[psac]

公元1988年，美國加利福尼亞大學伯克萊分校的Patterson教授等人提出了廉價磁牒冗余陣列（RAID容錯式獨立磁碟陣列）的概念，他們是磁牒陣列這片「處女地」的第一批「拓荒者」。

從此之後，一批又一批的「拓荒者」紛至沓來，爭相開墾這片「處女地」。

12年的歲月如驚鴻一瞥，「拓荒者」用智慧的大腦和勤勞的雙手巧奪天工，使這片土地發生了神奇的變化：
昔日的萬古荒原如今已出現千傾綠州。

世界各國對磁牒陣列的研究十分活躍：相關大公司和研發機構紛紛投入人力、物力和財力，對磁牒陣列進行深入地研究、開發和套用。

迄今為止，磁牒陣列技術業已完成從高速發展到逐漸成熟的程序，已經成為世界上十分熱門而且具有廣闊發展前景的新興存儲技術。


磁牒陣列技術以其大容量、高可靠性、高數傳率等優勢受到人們的青睞。

她已從「深閨」走上舞台，其綽約風姿贏得時人的寵幸，「天生麗質難自棄，一朝選在君王側」。

1 磁牒陣列的前置技術

早在磁牒陣列的概念提出之前，磁牒陣列的某些方法就已經被套用到某些電腦系統當中。這些技術形成了磁牒陣列技術的預備階段，隨著它們的不斷發展和完善，逐漸為後來的磁牒陣列技術奠定了堅實的基礎。

磁牒陣列的主要前置技術

序號 名 稱 內容
1 分塊技術(Striping) 對主機請求讀寫的資料進行分塊，使之分佈於多台磁牒上。

2 交叉技術(Interleaving) 對存放在多台磁牒上的資料的讀寫採取交叉進行。

3 重聚技術（Declustering） 對多台磁牒上的存儲空間進行重新編址，使資料按重新編址後的存儲空間進行重放。

2 促使磁牒陣列技術高速發展的原因

任何技術的產生和發展都離不開社會環境和自身條件，磁牒陣列技術也不例外。隨著計算技術的日新月異，各種新問題撲面而來，磁牒陣列技術應運而生。套用環境的迫切需要、磁牒存儲技術進步的有力支持以及磁牒陣列本身突出的優勢構成了發展磁牒陣列的有利條件。

1 I/O瓶頸問題的日益突出
由於處理器的速度增長遠遠超過磁牒驅動器資料傳輸率的增長，因而迫切需要使用磁牒陣列技術。
2 小盤徑磁牒驅動器組成的磁牒陣列所具有的優勢
與大型的磁牒驅動器相比，小盤徑磁牒驅動器組成的磁牒陣列具有成本低、功耗小、效能佳等優點，在硬體資源上孕育了磁牒陣列發展的前提條件。

3 低價的編碼容錯方案
這種方案在保持磁牒陣列速度與容量優勢的同時，還能保證極高的資料可用性。

4 磁牒陣列的前置技術（前面已述）

5 微電子技術的發展

隨著微電子技術的不斷發展，晶片世界日新月異，從而使支持磁牒陣列技術的大規模晶片成為可能。

3 磁牒陣列的體系結構
到目前為止，世界上提出很多種RAID容錯式獨立磁碟陣列結構，基本得到公認的RAID容錯式獨立磁碟陣列體系結構有8種，它們基本情況可列成下表。

磁牒陣列的概況

名稱 實質 特點
RAID容錯式獨立磁碟陣列 0 資料分塊 將資料分佈在多個碟上，無冗余信息（嚴格地說，它不屬於RAID容錯式獨立磁碟陣列系列）。

RAID容錯式獨立磁碟陣列 1 鏡像盤 系統可靠性高，但效率低。

RAID容錯式獨立磁碟陣列 2 位交叉海明編譯陣列 原理上比較優越，但冗余信息的預先配置太大，未被廣泛套用。

RAID容錯式獨立磁碟陣列 3 單盤容錯並行傳輸陣列 資料以位的形式存於各碟，冗余的奇偶校驗信息存在一台專用碟上。

RAID容錯式獨立磁碟陣列 4 專用奇偶校驗獨立存取的陣列 資料以塊（塊大小可變）交叉的方式存於各碟，冗余的校驗信息存於一台專用碟上。

RAID容錯式獨立磁碟陣列 5 旋轉奇偶校驗獨立存取的陣列 資料以塊交叉的方式於各碟，但無專用的校驗盤
，而是把冗余的奇偶校驗信息均勻地分佈在所有磁牒上。

RAID容錯式獨立磁碟陣列 6 二維奇偶校驗獨立存取的陣列 資料以塊的交叉方式存於各碟，冗余的檢、糾錯信息均勻分佈於所有磁牒上。

每次寫入資料都要訪問一個資料盤和兩個校驗盤，可容許雙盤出錯。

RAID容錯式獨立磁碟陣列 7 採用快取和異步技術的RAID容錯式獨立磁碟陣列 6 使回應速度和傳輸速率有較大的提高。

除表中所列之外，還有很多種類。如RAID容錯式獨立磁碟陣列 10，它是將RAID容錯式獨立磁碟陣列 1和RAID容錯式獨立磁碟陣列 0有效地結合在一起，為那些要求冗余且不考慮成本的套用環境提供最佳的效能。

它要求至少4個驅動器，並且要有HP NetRAID容錯式獨立磁碟陣列 DAC磁牒陣列卡的支持。

4 磁牒陣列技術的現狀

目前，由於磁牒陣列技術已經成熟，其產品紛紛走向市場。構築磁牒陣列的方式已突破原來的SCSI定勢，IDE RAID容錯式獨立磁碟陣列已經成為流行的一種趨勢。其中主要原因是IDE型硬碟驅動器的價格比SCSI型便宜，利用IDE驅動器構築磁牒陣列可大幅度降低成本。


儘管在可擴充性方面IDE要比使用SCSI差，但卻為著重價格的用戶廣泛接受，所以原來一些投入SCSI的廠商開始向IDE轉向。

例如：
過去傾全力於SCSI型RAID容錯式獨立磁碟陣列控制卡的大型生產廠商AMI加盟IDE市場；Abit和Iwill是兩個最大的熱衷於將IDE RAID容錯式獨立磁碟陣列技術推廣到主機板中的製造廠商，Abit最近推出的2款帶RAID容錯式獨立磁碟陣列功能的主機板KT7-RAID容錯式獨立磁碟陣列和BX 133-RAID容錯式獨立磁碟陣列已成為市場流行產品，Iwill也推出了帶IDE RAID容錯式獨立磁碟陣列功能的主機板WO2-R；Electronix公司開發了Arena RAID容錯式獨立磁碟陣列系列產品，這些產品不依賴於OS，支持通用的操作系統和網路環境，包括NT、UNIX、Liunx、Windows、Novell和Mac等。

熱交換冗余特徵允許出現電源故障、降溫故障或硬碟故障，而不影響在線操作，不需要機器手或斷電。Arena RAID容錯式獨立磁碟陣列具有即插即用功能，操作簡便。
產品舉例（Electronix公司生產的Arena Ⅱ和Industrial Ⅱ）：

Arena Ⅱ和Industrial Ⅱ的技術說明

項 目 內 容

內裝控制器 i960RN 64位RISC
超高速緩衝存儲器 64~128Mb SDRAM（含64MB）
RAID容錯式獨立磁碟陣列號 0，1，0+1，3或5
特徵指令排隊 高達255種同時資料請求
資料傳輸速率 高達80MB/s（同步的）
接頭 主機總線/磁牒總線 LVD超2/具有超DMA-66支持的E-IDE
驅動器 可以熱交換，可更換用戶高達8個3.5英吋IDE驅動器（1英吋高）
最大故障允許容量 525GB以上
主機要求 主機獨立
操作系統 OS徹底獨立，十分明顯
資料重構 自動資料再生
電源能力 雙300瓦備用供電
AC輸入電壓 110V/220V（±10%），60Hz/50Hz
相對濕度 10%~80%（不凝結狀態）
操作溫度 5℃~40℃
尺寸大小 台式：最新尺寸架裝式：175mm（高）×483mm（寬）×400mm（長）
重量 15kg（無驅動器），架裝時更重
保證 確保RAID容錯式獨立磁碟陣列設備（不包括驅動器）1年的零設備及維修

市場上RAID容錯式獨立磁碟陣列的產品林林總總，用戶要根據自身的實際情況進行合理地選項。由於產品不斷推陳出新，及時關注動態變化至關重要。

5 磁牒陣列技術的套用

磁牒陣列具有易於實現高傳輸率、大容量和高可靠性的潛力，它已逐步成為主要的電腦外存儲系統，其套用領域日益擴大。

1 銀行、稅務、證券等嶺域中的套用

磁牒陣列的一個重要特徵就是它的高可靠性。通過將陣列中的某些存儲空間存放用於對失效資料進行恢復的校驗信息來保證比單個大容量盤更高的可靠性。

銀行、稅務、證券等領域要求系統具有非常高的可靠性，以保證系統中所存儲的信息不受破壞和系統正常執行。

磁牒陣列能保證系統的高可靠性和連續工作性，恰恰能滿足這些領域的需求。如RAID容錯式獨立磁碟陣列 1，它為鏡像影射方式，雙盤結構，其資料同時寫入兩個盤，具有較高的I/O速度，資料安全性最高，可用於需要制作備份關鍵資料且不被正常訪問所幹擾的場合——銀行、稅務和證券等套用領域。

2 海量存儲中的套用

從某種意義上講，磁牒陣列的存儲能力是無限的，因此它非常適合需要海量存儲的套用系統。

磁牒陣列技術在海量存儲中的套用

套用範圍 實例

多媒體技術 圖像、聲音、語言、文字等。

地質勘探、天文觀測、衛星遙測等 地球資源衛星圖像信息處理。

信息高速公路系統 海量存儲寬帶網路功能。

資料庫、知識庫系統 邏輯操作功能以模組化結構固定在RAID容錯式獨立磁碟陣列上，構成具有不同功能的功能磁牒陣列。

例如，有人在1995年就曾做過統計：在圖像信息處理嶺域中，利用計慊籅v齙厙蜃試詞?跘婉疵魽r厙蜃試次佬峭枷竦娜萘課?0MB，覆蓋一個地區需要十幾幅甚至幾十幅這樣的圖像，而且要求更高的是每15天就要產生一組全新的整個地球表面的圖像。這樣的系統涉及到大量的資料存取和處理，要求電腦系統不僅有很高的既時處理能力，同時更重要的是要求它有海量存儲能力。

採用磁牒陣列技術，可以按照用戶對存儲容量的需求來進行陣列配置，達到海量存儲的要求。

6 技術走勢

當前，磁牒陣列技術的研究五花八門，從巨集觀上歸納，主要集中在這幾方面：

1 新型磁牒陣列體系結構；

2 RAID容錯式獨立磁碟陣列結構設計與其記錄文件特性的關係；

3 在RAID容錯式獨立磁碟陣列冗余設計中，綜合平衡效能、可靠性和經濟性問題；

4 超大型RAID容錯式獨立磁碟陣列在物理上如何構造和連結的問題。

隨著這些問題的相繼解決，RAID容錯式獨立磁碟陣列的效能會大幅度提高。RAID容錯式獨立磁碟陣列也像其它電腦外存一樣，向大容量、高傳輸率、高可靠性、小體積、輕量化、低功耗的方向發展。