磁盘阵列系统三大关键部件

思考的牛

磁盘阵列简称RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks，RAID)。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。磁盘阵列系统的主要部件包括阵列控制器、磁盘及磁盘扩展柜、电源系统等，图1是一个典型双控制器盘阵结构示意图。根据不同的市场定位，不同型号的盘阵结构和各项技术指标会有或大或小的区别，如控制器数量、缓存容量、管理终端、接口类型等。


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　　阵列控制器(或者存储处理器)

　　阵列控制器采用专门处理数据存储和系统管理的单片机、工控机、服务器，前端提供对服务器的连接，后端连接磁盘及磁盘扩展柜，采用优化的通用或专用操作系统，以及独有的控制软件实现数据的存储转发和整个阵列的管理(有些磁盘阵列系统采用专门的管理终端)。控制器所带缓存可暂存外部服务器向盘阵读写的数据,或者暂存控制器向后端磁盘读写的数据，能大大提高访问的效率。

　　盘阵根据控制器数量可分为无控制器、单控制器、双控制器和多控制器几种，它们各自有不同的市场定位。

　　其中无控制器的盘阵JBOD(Just Bundle of Disk的缩写，意即“只是一串磁盘的组合”)，被称为“傻盘阵列”。 JBOD内部既没有控制器，也没有缓存，磁盘之间更没有提高性能和安全性的任何手段。每个磁盘都独立地接收来自主机的数据访问，主机既要负担磁盘读写等操作，还要进行RAID算法的处理，对主机资源的占用率较大，因此JBOD适用于对性能要求不高的环境。

　　单控制器阵列能够满足那些对性能有较高要求、又能容忍因控制器故障导致盘阵停机一定时间的需求，在实际应用中，由于采用冗余链路、内部容错等技术，单控制器盘阵能够很好地满足一般的高可靠性要求，因此双控制器盘阵只采购一个控制器的案例也为数不少。

　　双控制器阵列能够实现控制器级的冗余，进一步提高系统的性能和稳定性、可靠性。

　　多控制器盘阵采用4个或以上的控制器，采用多级冗余结构，既能使系统的稳定性和可靠性达到更高标准，又能使整体处理能力成倍提高，常用于大型关键业务及数据中心。

　　控制器的核心是运行其中的一系列软件，如盘阵管理软件、SAN管理软件、快照软件等。

　　磁盘及磁盘扩展柜

　　磁盘是盘阵存储数据的物理介质，它装在磁盘柜或磁盘扩展柜中，目前用于盘阵的主要硬盘类型如表1所示。作为盘阵中风扇之外的第二个持续运转的部件，硬盘是盘阵中的易损物，为了减少或防止磁盘故障导致的数据丢失，一般都会采用RAID技术来容错。磁盘扩展柜用于安装磁盘，扩展存储容量。磁盘扩展柜提高了系统扩容的灵活性和方便性，实现按需分步的扩展。

　　电源

　　电源为整个磁盘阵列系统供电，包括控制器、磁盘及扩展柜、管理终端。根据对可靠性要求的不同来选择单电源或者多电源。为防止冗余电源同时发生故障，中高端盘阵还需配备电池，能够确保外部电源出现故障后，系统能继续维持一段时间运转，让系统能将缓存中数据写入磁盘中。