磁碟條帶化

磁碟條帶化

當多個進程同時訪問磁碟時,會出現磁碟衝突。大多數磁碟系統都對訪問次數(每秒的I/O操作)和數據傳輸率(每秒傳輸的數據量)有限制。當達到這些限制時,後面需要訪問磁碟的進程就需要等待,這就是所謂的磁碟衝突 。磁碟條帶化是指利用條帶化技術就是將一塊連續的數據分成很多小部分並把它們分別存儲到不同磁碟上去。

簡介

條帶(stripe)是把連續的數據分割成相同大小的數據塊,把每段數據分別寫入到陣列中的不同磁碟上的方法。簡單的說,條帶是一種將多個磁碟驅動器合併為一個卷的方法。 磁碟條帶化是指也就是將一塊連續的數據分成很多小部分,並把它們分別存儲到不同磁碟上。(這裡不同磁碟一般是指磁碟陣列)這樣進程在訪問數據的時候,可以同時向多個不同部分同時發出I/O請求,由於這些數據存放在不同的磁碟上,因而不會造成磁碟衝突,而且在需要對這種數據進行順序訪問的時候可以獲得最大程度上的I/O並行能力,從而獲得非常好的性能。很多作業系統、磁碟設備供應商、各種第三方軟體都能做到條帶化。

磁碟陣列

磁碟存儲器是用表面塗有磁性材料的圓盤作為記錄介質的存儲裝置。由盤組、驅動和控制等部分組成。磁碟存儲器不僅容量大,存取速度快,而且可以實現隨機存取,是當前存放大量程式和數據的理想設備,故在現代計算機系統中,都配置了磁碟存儲器,並以它為主來存放檔案。  

磁碟陣列是由很多價格較便宜的磁碟,組合成一個容量巨大的磁碟組,利用個別磁碟提供數據所產生加成效果提升整個磁碟系統效能。利用這項技術,將數據切割成許多區段,分別存放在各個硬碟上。磁碟陣列其樣式有三種,一是外接式磁碟陣列櫃、二是內接式磁碟陣列卡,三是利用軟體來仿真。

外接式磁碟陣列櫃最常被使用大型伺服器上,具可熱交換(Hot Swap)的特性,不過這類產品的價格都很貴。

內接式磁碟陣列卡,因為價格便宜,但需要較高的安裝技術,適合技術人員使用操作。硬體陣列能夠提供線上擴容、動態修改陣列級別、自動數據恢復、驅動器漫遊、超高速緩衝等功能。它能提供性能、數據保護、可靠性、可用性和可管理性的解決方案。陣列卡專用的處理單元來進行操作。

利用軟體仿真的方式,是指通過網路作業系統自身提供的磁碟管理功能將連線的普通SCSI卡上的多塊硬碟配置成邏輯盤,組成陣列。軟體陣列可以提供數據冗餘功能,但是磁碟子系統的性能會有所降低,有的降低幅度還比較大,達30%左右。因此會拖累機器的速度,不適合大數據流量的伺服器。

條帶化

概述

條帶化技術就是一種自動的將 I/O 的負載均衡到多個物理磁碟上的技術,條帶化技術就是將一塊連續的數據分成很多小部分並把他們分別存儲到不同磁碟上去。這就能使多個進程同時訪問數據的多個不同部分而不會造成磁碟衝突,而且在需要對這種數據進行順序訪問的時候可以獲得最大程度上的 I/O 並行能力,從而獲得非常好的性能。由於條帶化在 I/O 性能問題上的優越表現,以致於在套用系統所在的計算環境中的多個層次或平台都涉及到了條帶化的技術,如作業系統和存儲系統這兩個層次中都可能使用條帶化技術。

條帶化後,條帶卷所能提供的速度比單個盤所能提供的速度要快很多,由於現在存儲技術成熟,大多數系統都採用條帶化來實現系統的I/O負載分擔,如果OS有LVM軟體或者硬體條帶設備,決定因素是條帶深度(stripe depth)和條頻寬度(stripe width)。

條帶深度

條帶深度:指的是條帶的大小,也叫條帶大小。有時也被叫做block size, chunk size, stripe length 或者 granularity。這個參數指的是寫在每塊磁碟上的條帶數據塊的大小。RAID的數據塊大小一般在2KB到512KB之間(或者更大),其數值是2的次方,即2KB,4KB,8KB,16KB這樣。條帶大小對性能的影響比條頻寬度難以量化的多。

減小條帶大小: 由於條帶大小減小了,則檔案被分成了更多個,更小的數據塊。這些數據塊會被分散到更多的硬碟上存儲,因此提高了傳輸的性能,但是由於要多次尋找不同的數據塊,磁碟定位的性能就下降了。

增加條帶大小:與減小條帶大小相反,會降低傳輸性能,提高定位性能。

條頻寬度

條頻寬度:是指同時可以並發讀或寫的條帶數量。這個數量等於RAID中的物理硬碟數量。例如一個經過條帶化的,具有4塊物理硬碟的陣列的條頻寬度就是4。增加條頻寬度,可以增加陣列的讀寫性能。道理很明顯,增加更多的硬碟,也就增加了可以同時並發讀或寫的條帶數量。在其他條件一樣的前提下,一個由8塊18G硬碟組成的陣列相比一個由4塊36G硬碟組成的陣列具有更高的傳輸性能。

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