DBMS - 存储系统

数据库以文件格式存储，其中包含记录。 在物理层面，实际数据以电磁格式存储在某些设备上。 这些存储设备可以大致分为三种类型 −

• 主存储 − CPU 可直接访问的内存存储属于此类别。 CPU 的内部存储器（寄存器）、快速存储器（高速缓存）和主存储器 (RAM) 都可以直接访问 CPU，因为它们都放置在主板或 CPU 芯片组上。 这种存储通常非常小、超快且易失。 主存储需要持续供电才能维持其状态。 如果发生电源故障，其所有数据都会丢失。

• 辅助存储 − 辅助存储设备用于存储数据以供将来使用或作为备份。 二级存储包括不属于 CPU 芯片组或主板的内存设备，例如磁盘、光盘（DVD、CD 等）、硬盘、闪存驱动器和磁带。

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• 三级存储 − 三级存储用于存储大量数据。 由于此类存储设备在计算机系统外部，因此它们的速度最慢。 这些存储设备主要用于备份整个系统。 光盘和磁带被广泛用作三级存储。

内存层次结构

计算机系统具有明确定义的内存层次结构。 CPU 可以直接访问它的主存储器以及它的内置寄存器。 主存的访问时间明显小于CPU速度。 为了最大限度地减少这种速度不匹配，引入了高速缓存。 高速缓存提供最快的访问时间，它包含 CPU 最常访问的数据。

访问速度最快的内存是最昂贵的。 较大的存储设备速度较慢且价格较低，但与 CPU 寄存器或高速缓存相比，它们可以存储大量数据。

磁盘

硬盘驱动器是目前计算机系统中最常见的辅助存储设备。 这些被称为磁盘，因为它们使用磁化的概念来存储信息。 硬盘由涂有可磁化材料的金属盘组成。 这些磁盘垂直放置在主轴上。 读/写磁头在磁盘之间移动，用于对其下方的点进行磁化或去磁化。 磁化点可以识别为 0（零）或 1（一）。

硬盘按照明确定义的顺序进行格式化，以有效地存储数据。 一块硬盘盘上有许多同心圆，称为磁道。 每个轨道进一步分为扇区。 硬盘上的一个扇区通常存储 512 字节的数据。

RAID 独立磁盘冗余阵列

RAID 或 Redundant Array of Independent Disks，是一种连接多个从属的技术 存储设备并将它们用作单个存储介质。

RAID 由磁盘阵列组成，其中多个磁盘连接在一起以实现不同的目标。 RAID 级别定义了磁盘阵列的使用。

RAID 0

在此级别中，实现了磁盘的条带阵列。 数据被分解成块并且块分布在磁盘之间。 每个磁盘接收一个数据块以并行写入/读取。 它提高了存储设备的速度和性能。 Level 0没有奇偶校验和备份。

RAID 1

RAID 1 使用镜像技术。 当数据发送到 RAID 控制器时，它会将数据副本发送到阵列中的所有磁盘。 RAID 级别 1 也称为镜像，可在发生故障时提供 100% 的冗余。

RAID 2

RAID 2 使用汉明距离为其数据记录纠错码，在不同的磁盘上进行条带化。 与 0 级一样，字中的每个数据位都记录在单独的磁盘上，数据字的 ECC 码存储在不同的设置磁盘上。 由于结构复杂、成本高昂，RAID 2 尚未商用。

RAID 3

RAID 3 将数据条带化到多个磁盘上。 为数据字生成的奇偶校验位存储在不同的磁盘上。 这种技术可以克服单磁盘故障。

RAID 4

在此级别中，将整个数据块写入数据磁盘，然后生成奇偶校验并将其存储在不同的磁盘上。 请注意，级别 3 使用字节级条带化，而级别 4 使用块级条带化。 3 级和 4 级都需要至少三个磁盘来实现 RAID。

RAID 5

RAID 5 将整个数据块写入不同的磁盘，但为数据块条带化生成的奇偶校验位分布在所有数据磁盘上，而不是将它们存储在不同的专用磁盘上。

RAID 6

RAID 6 是级别 5 的扩展。在此级别中，生成两个独立的奇偶校验并以分布式方式存储在多个磁盘之间。 两个奇偶校验提供额外的容错能力。 此级别需要至少四个磁盘驱动器才能实现 RAID。