Recitation 5

Recitation 5: A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks(RAID)

Use your own word to describe different types of “RAID”.

• RAID1: 使用镜像的方法。每一个数据盘，都会有一个镜像盘备份，利用效率为50%。
• RAID2: 使用Hamming-code来进行数据校验。数据按位存储在磁盘组的各个磁盘上，需要根据数据的位数来确定每个磁盘组中磁盘的数量。比如，位宽为4的数据的磁盘组需要4个数据磁盘和3个校验磁盘，每读一个数据，需要读取7块磁盘。
• RAID3: 每个磁盘组中使用1块磁盘用于校验。比如，通常将数据按位存放在磁盘组里的各个数据磁盘上，然后将这些位xor，存放在1块校验磁盘中，当有某块磁盘故障，可通过其它磁盘来进行数据重建。
• RAID4: 与RAID3相似，每个组也需要1块校验磁盘，但是将同一个数据单元的数据写在同一块数据盘上。这样读写操作只需要涉及当前数据磁盘和校验磁盘，而不是像RAID3需要访问所有磁盘，RAID4的这种方法增加了IO的并行性。
• RAID5: 不需要单独的校验磁盘。校验数据分布在磁盘组的各个磁盘上，这样写操作可以同时出现在不同的磁盘上（不再需要同时写校验磁盘），增加了并行性。

Why there are so many different types of RAID?

• 数据存储的衡量主要包括性能、成本以及安全三个指标。不同等级，其对这三个指标的着重也不一样。因此，不同的RAID等级可适用于不同的应用场景，满足不同用户的需求。如下题所述。

Which scenarios are suitable for different types?

• RAID1: 适用于对数据安全及其重视的应用，成本最高，比如金融、银行。
• RAID2: 数据冗余开销太多，实际中很少应用。如果实在是需要，可能的情形是Disk Controller无法检测出磁盘错误，而需要Hamming-Code来进行错误检测。
• RAID3: 非主流，应用少，不如用RAID4。适用于并发读写的情况比较少的，但单个数据可能比较大，对读写单个大数据的速度比较重视的情形。因为，它可以同时将单个数据的各个块进行读写，单个文件的读写速度快。
• RAID4: 非主流，应用少，不如用RAID5。适用于想增加数据磁盘的使用寿命，而减少校验磁盘使用寿命的情形。
• RAID5: 当前主流的RAID等级，兼顾了性能、数据安全以及存储成本，大多数数据中心使用该方案。

Modern RAID arrays use parity information and standby disks to provide a highly reliable storage medium even in the face of hardware failures. A highly reliable system, however, requires more than just a highly reliable storage medium. Consider a networked server handling network transactions (a web server or bank central computer, perhaps). Think about other components of this system whose failure could result in a loss of service. Identify one other component (software or hardware) of such a system that could be appropriately designed along the lines of one or another of the RAID levels, and describe the approach briefly or demonstrate in a picture, indicating how it relates to which RAID level

在网络传输的过程中，传输的数据有可能会出现bit flip，为了检测甚至纠正这个错误的位，必须增加数据冗余，对传输的数据进行Hamming编码，这个类似于RAID2。