# 第 38 章实验：用内存数组模拟 RAID-5

`raid.c` 把 N 块"磁盘"建在内存里（每块盘是 64 个数据块组成的数组），按原书 Figure 38.7 的
**左对称（left-symmetric）** RAID-5 布局放置数据和旋转校验块，然后做三件事：

1. **全条带写（full-stripe write）** 填满阵列：每行 N-1 个数据块一次写完，校验直接由新数据 XOR 得到，不需要任何读。
2. **拔盘 + 重建**：假设磁盘 2 故障（fail-stop），对每一行读其余 N-1 块并 XOR，把磁盘 2 的内容算回来，
   再和保存的"原始数据"逐字节比较。
3. **小写（small write）的两种校验更新方法**：对同一组 1000 次随机单块写，分别用
   - 减法（subtractive）：读旧数据 + 读旧校验，`P_new = (C_old ⊕ C_new) ⊕ P_old`，再写新数据 + 新校验，**固定 4 次 I/O**；
   - 加法（additive）：读同一行其他 N-2 个数据块，与新数据 XOR 得到新校验，再写 2 块，**共 N 次 I/O**；

   统计平均每次写的物理 I/O 数，并检查两种方法最后得到的校验块是否完全相同。

## 怎么跑

```bash
cd labs/38-raid
make
./raid            # 默认 N=5，块大小 4096 字节
./raid 3 512      # 3 块盘，512 字节的块
make clean
```

## 该观察到什么

- `[1]` 行：全条带写每行 N 次写、0 次读——这就是顺序写能拿到 (N-1)·S 带宽的原因。
- `[2]` 行：64/64 个块重建后与原数据完全一致；每重建一个块要读 N-1 次，重建整块盘的读量 = (N-1) × 盘大小。
  重建期间阵列没有冗余，再坏一块盘就会丢数据。
- `[3]` 表：加法方法的 I/O 数随 N 线性增长（N 次），减法固定 4 次；
  **N=3 时加法更省，N=4 时一样多，N≥5 时减法更省**——这就是原书留给读者思考的"交叉点"。
  两种方法算出的校验块总是相同，因为 XOR 满足交换律、结合律，且 `x ⊕ x = 0`。

## 为什么

XOR 校验维持的不变量是：每一行（包括校验块）里每个比特位上 1 的个数为偶数。丢了任意一块，
把剩下的全部 XOR 起来就恰好得到丢失的那块。减法方法利用 `C_old ⊕ C_new` 正好标出"哪些位变了"，
把这些位在旧校验上翻转即可，所以不需要读同一行的其他块。