資料庫管理系統 - 儲存系統

資料庫儲存在包含記錄的檔案格式中。在物理層面上，實際資料以電磁格式儲存在某種裝置上。這些儲存裝置大致可分為三種類型：

主儲存器 - CPU可以直接訪問的記憶體儲存屬於此類別。CPU 的內部儲存器（暫存器）、快取記憶體（快取）和主儲存器（RAM）都可以直接被 CPU 訪問，因為它們都位於主機板或 CPU 晶片組上。這種儲存器通常非常小，速度極快，並且易失性。主儲存器需要持續供電才能保持其狀態。如果斷電，所有資料都會丟失。
輔助儲存器 - 輔助儲存裝置用於儲存供將來使用或作為備份的資料。輔助儲存器包括不是 CPU 晶片組或主機板一部分的記憶體裝置，例如磁磁碟、光碟（DVD、CD 等）、硬碟、快閃記憶體驅動器和磁帶。
三級儲存器 - 三級儲存器用於儲存海量資料。由於此類儲存裝置位於計算機系統外部，因此速度最慢。這些儲存裝置主要用於備份整個系統。光碟和磁帶被廣泛用作三級儲存器。

儲存器層次結構

計算機系統具有明確定義的記憶體層次結構。CPU可以直接訪問其主記憶體及其內建暫存器。主儲存器的訪問時間顯然小於 CPU 速度。為了最小化這種速度差異，引入了快取。快取提供了最快的訪問時間，並且包含 CPU 最頻繁訪問的資料。

訪問速度最快的記憶體是最昂貴的。較大的儲存裝置速度較慢，價格較低，但與 CPU 暫存器或快取相比，它們可以儲存海量資料。

硬碟驅動器是當前計算機系統中最常見的輔助儲存裝置。它們被稱為磁碟，因為它們使用磁化概念來儲存資訊。硬碟由塗有可磁化材料的金屬盤組成。這些磁碟垂直放置在一個主軸上。讀/寫磁頭在磁碟之間移動，用於磁化或去磁化其下方的點。磁化點可以識別為 0（零）或 1（一）。

硬碟以明確定義的順序格式化，以便有效地儲存資料。硬碟碟片上有許多同心圓，稱為磁軌。每個磁軌進一步細分為扇區。硬碟上的扇區通常儲存 512 位元組的資料。

RAID 或Redundant Array of Independent Disks（獨立磁碟冗餘陣列）是一種連線多個輔助儲存裝置並將其用作單個儲存介質的技術。

RAID 由一個磁碟陣列組成，其中多個磁碟連線在一起以實現不同的目標。RAID級別定義了磁碟陣列的使用。

在此級別中，實現了磁碟的條帶化陣列。資料被分解成塊，這些塊分佈在各個磁碟之間。每個磁碟並行接收資料塊以進行寫入/讀取。它提高了儲存裝置的速度和效能。0 級沒有奇偶校驗和備份。

RAID 1 使用映象技術。當資料傳送到 RAID 控制器時，它會將資料的副本傳送到陣列中的所有磁碟。RAID 1 級也稱為映象，在發生故障時提供 100% 的冗餘。

RAID 2 使用漢明距離記錄其資料的糾錯碼，並將其條帶化到不同的磁碟上。與 0 級一樣，單詞中的每個資料位都記錄在單獨的磁碟上，並且資料單詞的 ECC 碼儲存在不同的磁碟集上。由於其複雜的結構和高成本，RAID 2 並未在商業上廣泛使用。

RAID 3 將資料條帶化到多個磁碟上。為資料字生成的奇偶校驗位儲存在不同的磁碟上。此技術使其能夠克服單個磁碟故障。

在此級別中，將整個資料塊寫入資料磁碟，然後生成奇偶校驗並將其儲存在不同的磁碟上。請注意，3 級使用位元組級條帶化，而 4 級使用塊級條帶化。3 級和 4 級都需要至少三個磁碟才能實現 RAID。

RAID 5 將整個資料塊寫入不同的磁碟，但是為資料塊條帶生成的奇偶校驗位分佈在所有資料磁碟中，而不是儲存在不同的專用磁碟上。

RAID 6 是 5 級的擴充套件。在此級別中，生成兩個獨立的奇偶校驗，並以分散式方式儲存在多個磁碟中。兩個奇偶校驗提供了額外的容錯能力。此級別需要至少四個磁碟驅動器才能實現 RAID。

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