计算机系统结构 输入/输出系统

一、I/O系统的可靠性、可用性和可信性

系统的可靠性是指系统从某个初始参考点开始一直连续提供服务的能力，通常用平均无故障时间（MTTF）来衡量，
MTTF的倒数就是系统的失效率。

如果系统中每个模块的生存期服从指数分布，则系统整体的失效率是各部件的失效率之和。

系统中断服务的时间用平均修复时间（MTTR）来衡量。

系统的可用性是指系统正常工作的时间在连续两次正常服务间隔时间中所占的比例。

其中MTTF+MTTR通常用平均失效间隔时间（MTBF）来替换。

系统的可信性是指服务的质量。

二、RAID

RAID原理是将并行处理技术引入到磁盘系统。
RAID的特点是：盘阵列容量大、速度快、可靠性高、造价低廉，是解决I/O瓶颈的有效方法之一。

2.1 RAID0 (非冗余)

从数据层面讲，将数据按块分布在多个盘上，实际上是非冗余阵列，无冗余信息。严格地说，它不属于RAID系列。
优点：高性能，磁盘利用率高。
缺点：系统可靠性差。

2.2 RAID1 (镜像)

数据每写入到一个盘时，就将其也写到另一个冗余盘，形成两个备份。
优点：系统可靠性好，设计简单。
缺点：硬件开销大，效率低。

2.3 RAID2—存储式ECC

位交叉式海明编码阵列
优点：高速误差校正，数据传输速率高，设计较简单。
缺点：校正空间大，磁盘阵列利用率低。仅仅理论上体现其优越，未能广泛应用。

2.4 RAID3—位交叉奇偶校验

是单盘容错并行传输的阵列，即数据以位或字节交叉的方式存储于各盘，冗余的奇偶校验信息存储在一台专用盘上。
在RAID3中，磁盘被分组，读写要访问组中所有盘，每组有一个盘作为校验盘，当一个盘出故障时，通过校验和
恢复出错数据。
优点：读写速度快，盘失效对吞吐率影响小，盘阵列利用率高。
缺点：设计较复杂。

2.5 RAID4—块交叉奇偶校验

是专用奇偶校验独立存取阵列，即数据以块交叉的方式存储于各盘，冗余的奇偶校验信息存储在一台专用盘上。
优点：读写速度快，盘阵列利用率高。
缺点：设计较复杂&#