问的分块阵列相对昂贵,且难于设计和管理。
并行分块在成员驱动器上的写过程,图中的阵列有4个成员驱动器,即驱动器1到驱动器4,图中给出了5个不同时间的各驱动器的状态,从t=0到t=4,它们都以同样的转动频率转动。

1)在时间t=0,所传输的第一块数据被写入驱动器1的缓冲区,其他的驱动器的缓冲区处于准备好状态。

2)在时间t=1,所传输的第二块数据被写入驱动器2的缓冲区,驱动器1开始对磁盘执行写操作,所有其他缓冲区准备好。

3)在时间t=2,所传输的第三块数据被写入驱动器3的缓冲区,驱动器1已经结束磁盘写操作,驱动器2开始磁盘写操作,驱动器4缓冲区就绪。

4)在时间t=3,所传输的第四块数据被写入驱动器4的缓冲区,驱动器1就绪,驱动器2结束写操作,驱动器3缓冲开始磁盘写操作。

5)在时间t=4,驱动器1再次接收写操作,驱动器2准备就绪,驱动器3缓冲区结束写操作,驱动器4缓冲开始执行写操作。依照上述步骤,数据传输继续进行,直到不再有数据传输为止,然后,接受下一个操作。

2.并行访问分块阵列的应用

对于以长时间顺序访问数据为特征的应用,并行访问分块阵列能很好地工作,像前面章节所讨论的,这些应用也能从预先读缓存技术中获益:
对于大的顺序访问文件所提供的文件服务。
多媒体:音频和视频。
电影和图形处理、动画。
CAD。
数据仓库。

在I/O事务处理量很高的环境下,由于阵列每次只处理单一的I/O操作,因而它们的效果不够好。虽然并行访问阵列可能加快单个事务处理的速度,但操作不能重叠进行。通过同步成员磁盘的转动,并行访问阵列可以减少一些转动延迟,但转动延迟仍然是影响系统性能的原因,即当操作开始时,必须等待阵列中的第一个磁盘正确定位。更为重要的是并行访问阵列并没有缓解寻道时间的延迟,事实上,因为在操作开始之前,所有的成员磁盘都需要设置它们的磁盘臂,所以并行访问阵列可能比单个磁盘更慢。
 
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