RAID: 存储设备的虚拟化

性能和可靠性，我们能不能全都要呢？

  • Redundant Array of Inexpensive (Independent) Disks (RAID)
  • 把多个 (不可靠的) 磁盘虚拟成一块非常可靠且性能极高的虚拟磁盘

遍地是黄金的年代：凑几块盘，掀翻整个产业链！

  • “Single Large Expensive Disks” (IBM 3380), v.s.
  • “Redundant Array of Inexpensive Disks”

RAID: Design Space

RAID (虚拟化) = 虚拟磁盘块到物理磁盘块的 “映射”。

  • 虚拟磁盘块可以存储在任何虚拟磁盘上
    • 虚拟磁盘可以并行
    • 存储 $>1$ 份即可实现容错

RAID-0：更大的容量、更快的速度

  • 读速度 x 2；写速度 x 2

RAID-1：镜像 (容错)

  • 保持两块盘完全一样
  • 读速度 x 2；写速度保持一致

容错的代价

浪费了一块盘的容量……

  • 如果我们有 100 块盘
  • 但假设不会有两块盘同时 fail-stop？

能不能只用 1-bit 的冗余，恢复出一个丢失的 bit？

  • $x = a \oplus b \oplus c \oplus d$
    • $a = x \oplus b \oplus c \oplus d$
    • $b = a \oplus x \oplus c \oplus d$
    • $c = a \oplus b \oplus x \oplus d$
    • $d = a \oplus b \oplus c \oplus x$
  • 100 块盘里，99 块盘都是数据！
    • Caveat: random write 性能

RAID-5: Rotating Parity

“交错排列” parity block!

RAID: 讨论

更快、更可靠、近乎免费的大容量磁盘

RAID 的可靠性

  • RAID 系统发生断电？
    • 例子：RAID-1 镜像盘出现不一致的数据
  • 检测到磁盘坏？
    • 自动重组