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什么是RAID(磁盘阵列)?RAID详解[RAID0/RAID1/RAID5/RAID10]

一、RAID定义


RAID全称Redundant Array of Independent Disk,即独立冗余磁盘阵列。RAID技术由加州大学伯克利分校1987年提出,最初是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘,同时希望磁盘失效时不会使对数据的访问受损失而开发出一定水平的数据保护技术。RAID可以充分发挥出多块硬盘的优势,可以提升硬盘速度、增大容量,提供容错功能够确保数据安全性,易于管理。在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作,不会受到损坏硬盘的影响。简单的说,就是提升存储性能、或提高数据安全的技术。

二、RAID的几种工作模式(仅讨论 RAID0,RAID1,RAID5,RAID10这四种,这四种比较典型)

1、RAID 0 (又称为Stripe或Striping--分条)

RAID0即DataStripping数据分条技术。RAID 0可以把多块硬盘连成一个容量更大的硬盘群,提高磁盘的性能。这种方案成本低,要求至少两个磁盘,不过他没有冗余或错误修复能力,一般只是在那些对数据安全性要求不高的情况下才被使用。

特点:

RAID 0的工作方式:

如图,系统向三个磁盘组成的RAID 0磁盘组发出的读写数据请求被分摊成了3份。

从理论上讲,三块硬盘同时读写使速度提升了3倍,但由于总线带宽等因素影响,实际提升速率会低一些,不过提速效果依然显著。

RAID 0的缺点是不提供数据冗余,因此一旦用户数据损坏,损坏的数据将无法得到恢复。

RAID 0具有的特点,使其特别适用于对性能要求较高,而对数据安全不太在乎的领域,如图形工作站等。对于个人用户,RAID 0也是提高硬盘存储性能的绝佳选择。

2、RAID 1 (又称为Mirror或Mirroring--镜像)

RAID 1称为磁盘镜像(Mirror):把一个磁盘数据镜像到另一个磁盘上,在不影响性能情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上,具有很高的数据冗余能力。但磁盘利用率为50%,故成本最高,多用在保存关键性的重要数据的场合。

RAID 1有以下特点

(1)RAID 1的每一个磁盘都具有一个对应的镜像盘,任何时候数据都同步镜像,系统可以从一组镜像盘中的任何一个磁盘读取数据。

(2)磁盘所能使用的空间只有磁盘容量总和的一半,系统成本高。

(3)只要镜像盘中至少有一块磁盘可以使用,甚至可以在半数硬盘出问题时系统都可以正常运行。

(4)出现硬盘故障的RAID系统不再可靠,应当及时的更换损坏的硬盘,否则剩余的镜像盘也出现问题,那么整个系统就会崩溃。

(5)更换新盘后原有数据会需要很长时间同步镜像,外界对数据的访问不会受到影响,但整个系统的性能有所下降。

(6)RAID 1磁盘控制器的负载相当大,用多个磁盘控制器可以提高数据的安全性和可用性。

RAID 1的工作方式:

如图,当读取数据时,系统先从RAID1的源盘读取数据,如果读取数据成功,则系统不去管备份盘数据;如果读取源盘数据失败,则系统自动读取备份盘数据,不会造成用户工作任务的中断。当然,我们应当及时地更换损坏的硬盘并利用备份数据重新建立Mirror,避免备份盘在发生损坏时,造成不可挽回的数据损失。

RAID 1的优缺点

由于对存储的数据进行百分之百的备份,在所有RAID级别中,RAID1提供最高的数据安全保障。同样,备份数据占了总存储空间的一半,因而镜像磁盘空间利用率低,存储成本高。Mirror虽不能提高存储性能,但由于其具有的高数据安全性,使其尤其适用于存放重要数据,如服务器和数据库存储等领域。

 

3、RAID 5 (可以理解为是RAID 0和RAID1的折中方案,但没有完全使用RAID 1镜像理念,而是使用了“奇偶校验信息”来作为数据恢复的方式,但与下面的RAID10不同。)

RAID 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。 以四个硬盘组成的RAID 5为例,其数据存储方式如图所示:Ap为A1,A2和A3的奇偶校验信息,其它以此类推。由图中可以看出,RAID 5不对存储的数据进行备份,而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上,当一个磁盘数据发生损坏后,利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。

RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案,可以为系统提供数据安全保障,不过保障程度要比RAID 1低、相应的磁盘空间利用率要比RAID 1高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度,只是多了个奇偶校验信息,写入速度比对单个磁盘稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息,RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高,存储成本相对较低。

4、RAID 10(可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案,但没有完全使用RAID 1镜像理念,而是使用了“奇偶校验信息”来作为数据恢复的方式)

RAID10也被称为镜象阵列条带。像RAID0一样,数据跨磁盘抽取;像RAID1一样,每个磁盘都有一个镜象磁盘, 所以RAID 10的另一种会说法是 RAID 1+0。RAID10提供100%的数据冗余,支持更大的卷尺寸,但价格也相对较高。对大多数只要求具有冗余度而不必考虑价格的应用来说,RAID10提供最好的性能、更好的可靠性。即使两个物理驱动器发生故障(每个阵列中一个),数据仍然可以得到保护。RAID10需要4 + 2*N 个磁盘驱动器(N >=0), 而且只能使用其中一半(或更小, 如果磁盘大小不一)的磁盘用量, 例如 4 个1TB的硬盘使用RAID10阵列,实际容量是2TB。

RAID总结

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/uWu2GOP5yRbgNy-0YoTMYw

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