磁盘阵列的组成

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1、磁盘阵列的组成参考书：《海量信息存储》（第三章、第四章）磁盘阵列的分类1.软阵列：阵列部分的处理功能由主机（服务器）完成；2.硬阵列：由专门的硬件来完成阵列的功能软阵列特点：可以用磁盘分区组合磁盘阵列，不必用整个磁盘来组合；每个磁盘可以是不同类型，大小也可以不同。增加了服务器的处理负载。Linux软阵列的数据流程文件系统缓冲区层硬件设备设备驱动层阵列驱动层BioBios流程：(1)文件系统会调用具体的文件读写过程,将偏移量和文件的起始位置转换为具体文件系统中的数据块,同时将这些信息传递给下面的缓冲区层.(2)缓冲区层根据数据块的逻辑设备

2、名和块号,使用bio结构体对它进行包装,形成一个请求(request).同时使用submitbio将请求挂在该设备(blk_devs)的请求队列上,等待设备进行读写工作.(3)如果读写的设备不是MD设备,则转向5.(Linux中磁盘阵列以MD设备来标识）(4)如果读写的设备是MD设备,则RAID驱动程序分析该请求,进行优化处理,最后将该请求分解到对应的磁盘,并将分解后的请求挂在真正的设备上.如图中虚线所示.(5)最后由磁盘驱动程序来完成读写过程,然后将处理的结果再一层层的向上传递到文件系统.课后作业阅读linux下MD代码，弄清RAID

3、0，1的工作流程硬阵列的组成1.专用的电路板：磁盘阵列卡，盒式磁盘阵列控制器（易于嵌入服务器内形成一个整体）2.通用板卡集成式磁盘阵列：更新速度快，开发周期短，维修方便，能附加用户特殊要求和性价比高等优点，但存在部分冗余的部件和机箱尺寸稍大等缺点集成式磁盘阵列中的关键问题1.硬件组成环节的性能平衡；2.软件开发平台的选择、裁剪和板支持软件的设计;3.系统控制软件的设计;4.完成特定功能的软件设计;图1：硬件结构图图2：软件关系图初始化模块容错功能模块命令分解数据分块重组I/O调度模块Cache-Buffer管理模块从通道控制模块主通道控

4、制模块应用层驱动层启动消息、数据流向软件模块功能说明阵列参数设置、初始化模块：提供一个浏览、配置阵列参数的人机交互接口，根据用户的配置设置对阵列控制软件中的相关参数进行初始化，这些参数包括阵列级别、数据分块大小、校验存放策略、阵列中的串数及盘数等，它们是阵列有效容量计算、逻辑地址与物理地址相互转换的依据。读命令的执行过程阵列处理读命令过程为：接收命令→命令分解→读盘→数据重组→数据输入→状态、消息输入→完成（等待下一命令到达）写命令的执行过程阵列处理写命令过程为：接收命令→接收数据→命令分解数据分块→写磁盘→状态、消息输入→完成（等待下

5、一命令到达）从通道控制模块（Target）：控制阵列中的从通道适配器完成主机和阵列的消息、命令、数据的交互；将来自主机的I/O命令按顺序进行排队以等待命令分解模块和其他模块处理。命令分解，数据分块重组模块：根据设定的阵列参数，从从通道控制模块生成的命令队列里取出的I/O命令按一定的规则分解为独立磁盘上的子命令，同时将读写数据进行分块重组。Cache-Buffer管理模块：该模块提供了三种可供用户根据实际应用的数据请求特点进行选择的Buffer策略，即写回策略（Write-back）、写直达策略（Write-through）、自适应的顺序

6、预取策略。Cache-Buffer管理模块的主要目的是减少实际的磁盘I/O次数，达到快速响应用户的数据请求，从软件上最大限度地提供磁盘阵列的性能。I/O调度模块：依次扫描各子命令队列，对这些子命令经过Cache-Buffer管理模块过滤后，将需要磁盘操作的子命令按优先级分组，然后按优先级从高到低逐组分派给各主通道控制模块并行地完成磁盘操作请求。该模块是整个阵列控制程序的控制核心，其他模块几乎都要和它发生交互。主通道控制模块(串控制器）：调度、控制阵列中的串控制器完成磁盘I/O操作，并且负责向上层模块报告I/O完成情况和磁盘状态。容错功能

7、模块：包括数据重构（Reconstruct）和磁盘数据的重建（Rebuild）修复。前者是指在阵列运行于有容错功能的级别下单盘失效时阵列降级运行，利用冗余的校验信息重新生成失效盘上的数据以响应主机的I/O请求；后者指的是在有盘失效的情况下，当系统检测到有新的磁盘被换上时，系统在后台将失效盘上的数据恢复到新盘上。RAID5重构和重建校验块接口异构的磁盘阵列原理接口异构：指在结构上磁盘阵列控制器与主机的接口和阵列中磁盘驱动器的接口不是同一种接口，称为异构接口。如SCSI-EIDE、USB-SCSI、USB-EIDE、FC-SCSI等。例：S

8、CSI-EIDE阵列CPU阵列Cache阵列控制软件NCR53C8XXEIDE适配器EIDE适配器……(EPROM)PC主板0mEIDE/ATA总线m-12m-1EIDE/ATA总线说明：m≤2SCSI总线