磁盘阵列技术基础培训-完整版
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硬盘维修基础硬盘维修教材一：结构：1：电源接口：接线柱有断裂现象2：IDE 接口：插针有断裂、缩回、虚焊现象3：跳线：用于设置MASTER/SLA VE4：主轴电机驱动5：磁头伺服定位驱动6：读写电路、选头电路7：前置放大电路8：控制电路：控制硬盘的初始化、加电、启动主轴电机、加电初始寻道、定位、读写。
9：BIOS，里面固化了软件，与主板的BIOS 起类似的作用10：高速缓存：256K-2M，是硬盘与外部总线交换数据的场所，硬盘将磁信号转化为电信号后通过缓存一次次地填充与清空，一步步地按PCI 总线的周期送出。
二：硬盘新技术RAID 技术：用于提高速度，性能及数据安全性，由多块廉价硬盘构成的冗余阵列。
其中一块硬盘出问题并不影响系统工作。
接口：分为SCSI 类和ATA 类DMA 模式：数据不经过CPU，直接在硬盘和内存之间传送，ULTRA DMA 由INTEL、QUANTUM、SEAGATE 等三家公司提出，分为ULTRA DMA 33/66/100，与IDE 兼容。
SERIAL ATA：即串行ATA，是INTEL 公司发布的，在同一时间内只会有一位数据传输，用四个针就完成了所有的工作，第一针发出、第二针接收、第三针供电、第四针地线。
使用DMA 66/100 的条件：首先，硬盘必须支持久ULTRA DMA；其次：主板必须支持ULTRA DMA；再次：操作系统必须安装有相应的驱动程序；最后：必须使用80 针专用数据线；另外CMOS 的相应设置应打开、不要将普通光驱与UDMA 硬盘接在同一个口上、主板本身的兼容性问题也可能使DMA 工作不正常，对不支持DMA 的硬盘或光驱设置了DMA 可能会导致死机。
三：机械部分：电机：无刷直流电机、音圈电机磁头：工作时，飞行状态，与盘面相距0.2-0.5uM盘片：盘体由多个盘片叠加在一起，每个盘片有上下两个磁面，磁面：所有磁面上相同大小的同心圆构成一个柱面。
磁道：每个磁面被划分为成若干个磁道扇区：每个磁道再被划分成若干个扇区，每个扇512 个字节。
超详细的磁盘阵列图文教程
磁盘阵列(Disk Array)1.为什么需要磁盘阵列如何增加磁盘的存取(access)速度,如何防止数据因磁盘的故障而失落及如何有效的利用磁盘空间,一直是电脑专业人员和用户的困扰;而大容量磁盘的价格非常昂贵,对用户形成很大的负担。
磁盘阵列技术的产生一举解决了这些问题。
过去十年来,CPU的处理速度增加了五十倍有多,内存(memory)的存取速度亦大幅增加,而数据储存装置--主要是磁盘(hard disk)--的存取速度只增加了三、四倍,形成电脑系统的瓶颈,拉低了电脑系统的整体性能(throughput),若不能有效的提升磁盘的存取速度,CPU、内存及磁盘间的不平衡将使CPU及内存的改进形成浪费。
目前改进磁盘存取速度的的方式主要有两种。
一是磁盘快取控制(disk cache controller),它将从磁盘读取的数据存在快取内存(cache memory)中以减少磁盘存取的次数,数据的读写都在快取内存中进行,大幅增加存取的速度,如要读取的数据不在快取内存中,或要写数据到磁盘时,才做磁盘的存取动作。
这种方式在单工环境(single-tasking environment)如DOS之下,对大量数据的存取有很好的性能(量小且频繁的存取则不然),但在多工(multi-tasking)环境之下(因为要不停的作数据交换(swapping)的动作)或数据库(database)的存取(因为每一记录都很小)就不能显示其性能。
这种方式没有任何安全保障。
其二是使用磁盘阵列的技术。
磁盘阵列是把多个磁盘组成一个阵列,当作单一磁盘使用,它将数据以分段(striping)的方式储存在不同的磁盘中,存取数据时,阵列中的相关磁盘一起动作,大幅减低数据的存取时间,同时有更佳的空间利用率。
磁盘阵列所利用的不同的技术,称为RAID level,不同的level针对不同的系统及应用,以解决数据安全的问题。
一般高性能的磁盘阵列都是以硬件的形式来达成,进一步的把磁盘快取控制及磁盘阵列结合在一个控制器(RAID controller)•或控制卡上,针对不同的用户解决人们对磁盘输出入系统的四大要求:(1)增加存取速度,(2)容错(fault tolerance),即安全性(3)有效的利用磁盘空间;(4)尽量的平衡CPU,内存及磁盘的性能差异,提高电脑的整体工作性能。
储存(磁盘阵列柜)基础知识培训.pptx
储存(磁盘阵列柜)基础知识培训
磁盘阵列柜概述
▪ 磁盘阵列简称RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)，有 “价格便宜且多余的磁盘阵列”之意。其原理是利用数组方式来作 磁盘组，配合数据分散排列的设计，提升数据的安全性。磁盘阵列 主要针对硬盘，在容量及速度上，无法跟上CPU及内存的发展，提 出改善方法。磁盘阵列是由很多便宜、容量较小、稳定性较高、速 度较慢磁盘，组合成一个大型的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所 产生的加成效果来提升整个磁盘系统的效能。同时，在储存数据时 ，利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上 。 磁盘阵列还能利用同位检查(Parity Check)的观念，在数组中任 一颗硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将故障硬盘内的 数据，经计算后重新置入新硬盘中。而磁盘阵列柜就是装配了众多 硬盘的外置的RAID 。
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DAS：直接附加存储
▪ 的DAS(Driect Attached Storage—直接附件存储）是指将存储设备 通过SAS线缆或光纤通道直接连接到服务器上。
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DAS：直接附加存储
▪ 存储直接连接到一台服务器上 • SCSI, SAS, iSCSI, FC • 块级别 I/O
▪ 内部磁盘 • 具备/不具备RAID保护
▪ 外部磁盘 • 存储系统 • 基于控制器的RAID引擎
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内部 DAS
Application Server
Motherboard
Application Server
Motherboard SW
Application Server
存储磁盘阵列基础知识培训精品PPT课件
未定,可能会所有更新
信号兼容
与第一代兼容
可能与第二代兼容,
RAID简介
RAID简介
廉价磁盘冗余阵列（RAID）
▪ Redundant Arrays of Inexpensive Disks ▪ 是一种利用大量廉价磁盘进行磁盘组织的技术 ▪ 价格上，大量廉价的磁盘比少量昂贵的大磁盘合
算得多
▪ 性能上，使用大量磁盘可以提高数据的并行存取
速度
▪ 可靠性上，冗余数据可以存放在多个磁盘上，因
此一个磁盘的故障不会导致数据丢失
高性能
• 通过并行提高性能
– 负载平衡多个小的存取操作，提高以提高这种存取操 作的吞吐量
– 并行执行大的存取操作，以减少大的存取操作的响应 时间
• 通过在多个磁盘上对数据进行拆分来提高传输率
– 比特级拆分（Bit-level striping） • 将每个字节按比特分开，存储到多个磁盘上
磁盘失效，将影响整个数据。
▪RAID 0不可应用于需要数据高可用性的关键应用。
RAID 1
▪RAID 1通过磁盘镜像实现数据冗余，在两对分离的磁盘上产
生互为备份的数据。
▪RAID 1可以提高读的性能, 当原始数据繁忙时，可直接从镜像
拷贝中读取数据。
▪RAID 1是磁盘阵列中费用最高的, 但提供了最高的数据可用率。
SATA Vs PATA
串 行 AT A与 并 行 AT A的 技 术 特 征 对 比
技术特征
Serial ATA1.0(串行ATA)
Parallel ATA(并行ATA)
最高数据传输率
150 MB/s
133 MB/s
(SATA3.0中最高可达600MB/s) (这是ATA/133所能支持的最高值)
RAID卡基础知识培训
（二）RAID分类——HostRaid
Host RAID是基于硬和软RAID之间的一种产品。它把软件RAID功能 集成到了产品的固件上，从而提高了产品的功能和容错能力。
能够实现简单的RAID功能，如RAID0，1，10。 例如，NVMCP55集成了HostRAID功能，可以实现简单的sataRAID
RAID卡基础知识培训
（一）RAID定义
• RAID技术诞生于1987年，由美国加州大学伯克利分校提出。RAID是 “Redundant Array of Independent Disk”的缩写，中文意思是独立冗 余磁盘阵列。简单的说，RAID是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按 不同方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘)，从而提供比单个硬盘 更高的存储性能和提供数据冗余的技术。冗余磁盘阵列最初的研制目 的是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘，以降低大批量数据 存储的费用，同时也希望采用冗余信息的方式，使得磁盘失效时不会 使对数据的访问受损失，从而开发出一定水平的数据保护技术，并且 能适当的提升数据传输速度。早期的RAID技术只应用于高端服务器 ，并且只配合SCSI硬盘使用。后来随着IDE硬盘转速的提升和RAID 技术的发展，RAID技术也被应用于桌面计算机领域。现今，RAID技 术已经被广泛应用于SATA，SAS接口硬盘之上。
（Online Capacity Expansion---在线扩容），RLM（ RAID Level Migration –raid在线迁移）等高级功能、有些高级的卡还支持 snapshot等。
零通道RAID卡
• 零通道RAID卡简称ZCR（Zero Channel Raid），主要是利用主板上 的SCSI芯片和SCSI通道接口，通过支持零通道RAID卡主板上的板载 SCSI控制芯片与某指定的PCI插槽之间的电气连接来实现各种RAID 功能。对于这种电气连接，Adaptec称之为Embedded RAID Logic（ EMRL），Intel则称之为RAIDIOS。
IBMDS4700磁盘阵列基础培训
▪ Integrated XOR engine
▪ Storage Manager software
➢ Partitions ➢ FlashCopy® ➢ VolumeCopy ➢ Enhanced Remote Mirroring
Model 72
▪ Eight 4 Gb/s FC host ports
▪ Four 4 Gb/s FC drive ports
▪ Max of 112 drives with six EXP810 Expansion Units ➢ 16 disk drives inside controller ➢ 4 – 6 trays requires and expansion license ➢ FC or SATA
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DS4700 磁盘阵列外观
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DS4700 两种型号
Model 70
▪ Four 4 Gb/s FC host ports
▪ Four 4 Gb/s FC drive ports
▪ Max of 112 drives with six EXP810 Expansion units ➢ 16 disk drives inside controller ➢ 1 – 3 trays requires an expansion license, 4 – 6 trays requires and expansion license ➢ FC or SATA
Page 6itioning ➢ Model 70A offers a choice 2 – 128 partitions and support upgrade ➢ Model 72A offers a choice 8 – 128 partitions and support upgrade
1《RAID技术基础培训》(V1[1].0)
![1《RAID技术基础培训》(V1[1].0)](https://img.taocdn.com/s3/m/71130f8102d276a200292e25.png)
动因:
替代SLED, 提供相同容量的同时还能够提供更高的性能.
RAID基本概念—— RAID优势
容量扩展方面
– 很容易扩展容量,不宕机在线扩展容量
性能方面
– 通过分块提高性能:将IO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
可用性方面
– 通过镜像冗余或校验冗余,提供了在个别磁盘失效的情况下仍 然保持Raid的可用性的能力
RAID5E图解:
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15
标准RAID5 RAID5E + 1个备盘
D0 D3 D6 P3 D11
D1 D4 P2 D9 D12
D2 P1 D7 D10 D13
P0 D5 D8 D11 P0
stripe0 stripe1 stripe2 stripe3 stripe4
2
缺点
无冗余,不是真正的RAID 不能用于关键数据环境
适用领域
视频生成和编辑 图像编辑
RAID级别——
RAID 1 定义:
RAID1 (一)
以镜像作为冗余手段,虚拟磁盘中的数据有多个拷贝,放在成员磁盘上.
RAID 1 图解:
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15
可靠性方面
– 通过双电源,双控制器,双缓存,双风扇,热备热换等技术提 供可靠性
磁盘阵列讲解精品PPT课件
IDE接口（Integrated-Drive-Electronics）是现在普 便使用的外部接口，采用16位数据并行传送方式， 一个IDE接口只能接两个外部设备。优点是价格低 、兼容性强、性价比高，缺点是数据传输速度慢、 线缆长度过短、连接设备少 。数据线是40针或80 针
SATA(Serial ATA)接口：Serial ATA以连续串行的方式传送 数据，可以在较少的位宽下使用较高的工作频率来提高数 据传输的带宽。Serial ATA一次只会传送1位数据，这样能 减少SATA接口的针脚数目，使连接电缆数目变少，效率也 会更高。实际上，Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有 的工作，分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收
原理：原理是利用数组方式来作磁盘组，配合数据 分散排列的设计，提升数据的安全性。磁盘阵列中 针对不同的应用使用的不同技术,称为RAID level 。 而每一level代表一种技术,目前业界公认的标准是 RAID 0~RAID 7 。
实现：RAID通常是由在硬盘阵列塔中的RAID控制 器或电脑中的RAID卡来实现的。
总结起来就是 容量大、速度快、安全性高。
2.硬盘接口类型
目前，硬盘的接口类型主要有：IDE接口、SATA
接口、SCSI接口、光纤通道。
IDE接口硬盘多用于家用产品中，也部分应用于服 务器，SCSI接口的硬盘则主要应用于服务器市场， 而光纤通道只在高端服务器上，价格昂贵。SATA主 要应用于家用市场，有SATA、SATAII、SATAIII，
大数据的读写。但冗余信息开销还是太大，阻止了这类 盘的广泛应用。
4.RAID3(3级盘阵列) RAID3为单盘容错并行传输阵列盘。它的特点是将检验 盘减小为一个(RAID2校验盘为多个，DAID1检验盘为1比 1)，数据以位或字节的方式存于各盘(分散记录在组内相 同扇区号的各个磁盘机上)。
《RAID技术基础培训》(V1.0)
故障处理步骤
检查硬盘状态、备份重 要数据、更换故障硬盘。
预防措施
定期检查硬盘健康状况、 及时更新固件和驱动程 序。
性能优化
性能瓶颈
磁盘I/O性能、RAID卡性能、系统资源占用等。
优化方法Байду номын сангаас
调整RAID级别、增加缓存容量、优化系统配置。
性能监控工具
RAID卡管理工具、系统性能监控软件等。
THANKS
提高I/O性能
通过将数据分散存储在多个磁盘上， RAID可以并行处理多个I/O请求，显 著提高磁盘的I/O性能。
高可用性
RAID技术可以提供24x7的不间断服 务，因为当某个磁盘发生故障时，系 统可以自动切换到备用磁盘。
易于扩展
RAID可以通过增加磁盘数量来轻松 扩展存储容量。
缺点
01
02
03
04
盘的I/O负载。
个数据集的丢失。
数据校验
数据校验是一种检测数据错误的方法，通过 使用特定的算法对数据进行计算，生成一个 校验值，然后将这个校验值存储在特定的位 置。
RAID系统通常使用XOR算法进行数据校 验，XOR算法可以检测单个比特位的错误 ，并且可以检测出多个比特位的错误。
当数据读取时，会重新计算校验值并与存储 的校验值进行比较，如果两者不一致，则说 明数据存在错误，需要进行修复或者重新读 取。
性能优化
通过并行处理和数据分散，RAID可以显著提高数据库的查询和 更新速度。
数据恢复
在数据库故障情况下，RAID可以快速恢复数据，减少停机时间。
虚拟化环境
1 2
资源池化
RAID技术可以将多个物理磁盘组合成一个逻辑 磁盘，为虚拟机提供连续的存储空间。
《磁盘阵列技术培训》PPT课件
校园网用户
校园网用户
阅览室服务终端
LAN（图书馆）
路由器
服务器
SCSI
磁盘阵列
LAN（校园网）
服务器
服务器
管理终端
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XX公司
4
一般网络结构：
远程用户
阅览室服务终端
Internet
远程用户
校园网用户
LAN（图书馆）
路由器
LAN（校园网）
服务器
SCSI
磁盘阵列
服务器
服务器
管理终端
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XX 磁盘阵列一般性能介绍
支持多种管理方式： • 前置式LCD显示和设置，全面管理、维护阵列的配置和监视其工作状态 • 支持RS－232C对阵列特性和配置进行设置和用MODEM 进行远程管理 • 文本型RAID管理器可适用于MS－DOS，Windows95、Windows 98， Windows NT(X86和DEC ALPHA平台）NETWARE，OS/2， SCO OPENSERVER，SCO UNIXWARE，SUN SOLARIS或LINUX • 有功能强大且非常友好的RAIDWATCH 管理器，适用于各支持JAVA2.0 或更高的版本的平台
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RAID 技术
● 使用RAID技术实现了数据存储的安全
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RAID 技术
●RAID技术解决了什么问题
● 使用RAID技术解决了单个磁盘容量的限制 ●使用RAID技术解决了单个磁盘速度的限制 ●使用RAID技术解决了数据可靠性问题
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磁盘阵列教程
磁盘阵列教程说到磁盘阵列（RAID，Redundant Array of Independent D isks），现在几乎成了网管员所必须掌握的一门技术之一，特别是中小型企业，因为磁盘阵列应用非常广泛，它是当前数据备份的主要方案之一。
然而，许多网管员只是在各种媒体上看到相关的理论知识介绍，却并没有看到一些实际的磁盘阵列配置方法，所以仍只是一知半解，到自己真正配置时，却无从下手。
本文要以一个具体的磁盘阵列配置方法为例向大家介绍磁盘阵列的一些基本配置方法，给出一些关键界面，使各位对磁盘阵列的配置有一个理性认识。
当然为了使各位对磁盘阵列有一个较全面的介绍，还是先来简要回顾一下有关磁盘阵列的理论知识，这样可以为实际的配置找到理论依据。
一、磁盘阵列实现方式磁盘阵列有两种方式可以实现，那就是“软件阵列”与“硬件阵列”。
软件阵列是指通过网络操作系统自身提供的磁盘管理功能将连接的普通SCSI卡上的多块硬盘配置成逻辑盘，组成阵列。
如微软的Windows NT/2000 Server/Server 2003和Ne tVoll的NetWare两种操作系统都可以提供软件阵列功能，其中Windows NT/2000 Server/Server 2003可以提供RAID 0、RAID 1、RAID 5；NetWare操作系统可以实现RAID 1功能。
软件阵列可以提供数据冗余功能，但是磁盘子系统的性能会有所降低，有的降代还比较大，达30%左右。
硬件阵列是使用专门的磁盘阵列卡来实现的，这就是本文要介绍的对象。
现在的非入门级服务器几乎都提供磁盘阵列卡，不管是集成在主板上或非集成的都能轻松实现阵列功能。
硬件阵列能够提供在线扩容、动态修改阵列级别、自动数据恢复、驱动器漫游、超高速缓冲等功能。
它能提供性能、数据保护、可靠性、可用性和可管理性的解决方案。
磁盘阵列卡拥有一个专门的处理器，如Intel的I960芯片，HPT37 0A/372 、Silicon Image SIL3112A等，还拥有专门的存贮器，用于高速缓冲数据。
《磁盘阵列讲解》课件
磁盘阵列的发展趋势
容量增大
随着磁盘数量的增加、技术不断提高，磁盘阵 列的总容量将会越来越大。
性能提高
随着新技术的应用，磁盘阵列的读写速度将会 更快，同时也会变得更加智能化。
结论和展望
结论
磁盘阵列作为数据存储的重要方案，将会继续得 到盘阵列也将在这 一领域发挥越来越重要的作用。
《磁盘阵列讲解》
本课件将深入讲解磁盘阵列的各种技术，帮助你深入了解这一重要的数据存 储方案。
什么是磁盘阵列？
定义
磁盘阵列是利用多个磁盘组合成的存储系统，提供数据备份、容错、加速等功能。
分类
磁盘阵列可以按照多种因素分类，如运作模式、RAID级别、总线结构等。
磁盘阵列常用技术
RAID控制器
RAID控制器是磁盘阵列的重要组成部分，根据 RAID级别来管理磁盘的读写、纠错、协调等过 程。
磁盘阵列的成本较高，还需要较强的技术支持才能保证其正常运行。
磁盘阵列的应用领域
1
服务器存储
磁盘阵列在服务器存储中得到广泛应用，能够保证大量数据的高效存储和访问。
2
网络存储
磁盘阵列可以构建网络存储系统，为分布式的数据存储提供了强有力的支持。
3
大数据处理
磁盘阵列在大数据处理方面也有广泛的使用，能够满足容错、高速读写的需求。
光纤通道技术
光纤通道技术是一种快速，可靠的数据传输技 术，其速度和距离远高于传统的SCSI接口。
固态硬盘
固态硬盘具有更高的读写速度和更小的体积， 因此能够大大提高磁盘阵列的性能。
磁盘阵列的优缺点
1 优点
磁盘阵列能够提供更快速，更稳定的数据存储和访问能力，同时在发生磁盘故障时不会 导致数据丢失。
2 缺点
RAID技术基础知识课件
操作数1 假 假 真 真
操作数2 假 真 假 真
XOR结果 假 真 真 假
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热备和热换
• 热备是指在不干扰当前系统的正常使用的 情况下，用系统中另外一个正常的备用磁 盘顶替失效磁盘
• 热换是指在不影响系统正常运转的情况下， 用正常的磁盘物理替换RAID阵列中的失效 磁盘
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磁盘3 数据1c
P2 Q3 数据4j 数据5n
磁盘4 P1 Q2
数据3h 数据4k 数据5o
磁盘5 Q1
数据2f 数据3i 数据4l
P5
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RAID6 DP
• RAID6 DP中的DP指Double Parity，它在RAID4 的基础上不仅有行的校验，还增加了一个用来 存放斜向校验信息的磁盘
D0
D1
D2
D3
D4
D5 D6
D0
D1
D2
D3
条带0
D7
D4
D5
D6
D7
条带1
D8
D8
D9
D10
D11
条带2
D9
D10
D11
物理磁盘0 物理磁盘1 物理磁盘2 物理磁盘3
…..
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16
RAID0的特性
所需成员磁盘数 优点 缺点
适用领域
2个或更多，最低为2个 极高的磁盘读写效率
不存在校验，不会占用太多CPU资源 设计、使用和配置比较简单
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8
镜像冗余的概念
• 镜像冗余使用了磁盘镜像技术 • 磁盘镜像是一个简单的设备虚拟化技术，
每个I/O操作都会在两个磁盘上执行，两 个磁盘看起来就像一个磁盘一样 • 镜像冗余可以提高磁盘的读性能