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面向可用性与可靠性的系统构成

標準约 37 分钟6 个术语过去问 14 题

本单元目标

  • 能够根据平时如何使用两套系统,区分 双重系统 与 双工系统。
  • 能够说明 集群 与 复制 各自把什么做成多份,从而让系统更不容易停止。
  • 能够判断 RAID 的各个方式能否承受 1 块磁盘故障以及可用容量是多少,并说出 NAS 是什么样的设备。
术语总表(6 个)
术语一句话做成多份的对象主要目的
デュアルシステム让两套系统同时执行同一处理并核对结果的结构处理系统(两套都是正式运行)处理的正确性与可靠性
デュプレックスシステム由主用系统承担正式处理、备用系统防备故障的结构处理系统(一套待命)故障时切换以持续运行
クラスタ把若干台计算机组合起来、看起来像一个系统的结构计算机(可增加台数)不易停止与处理能力
レプリケーション把数据库复制到另一台服务器并持续保持同步的功能服务器上的数据不易停止与性能
RAID把多块磁盘当作一个整体使用,以提高速度或容错性的技术磁盘高速化与容错性
NAS直接连接局域网(LAN)、用于共享文件的存储设备(设备本身。也有在内部使用 RAID 的产品)共享文件

术语

デュアルシステム双重系统

在术语表中打开 デュアルシステム

双重系统(デュアルシステム)是让两套系统同时执行同一处理,并核对结果来确认其正确性的结构。

  1. 输入
  2. 两套系统执行同一处理
  3. 核对两个结果
  4. 确认一致后输出

两套系统都承担正式处理,核对时一旦发现结果不一致,就能知道其中一套出现了异常。由于始终要让两套设备同时运转,成本较高,但适合需要高可靠性的业务。

类比就像会计工作中,两名职员各自计算同一张单据的合计,每次都核对答案是否一致。

记法英语 dual 意为“两个的”。可以联想双手各持一刀、两把刀同时挥动的“二刀流”。

考点

  • 常考在双重系统(デュアルシステム)中,若一套系统发生故障,就将其分离,只用另一套系统继续处理。

该术语的过去问 1 题 デュアルシステム

デュプレックスシステム双工系统

在术语表中打开 デュプレックスシステム

双工系统(デュプレックスシステム)准备好承担正式处理的主用系统(現用系,又称主系统)和防备其故障的备用系统(待機系,又称从系统),在故障时切换到备用系统。

  1. 主用系统处理正式业务
  2. 主用系统发生故障
  3. 切换到备用系统
  4. 备用系统接管正式业务

备用系统承担正式处理,业务得以继续。

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平时只有主用系统执行正式处理,备用系统在待命期间也可以承担其他处理。主用系统停止后,处理会转移到备用系统以维持业务,但切换期间服务可能会暂时中断。

类比就像一家公交公司:替补司机平时做办公室工作,只有在负责的司机突然请假的那天才握方向盘。

记法duplex 在英语中也指两户共用一面墙、并排而建的住宅。可以想象隔壁那户随时可以搬进去住。

考点

  • 常考在双工系统(デュプレックスシステム)中,承担正式处理的只有主用系统(現用系)这一套,备用系统(待機系)的闲置能力可以用于其他处理。
  • 易混双重系统(デュアルシステム)让两套都执行正式处理并核对结果;双工系统则把正式处理交给一套,让另一套待命以便切换。

该术语的过去问 1 题 デュプレックスシステム

「双重系统」与「双工系统」的区别

比较点双重系统双工系统
关键平时两套的用法两套都执行同一正式处理只有主用系统执行正式处理,备用系统待命
结果核对核对两套的结果不进行
发生故障时分离故障系统,由剩下的系统继续切换到备用系统继续
待命的一方无待命期间可承担其他处理
成本容易偏高相对较低

集群(クラスタ)是用网络把若干台计算机连接起来协同工作,使用户看来像一个系统的结构。

用户无需关心是哪一台在处理就能使用。即使某一台发生故障,其余各台也会接手处理,整个系统不会停止。只要增加台数就能方便地扩大规模,这也是它的特点。

类比就像几名店员分担同一条收银队伍的商店。一人去休息,队伍也不会停下;顾客多了,再加店员就行。

记法cluster 在英语中是“一串葡萄”。一粒粒果实聚成一串的样子,正好对应多台机器看起来像一台。

考点

  • 常考集群(クラスタ)不仅用于提高抗故障能力,也用于让多台计算机分担大量请求,从而提升处理能力。

该术语的过去问 2 题 クラスタ

复制(レプリケーション)是主要由 DBMS(管理数据库的软件)提供的一种功能:在另一台服务器上也放置数据库内容的副本,并把原服务器上的更新反映到副本一侧,使两者保持同步。

  1. 在原服务器上更新数据
  2. 把更新内容发送到副本服务器
  3. 副本服务器也完成更新,内容一致

副本服务器也进行同样的改写,两个数据库的内容保持一致。

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副本服务器拥有与原服务器相同的内容,因此即使原服务器发生故障,也能在副本服务器上继续处理,系统不停机、持续可用的程度(可用性)随之提高。把读取请求分配给副本服务器,可以减轻原服务器的负担,也有助于提升性能。

类比就像总店每在商品台账上记一笔,分店的台账上也会收到同样的一笔。即使总店关门,也能用分店的台账回答询问。

记法replica 意为“复制品”,和美术馆里的复制品是同一个词。可以记成:不断制作与真品难以分辨的副本的功能。

考点

  • 常考复制(レプリケーション)是 DBMS 提供的功能,通过在服务器之间持续复制并同步数据来提高可用性(可用性),也有助于提升性能。
  • 易混备份(バックアップ)是把某一时刻的内容另行保存,以便日后恢复到那个时刻。复制则在每次更新时都反映到副本服务器,使内容始终保持一致。

该术语的过去问 2 题 レプリケーション

RAID 是把多块磁盘组合起来当作一个整体使用,并通过数据的存放方式来实现高速化或提高容错性的技术。

方式数据的写入方式1 块磁盘故障时可用容量(n 块磁盘)
RAID0(条带化)分割后并行写入多块磁盘数据丢失n 块的容量
RAID1(镜像)把相同数据重复写入多块磁盘可用其余磁盘继续运行1 块的容量
RAID5把数据和为恢复而计算出的值(奇偶校验)分散写入 3 块以上磁盘可由其余数据和奇偶校验计算恢复n − 1 块的容量

数据的存放方式用称为 RAID 级别(RAID レベル)的编号来区分,不同方式在速度、抗故障能力和可用容量之间的平衡各不相同。RAID5 的奇偶校验(パリティ)是由数据计算得出的恢复用信息,即使丢失 1 块磁盘的内容,也能结合其余数据重新算出原来的内容。

类比如果在写有 3 个人分数的纸之外,另留一张只写总分的纸,那么即使丢了其中 1 个人的纸,也能用总分减去另外 2 人的分数求回来。

记法RAID 的 R 是 Redundant(冗余)。不过只有 0 号的冗余为零,可以和数字 0 联系起来记。

考点

  • 常考RAID1(镜像,ミラーリング)在所有磁盘上写入相同数据,因此 1 块磁盘故障后也能用其余磁盘继续运行。代价是可用容量只有 1 块磁盘的量。
  • 常考RAID5 即使有 1 块磁盘故障,也能用其余数据和奇偶校验(パリティ)重新算出丢失的内容。由于要用 1 块磁盘的容量存放奇偶校验,可用容量相当于(磁盘数 − 1)块磁盘。
  • 易混条带化(ストライピング,RAID0)是分割数据并行写入以提高速度的方式,镜像(RAID1)是重复写入相同数据以防备故障的方式。

该术语的过去问 3 题 RAID

NAS 是直接连接局域网(LAN)使用、专门用于共享文件的存储设备。

它本身具备管理和提供文件的功能,因此无需另外准备服务器用的计算机,网络上的多台终端就能读写同一批文件。也有很多产品用 RAID 构成内部磁盘,具备应对故障的能力。

类比就像放在部门中央的公用书架。无论从谁的座位过来,都能从同一个书架取出或放回资料。

记法取自 Network Attached Storage 的首字母。按英语直接读成“连接(attached)在网络上的仓库”,样子就浮现出来了。

考点

  • 常考NAS 是直接连接网络、用于共享文件的存储设备,多台终端可以通过网络使用同一批文件。
  • 易混RAID 是把多块磁盘捆绑成一个整体使用的技术,而 NAS 是连接网络、让大家共享文件的设备。

该术语的过去问 2 题 NAS

「RAID」与「NAS」的区别

比较点RAIDNAS
关键是什么磁盘的组合技术连接网络的存储设备(硬件)
主要目的提高速度和容错性让多台终端共享文件
相互关系有时用在 NAS 内部很多产品的内部磁盘使用 RAID

要点

  • 双工系统 在从主用系统切换到备用系统期间,服务可能会暂时中断。
  • 集群 可通过增加台数方便地扩大规模,并能防止因 1 台故障导致整体停止。
  • 复制 使副本服务器与原服务器持续同步,因此即使原服务器停止,也能在副本服务器上继续处理。
  • RAID 的可用容量:由 n 块磁盘构成时,RAID0 为 n 块,RAID1 为 1 块,RAID5 为 n − 1 块。
  • NAS 是直接连接局域网(LAN)、可供多台终端使用同一批文件的存储设备。

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