群集和双机热备的概念与区别

1、群集和双机热备的概念与区别群集和双机热备的概念与区别解析磁盘阵列的关键技术 存储技术在计算机技术中受到广泛关注，服务器存储技术更是业界关心的热点。一谈到服 务器存储技术，人们几乎立刻与 SCSI(Small Computer Systems Interface)技术联系在一起。 尽管廉价的 IDE 硬盘在性能、容量等关键技术指标上已经大大地提高，可以满足甚至超过 原有的服务器存储设备的需求。但由于 Internet 的普及与高速发展，网络服务器的规模也变得越来越大。同时， Internet 不仅对网络服务器本身，也对服务器存储技术提出了苛刻要求。无止境的市场需求 促使服务器存储技术飞速发展。而磁盘阵列是服务器存储技术中比较成熟的一种，也是在 市场上比较多见的大容量外设之一。在高端，传统的存储模式无论在规模上，还是安全上，或是性能上，都无法满足特殊 应用日益膨胀的存储需求。诸如存储局域网(SAN)等新的技术或应用方案不断涌现，新的 存储体系结构和解决方案层出不穷，服务器存储技术由直接连接存储(DAS)向存储网络技 术(NAS)方面扩展。在中低端，随着硬件技术的不断发展，在强大市场需求的推

2、动下，本 地化的、基于直接连接的磁盘阵列存储技术，在速度、性能、存储能力等方面不断地迈上 新台阶。并且，为了满足用户对存储数据的安全、存取速度和超大的存储容量的需求，磁盘阵 列存储技术也从讲求技术创新、重视系统优化，以技术方案为主导的技术推动期逐渐进入 了强调工业标准、着眼市场规模，以成熟产品为主导的产品普及期。回顾磁盘阵列的发展历程，一直和 SCSI 技术的发展紧密关联，一些厂商推出的专有 技术，如 IBM 的 SSA(Serial Storage Architecture)技术等，由于兼容性和升级能力不尽如人 意，在市场上的影响都远不及 SCSI 技术广泛。由于 SCSI 技术兼容性好，市场需求旺盛， 使得 SCSI 技术发展很快。从最原始 5MB/s 传输速度的 SCSI-1，一直发展到现在 LVD 接口的 160MB/s 传输速度 的 Ultra 160 SCSI，320MB/s 传输速度的 Ultra 320 SCSI 接口也将在 2001 年出现(见表 1)。 从当前市场看，Ultra 3 SCSI 技术和 RAID(Redundant Array of Inexpensi

3、ve Disks)技术还应是 磁盘阵列存储的主流技术。SCSI 技术SCSI 本身是为小型机(区别于微机而言)定制的存储接口，SCSI 协议的 Version 1 版本 也仅规定了 5MB/s 传输速度的 SCSI-1 的总线类型、接口定义、电缆规格等技术标准。随 着技术的发展，SCSI 协议的 Version 2 版本作了较大修订，遵循 SCSI-2 协议的 16 位数据 带宽，高主频的 SCSI 存储设备陆续出现并成为市场的主流产品，也使得 SCSI 技术牢牢地 占据了服务器的存储市场。SCSI-3 协议则增加了能满足特殊设备协议所需要的命令集，使得 SCSI 协议既适应传 统的并行传输设备，又能适应最新出现的一些串行设备的通讯需要，如光纤通道协议(FCP)、 串行存储协议(SSP)、串行总线协议等。渐渐地， “小型机”的概念开始弱化， “高性能计算 机”和“服务器”的概念在人们的心目中得到强化，SCSI 一度成为用户从硬件上来区分 “服务器”和 PC 机的一种标准。通常情况下，用户对 SCSI 总线的关心放在硬件上，不同的 SCSI 的工作模式意味着有 不同的最大传输速度。如 4

4、0MB/s 的 Ultra SCSI、160MB/s 的 Ultra 3 SCSI 等等。但最大传 输速度并不代表设备正常工作时所能达到的平均访问速度，也不意味着不同 SCSI 工作模 式之间的访问速度存在着必然的“倍数”关系。SCSI 控制器的实际访问速度与 SCSI 硬盘 型号、技术参数，以及传输电缆长度、抗干扰能力等因素关系密切。提高 SCSI 总线效率必须关注 SCSI 设备端的配置和传输线缆的规范和质量。图 1 和图 2 为分别为比较典型的 Ultra Wide SCSI(40MB/s)和 Ultra 3 LVD SCSI(160MB/s)的实际 访问速度(Winbench 99 测试)。可以看出，Ultra 3 模式下获得的实际访问速度还不到 Ultra Wide 模式下实际访问速度的 2 倍。一般说来，选用高速的 SCSI 硬盘、适当增加 SCSI 通道上连接硬盘数、优化应用对磁 盘数据的访问方式等，可以大幅度提高 SCSI 总线的实际传输速度。尤其需要说明的是， 在同样条件下，不同的磁盘访问方式下获得的 SCSI 总线实际传输速度可以相差几十倍， 对应用的优化是获得高速

5、存储访问时必须关注的重点，而这却常常被一些用户所忽视。在 图 3 中，按 4KB 数据块随机访问 6 块 SCSI 硬盘时，SCSI 总线的实际访问速度为 2.74MB/s，SCSI 总线的工作效率仅为总线带宽的 1.7%;而图 4 则在完全不变的条件下，按 256KB 的数据块对硬盘进行顺序读写，SCSI 总线的实际访问速度为 141.2MB/s，SCSI 总 线的工作效率高达总线带宽的 88%。随着传输速度的提高，信号传输过程中的信号衰减和干扰问题显得越来越突出，终结 器在一定程度上可以起到降低信号波反射，改善信号质量的作用。同时，LVD(Low- Voltage Differential)技术的应用也越来越多。LVD 工作模式是和 SE(Single-Ended)模式相对应的，它可以很好地抵抗传输干扰，延 长信号的传输距离。同时，Ultra 2 SCSI 和 Ultra 3 SCSI 模式也通过采用专用的双绞型 SCSI 电缆来提高信号传输的质量。LVD 工作模式和 SE 工作模式的对比如图 5 所示。RAID 技术在磁盘阵列的概念中，大容量硬盘并不是指单个硬盘容量大，而是指将单

6、个硬盘通过 RAID 技术，按 RAID 级别组合成更大容量的硬盘。所以在磁盘阵列技术中，RAID 技术 是比较关键的，同时，根据所选用的 RAID 级别的不同，得到的“大硬盘”的功能也有不 同。RAID 是一项非常成熟的技术，但由于其价格比较昂贵，配置也不方便，缺少相对专 业的技术人员，所以应用并不十分普及。据统计，全世界 75%的服务器系统目前没有配置 RAID。由于服务器存储需求对数据安全性、扩展性等方面的要求越来越高，RAID 市场的 开发潜力巨大。RAID 技术是一种工业标准，各厂商对 RAID 级别的定义也不尽相同。目 前对 RAID 级别的定义可以获得业界广泛认同的只有 4 种，RAID 0、RAID 1、RAID 0+1 和 RAID 5。RAID 0 是无数据冗余的存储空间条带化，具有低成本、极高读写性能、高存储空间利 用率的 RAID 级别，适用于 Video / Audio 信号存储、临时文件的转储等对速度要求极其严 格的特殊应用。但由于没有数据冗余，其安全性大大降低，构成阵列的任何一块硬盘损坏 都将带来数据灾难性的损失。所以，在 RAID 0 中配置 4 块以上

7、的硬盘，对于一般应用来 说是不明智的。RAID 1 是两块硬盘数据完全镜像，安全性好，技术简单，管理方便，读写性能均好。 但其无法扩展(单块硬盘容量)，数据空间浪费大，严格意义上说，不应称之为“阵列” 。RAID 0+1 综合了 RAID 0 和 RAID 1 的特点，独立磁盘配置成 RAID 0，两套完整的 RAID 0 互相镜像。它的读写性能出色，安全性高，但构建阵列的成本投入大，数据空间利 用率低，不能称之为经济高效的方案。表 1 scsi 工作模式的特点和技术参数RAID 5 是目前应用最广泛的 RAID 技术。各块独立硬盘进行条带化分割，相同的条带 区进行奇偶校验(异或运算)，校验数据平均分布在每块硬盘上。以 n 块硬盘构建的 RAID 5 阵列可以有 n-1 块硬盘的容量，存储空间利用率非常高(见图 6)。任何一块硬盘上数据丢失， 均可以通过校验数据推算出来。它和 RAID 3 最大的区别在于校验数据是否平均分布到各 块硬盘上。RAID 5 具有数据安全、读写速度快，空间利用率高等优点，应用非常广泛，但 不足之处是 1 块硬盘出现故障以后，整个系统的性能大大降低。对于 RA

8、ID 1、RAID 0+1、RAID 5 阵列，配合热插拔(也称热可替换)技术，可以实现 数据的在线恢复，即当 RAID 阵列中的任何一块硬盘损坏时，不需要用户关机或停止应用 服务，就可以更换故障硬盘，修复系统，恢复数据，对实现 HA(High Availability)高可用系 统具有重要意义。各厂商还在不断推出各种 RAID 级别和标准。例如更高安全性的，从 RAID 控制器开 始镜像的 RAID;更快读写速度的，为构成 RAID 的每块硬盘配置 CPU 和 Cache 的 RAID 等 等，但都不普及。用 IDE 硬盘构建 RAID 的技术是新出现的一个技术方向，对市场影响也 较大，其突出优点就是构建 RAID 阵列非常廉价。目前 IDE RAID 可以支持 RAID 0、RAID 1 和 RAID 0+1 三个级别，最多支持 4 块 IDE 硬盘。由于受 IDE 设备扩展性的限 制，同时，也由于 IDE 设备也缺乏热可替换的技术支持的原因，IDE RAID 的应用还不多。总之，发展是永恒的主题，在服务器存储技术领域也不例外。一方面，一些巨头厂商 尝试推出新的概念或标准，来领导服

9、务器及存储技术的发展方向，较有代表性的如 Intel 力 推的 IA-64 架构及存储概念;另一方面，致力于存储的专业厂商以现有技术和工业标准为基 础，推动 SCSI、RAID、Fibre Channel 等基于现有存储技术和方案快速更新和发展。在市 场经济条件下，检验技术发展的唯一标准是市场的认同。市场呼唤好的技术，而新的技术 必须起到推动市场向前发展作用时才能被广泛接受和承认。随着高性能计算机市场的发展， 高性能比、高可靠性、高安全性的存储新技术也会不断涌现。现在市场上的磁盘阵列产品有很多，用户在选择磁盘阵列产品的过程中，也要根据自 己的需求来进行选择，现在列举几个磁盘阵列产品，同时也为需要磁盘阵列产品的用户提 供一些选择。表 2 列出了几种磁盘阵列的主要技术指标。小知识:磁盘阵列的可靠性和可用性可靠性，指的是硬盘在给定条件下发生故障的概率。可用性，指的是硬盘在某种用途 中可能用的时间。磁盘阵列可以改善硬盘系统的可靠性。从表 3 中可以看到 RAID 硬盘子 系统与单个硬盘子系统的可靠性比较。此外，在系统的可用性方面，单一硬盘系统的可用性比没有数据冗余的磁盘阵列要好， 而冗余磁盘阵列的可用性比单个硬盘要好得多。这是因为冗余磁盘阵列允许单个硬盘出错， 而继续正常工作;一个硬盘故障后的系统恢复时间也大大缩短(与从磁带恢复数据相比);冗余 磁盘阵列发生故障时，硬盘上的数据是故障当时的数据，替换后的硬盘也将包含故障时的 数据。但是，要得到完全的容错性能，计算机硬盘子系统的其它部件也必须有冗余。存储技术在计算机技术中受到广泛关注，服务器存储技术更是业界关心的热点。一谈 到服务器存储技术，人们几乎立刻与 SCSI(Small Computer Systems Interface)技术联系在一 起。尽管廉价的 IDE 硬盘在性能、容量等关键技术指标上已经大大地提高，可以满足甚至超过原有的服务器存储设备的需求。但由于 Internet 的普及与高速发展，网络服务器的规模也变得越来越大。同时， Internet 不仅对网络服务器本身，也对服务器存储技术提出了苛刻要求。无止境的市场需求 促使服务器存储技术飞速发展。而磁盘阵列是服务器存储技术中比较成熟的一种，也是在 市场上比较多见的大容量外设之一。在高端，传统的存储模式无论在规模上，还是安全上，或是性能上，都无法满足特殊 应用日

《群集和双机热备的概念与区别》由会员kms****20分享，可在线阅读，更多相关《群集和双机热备的概念与区别》请在金锄头文库上搜索。