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第一篇:什么是晶体管及其特性、用途和对计算机工业的影响
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什么是RAID4



RAID2 和RAID3都采用了将数据以位为单位分布到各个数据磁盘上的方式,对数据的读写必须在所有盘上同时进行。因此,RAID2和RAID3不适合多个并行 I/O的响应。而RAID4到RAID6都采用了一种独立的存取方式,磁盘阵列中的每个磁盘的操作是独立的,从而也就能同时响应多个I/O请求。

图5-42 RAID4的带奇偶校验磁盘的独立数据磁盘组织

RAID4又称带有共享校验磁盘的独立数据磁盘系统(Independent data disks with shared parity disk)。它与RAID3一样,同样采用“数据磁盘+奇偶校验盘”的组织形式,如图5-42所示。但与RAID3不同的是,RAID4不是以位为单位进行数据的读写。它将所有磁盘划分成大小相同的条带,每个条带能存储一个块的数据。

校验方法是每次对每个数据盘上的对应条带的同一位进行奇偶校验运算生成这一位的奇偶校验位。对应一个数据条带也就生成一个奇偶校验条带。例如,假设某由4个磁盘组成的RAID4磁盘系统的条带单位是字节,4个磁盘上对应的一个条带分别为S0、S1、S2、S3,与这一条带对应的偶校验条带为P,则:
P(1)=S0(1)⊕S1(1)⊕S2(1)⊕S3(1)
P(2)=S0(2)⊕S1(2)⊕S2(2)⊕S3(2)
… …
P(8)=S0(8)⊕S1(8)⊕S2(8)⊕S3(8)

RAID4的这种奇偶校验组织方式能有效地解决对并行I/O的响应问题。但它的写效率却较低。对于每一次写操作,磁盘阵列管理系统不仅要修改用户数据,而且要修改相应的奇偶校验位。对于上例来说,假设某次写操作只在S1条带上执行。

初始时,对每位i有下列关系式:

P(i)=S0(i)⊕S1(i)⊕S2(i)⊕S3(i)

修改后,可能改变的位以撇号“’”表示:
P(i)=S0(i)⊕S1’(i)⊕S2(i)⊕S3(i)
=S0(i)⊕S1’(i)⊕S2(i)⊕S3(i)⊕S1(i)⊕S1(i)
=S0(i)⊕S1(i)⊕S2(i)⊕S3(i)⊕S1(i)⊕S1’(i)
=P(i)⊕S1(i)⊕S1’(i)

从上式可以看出,为了计算新的奇偶校验位,系统必须读取旧的数据条带和奇偶校验条带,然后用新的数据和新计算出的奇偶校验位修改上述两个条带。因此,每个条带的写操作包括两次读和两次写,使得写操作效率比较低。

从RAID4的构架和写操作可以看出,RAID4的校验盘是整个系统的关键,它的失效会带来整个系统的失效。正因为这个原因,限制了RAID4的实际应用。