大容量存储设备

第 2 章大容量存储设备- 磁盘阵列

2.1 大容量存储设备的概念

所谓大容量硬盘，在磁盘阵列的概念中，并不是指市场上所卖的9GB, 18GB, 36GB, 90GB,180GB的单个硬盘容量较大叫大容量。而是指将这些单个硬盘透过RAID的技术，按RAID LEVEL组合成更大容量的硬盘。例如从100GB. 800GB或到更大的5000GB(5TB)，依单个硬盘的个数，容量，可组合成不同超大容量的磁盘阵列系统，从主机端来看磁盘阵列，是一个超大硬盘，同样的与单个盘一样的可以分不同的区域(LUN) 。此超大硬盘的功能，则要视你所选择的RAID Level的级别，有着不同的功能(可参考Appendix A 的章节)。然而未来市场对容量的需求由目前的Gigabytes(GB)到Terabytes(TB, 1 TB =

1000GB)进而到Petabytes(PB, 1PB = 1000TB)，相当于1,000,000,000,000,000个位，也就是10的15次方位元。这种大容量存储已经撑爆SCSI硬盘所能支持的程度，针对存取速度和硬盘数量的提高，显而易见的取代方案只有光纤通道仲裁回路也就是所谓的FC-AL(Fibre Channel Arbitrated Loop)，在此我们要强调的Ultra 2, Ultra 3(Ultra 160), Fibre Channel的磁盘阵列所用的CPU不能用以586 CPU为主了，因为速度是一大问题，必须是以Intel i960 RISC CPU为主(主要的理由在前言及第4章都有说明)。硬盘的存储方式就是所谓的动态存储，而磁带机不同，则是有顺序的，由前向后，或由后向前存取因而速度较慢，另外CD-ROM，或MO，虽是属动态存储，但速度仍然较硬盘慢，另外一点由CD-ROM组合成的CD-ROM Server or MO Server只是由一个管理程序所

控制，决定读取某一光盘的数据，此种产品的设计概念仍是以“各别”的观点来看的，也就是说由主机端来看是由多个CD-ROM或MO所组成，而磁盘阵列系统，是以“单一整体”的观点来看的，所以从主机端来看是一超大容量硬盘，速度是远超过CD-ROM及MO，从操作难易度来看，操作磁盘阵列，就如同操作单个硬盘同样的简单。

数据的“安全”对“数据永不丢失”是最重要的因素。在Appendix A中我们提到RAID Level的原理及优缺点：如RAID Level 0：数据不能容错，但速度最快，RAID Level 1：(即镜像)，数据可以容错，但容量需要2倍，成本高，速度一般。RAID Level 3-5：数据可容错，速度快，成本较 Level 0 高，比Level 1低，所以选择RAID Level的不同

级别，可提供不同的安全保障(RAID Level 除了0,1,3,5外还有所谓的RAID Level 10, 30, 50详述可参考Appendix A的章节并有图解)。我们曾经碰过一个案例：某一用户将所有的计费帐单存在一个9GB SCSI硬盘中，而此硬盘内存的计帐单总金额将近1千万人民币，有一天此客户的9GB硬盘损坏，他所损失的就不是一个9GB硬盘。他所面临的问题是如何将数据修复回来，将总金额近1千万人民币的应收帐收回。

如果他用的是磁盘阵列，RAID级别是Level 5，当硬盘损坏故障的话，他就不用担心数据会丢失，因为当时硬盘损坏，RAID控制器会最先发现，控制器会继续对主机提供存储数据的动作，并同时发出硬盘损坏信号，通知机房更换硬盘，如果当时磁盘阵列上就已

经放置一块热备份硬盘(Hot Spare),RAID控制器会自动将备份盘取代损坏盘，并自动Rebuild(数据重新建立回Spare盘上)损坏盘上的资料。如没有Spare的备份盘，只要将新的盘插回原来的位置，RAID控制器会自动侦测，再将数据重新建立回新盘上，这种方式客户就不需担心盘损坏，数据丢失的问题。

2.2 如何计算存储的容量

我们知道从主机端来看磁盘阵列是一个大容量硬盘，您可以依据需求将磁盘阵列分区成不同大小的逻辑盘如图所示，从图中可以清楚了解磁盘阵列实际上与使用单一硬盘一样的简单易懂。

从 Host 端来看磁盘阵列是看到逻辑的Array 1, Array 2, Array 3, Array 4, 在 Array 中又可将Array 分成数个逻辑区 (LUN), 就如在SCSI盘上分LUN 一样( PC上IDE盘分区相同, Partition), 每个Array可由几个硬盘组成是有限制的，不同品牌有不同的限制。同样的，不同品牌对Array 的数目也不相同。不过在这些不同的Array，可建立不同的

RAID Level确是相同的, 例如：Array 1 可建立RAID 0, Array 2可建立RAID 5, Array

3可建立RAID 1, Array 4可空白不用。

当我们了解这些基本概念后，我们再来说明容量如何计算：

例如：我们计划用8个硬盘来规划磁盘阵列，每个盘的容量为50GB:

Array 1 用两个盘做 RAID Level 1(镜像),

Array 2 其它6个盘做 RAID Level 5 则可用空间为：

Array 1 的可用容量为：( 2 * 50GB ) / 2 = 50GB ; RAID Level 1定律

Array 2 的可用容量为：( ( 6 – 1 ) * 50GB ) = 250GB ; ( N – 1 )RAID 5

定律

Total 全部可用容量为：Array 1 + Array 2 = 50 GB + 250 GB = 300 GB

分析：

原来 8 个 50GB 硬盘总容量为 400 GB, 但是实际可用容量为: 300 GB，少了 100GB，也就是少了两个硬盘？原因是 Array 1做 RAID Level 1(镜像)及 Array 2做 RAID Level 5，Array 1 及 Array 2各浪费一个硬盘所至。所以在规划磁盘阵列的容量时，不但要考虑实用性以外还要有经济性等因素。在这个例子当中，Array 1是多此一举，因为考虑Array 1做 RAID Level 1(镜像)是因为数据要有备份，但 RAID 5 本身就

已有容错的功能不需考虑备份，实用性这一面已不需考虑，只要考虑经济性就可以

了。所以我们重新规划将 Array 1, Array 2 合而为一个 Array 1 即可，则计算方

式可改为 8 个盘做 RAID Level 5：

Array 1 的可用容量为：( ( 8 – 1 ) * 50GB ) = 350GB ;( N – 1 )RAID 5 定

律

应是最经济的。这个规划只浪费一个盘的空间，实际可用容量为 350GB较先前的规

划多了 50GB。

各位在了解这观念以后，可以自行规划磁盘阵列的容量。