磁盤陣列RAID

磁盤陣列

(Redundant Arrays of Independent Disks喷好,RAID)有"獨(dú)立磁盤構(gòu)成的具有冗余能力的陣列"之意喝检。

磁盤陣列是由很多個(gè)磁盤撞牢,組合成一個(gè)容量巨大的磁盤組摆马,利用個(gè)別磁盤提供數(shù)據(jù)所產(chǎn)生加成效果提升整個(gè)磁盤系統(tǒng)效能性穿。利用這項(xiàng)技術(shù)停蕉,將數(shù)據(jù)切割成許多區(qū)段愕鼓,分別存放在各個(gè)硬盤上。

磁盤陣列還能利用同位檢查(Parity Check)的觀念慧起,在數(shù)組中任意一? 個(gè)硬盤故障時(shí)菇晃,仍可讀出數(shù)據(jù)咆繁,在數(shù)據(jù)重構(gòu)時(shí)筹误,將數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算后重新置入新硬盤中。

RAID按照物理類型可以分為2大類谋减。1硬RAID灿意,2軟RAID

1.硬RAID

硬RAID通常有2種解決方案

1外接儲(chǔ)存柜(一般企業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用)

2磁盤陣列卡(個(gè)人用戶或數(shù)據(jù)不大)

3其他情況 估灿,主板自帶RAID (一般不使用穩(wěn)定性不保證)

2.軟RAID

常用的民用級(jí)NAS 通常都是軟RAID

RAID的邏輯分類

RAID從0開始到7共8種 以及RAID10和RAID01

RDAID0

是把連續(xù)的數(shù)據(jù)分散到多個(gè)磁盤上存取,這樣缤剧,系統(tǒng)有數(shù)據(jù)請(qǐng)求就可以被多個(gè)磁盤并行的執(zhí)行馅袁,每個(gè)磁盤執(zhí)行屬于它自己的那部分?jǐn)?shù)據(jù)請(qǐng)求。這種數(shù)據(jù)上的并行操作可以充分利用總線的帶寬荒辕,顯著提高磁盤整體存取性能汗销。

RAID 0 并不是真正的RAID結(jié)構(gòu)犹褒,沒有數(shù)據(jù)沉余,沒有數(shù)據(jù)校驗(yàn)的磁盤陳列弛针。實(shí)現(xiàn)RAID 0至少需要兩塊以上的硬盤叠骑,它將兩塊以上的硬盤合并成一塊,數(shù)據(jù)連續(xù)地分割在每塊盤上削茁。 因?yàn)閹捈颖吨婕希宰x/寫速度加倍, 但RAID 0在提高性能的同時(shí)茧跋,并沒有提供數(shù)據(jù)保護(hù)功能慰丛,只要任何一塊硬盤損壞就會(huì)丟失所有數(shù)據(jù)。因此RAID 0 不可應(yīng)用于需要數(shù)據(jù)高可用性的關(guān)鍵領(lǐng)域厌衔。

對(duì)磁盤數(shù)量沒有要求璧帝,磁盤利用率為100%(受限于最小盤)。不需要熱備盤富寿。所有盤一起工作睬隶。

讀寫受限于最慢的硬盤*N。容量受限于最小盤*N

RAID1

RAID1是將一個(gè)兩塊硬盤所構(gòu)成RAID磁盤陣列页徐,其容量僅等于一塊硬盤的容量苏潜,因?yàn)榱硪粔K只是當(dāng)作數(shù)據(jù)“鏡像”。RAID 1磁盤陣列顯然是最可靠的一種陣列变勇,因?yàn)樗偸潜3忠环萃暾臄?shù)據(jù)備份恤左。它的性能自然沒有RAID 0磁盤陣列那樣好,但其數(shù)據(jù)讀取確實(shí)較單一硬盤來的快搀绣,因?yàn)閿?shù)據(jù)會(huì)從兩塊硬盤中較快的一塊中讀出飞袋。

2塊硬盤為一組,數(shù)據(jù)相互備份链患,磁盤利用率為最低只有50%巧鸭。不需要熱備盤。

寫受限于最慢的硬盤麻捻。讀受限于最快的硬盤纲仍。容量受限于最小盤

不常用的RAID:2,3贸毕,4.(略過)郑叠。很多陣列卡都不支持RAID 2,3明棍,4

比著RAID0 多了一個(gè)校驗(yàn)盤乡革,校驗(yàn)盤損壞數(shù)據(jù)無法回復(fù)。既不安全,速度也不快署拟,磁盤利用率不高

校驗(yàn)盤損壞數(shù)據(jù)無法回復(fù)

RAID5

RAID 5 是一種存儲(chǔ)性能婉宰、數(shù)據(jù)安全和存儲(chǔ)成本兼顧的存儲(chǔ)解決方案歌豺。 RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折衷方案推穷。RAID 5可以為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全保障,但保障程度要比Mirror低而磁盤空間利用率要比Mirror高类咧。RAID 5具有和RAID 0相近似的數(shù)據(jù)讀取速度馒铃,只是多了一個(gè)奇偶校驗(yàn)信息,寫入數(shù)據(jù)的速度比對(duì)單個(gè)磁盤進(jìn)行寫入操作稍慢痕惋。同時(shí)由于多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)奇偶校驗(yàn)信息区宇,RAID 5的磁盤空間利用率要比RAID 1高,存儲(chǔ)成本相對(duì)較低值戳,是運(yùn)用較多的一種解決方案

最少3塊硬盤為一組议谷,磁盤利用率為N-1,需要熱備盤堕虹。CPU開銷大卧晓。

RAID是把校驗(yàn)以及數(shù)據(jù)分別儲(chǔ)存在所以盤里,當(dāng)有一塊硬盤損壞赴捞,其他盤里的數(shù)據(jù)配合校驗(yàn)數(shù)據(jù)就可以恢復(fù)損壞硬盤內(nèi)的數(shù)據(jù)逼裆。(更換硬盤重建RAID或著熱備盤替換).避免了校驗(yàn)盤損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法恢復(fù)情況。

RAID5在損壞一個(gè)硬盤的情況下還可以繼續(xù)進(jìn)行校驗(yàn)以及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存赦政,這時(shí)需要及時(shí)更換損壞磁盤(重建RAID)避免剩余磁盤超負(fù)荷運(yùn)作而造成更多硬盤損壞胜宇。

如果出現(xiàn)第2個(gè)硬盤損壞則數(shù)據(jù)很難恢復(fù)。

RAID5 重構(gòu)非常容易失敗恢着,多次重構(gòu)容易造成磁盤損壞桐愉。

大容量磁盤的先天缺陷,大概每12TB數(shù)據(jù)出現(xiàn)一次不可恢復(fù)性讀取錯(cuò)誤(URE)掰派,重構(gòu)RAID時(shí)如果出現(xiàn)URE則系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為磁盤有錯(cuò)誤从诲,這時(shí)重構(gòu)失敗。所以RAID5會(huì)出現(xiàn)多次重構(gòu)失敗事情碗淌,增加正常使用硬盤負(fù)荷盏求,造成硬盤損壞。

RAID6

RAID6技術(shù)是在RAID 5基礎(chǔ)上亿眠,為了進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)保護(hù)而設(shè)計(jì)的一種RAID方式碎罚,實(shí)際上是一種擴(kuò)展RAID 5等級(jí)。與RAID 5的不同之處于除了每個(gè)硬盤上都有同級(jí)數(shù)據(jù)XOR校驗(yàn)區(qū)外纳像,還有一個(gè)針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊的XOR校驗(yàn)區(qū)荆烈。當(dāng)然,當(dāng)前盤數(shù)據(jù)塊的校驗(yàn)數(shù)據(jù)不可能存在當(dāng)前盤而是交錯(cuò)存儲(chǔ)的,具體形式見圖憔购。這樣一來宫峦,等于每個(gè)數(shù)據(jù)塊有了兩個(gè)校驗(yàn)保護(hù)屏障(一個(gè)分層校驗(yàn),一個(gè)是總體校驗(yàn))玫鸟,因此RAID 6的數(shù)據(jù)冗余性能相當(dāng)好导绷。但是,由于增加了一個(gè)校驗(yàn)屎飘,所以寫入的效率較RAID 5還差妥曲,而且控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也更為復(fù)雜,第二塊的校驗(yàn)區(qū)也減少了有效存儲(chǔ)空間钦购。

最少4塊硬盤為一組檐盟,磁盤利用率為N-2. 因?yàn)橐?jīng)過2次效驗(yàn)CPC開銷很大,磁盤讀寫也沒有RAID5塊

可以允許2塊硬盤同事?lián)p壞(更換后數(shù)據(jù)可以恢復(fù))押桃。數(shù)據(jù)比較安全葵萎。極大降低大容量硬盤在使用后期的風(fēng)險(xiǎn)

RAID7

有專利需要收費(fèi)(略過)

RAID01

raid01比較缺乏安全性,且故障時(shí)難以恢復(fù)唱凯,實(shí)際應(yīng)用中幾乎沒有人會(huì)選擇羡忘。底層RAID0 提升速度 上次RAID1相互備份(略過)

RAID10

RAID 1+0 也被稱為RAID 10標(biāo)準(zhǔn),實(shí)際是將RAID 1和RAID 0標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合的產(chǎn)物波丰,在連續(xù)地以位或字節(jié)為單位分割數(shù)據(jù)并且并行讀/寫多個(gè)磁盤的同時(shí)壳坪,為每一塊磁盤作磁盤鏡像進(jìn)行冗余。它的優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)擁有RAID 0的超凡速度和RAID 1的數(shù)據(jù)高可靠性掰烟,但是CPU占用率同樣也更高爽蝴,而且磁盤的利用率比較低。由于利用了RAID 0極高的讀寫效率和RAID 1較高的數(shù)據(jù)保護(hù)纫骑、恢復(fù)能力蝎亚,使RAID 10成為了一種性價(jià)比較高的等級(jí),目前幾乎所有的RAID控制卡都支持這一等級(jí)先馆。但是发框,RAID 10對(duì)存儲(chǔ)容量的利用率和RAID 1一樣低,只有50%煤墙。因此梅惯,RAID10即高可靠性與高效磁盤結(jié)構(gòu)它是一個(gè)帶區(qū)結(jié)構(gòu)加一個(gè)鏡象結(jié)構(gòu),可以達(dá)到既高速又安全的目的仿野,RAID 10能提供比RAID 5更好的性能铣减。這種新結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)充性不好,這種解決方案被廣泛應(yīng)用脚作,使用此方案比較昂貴葫哗。

重構(gòu)速度快缔刹, 安全系數(shù)高,磁盤利用率50% 結(jié)合RAID 1 -0 的特性

JBOD

JBOD(just a bunch of disks劣针,簡單磁盤捆綁校镐,或有時(shí)稱簡單驅(qū)動(dòng)捆綁)是一個(gè)不太正規(guī)的術(shù)語,官方術(shù)語稱作“Spanning”捺典,它用來指還沒有根據(jù)RAID(獨(dú)立磁盤冗余陣列)系統(tǒng)配置以增加容錯(cuò)率和改進(jìn)數(shù)據(jù)訪問性能的電腦硬盤鸟廓。

RAID系統(tǒng)在多個(gè)磁盤上冗余地存儲(chǔ)了同樣的數(shù)據(jù),而這多個(gè)磁盤在操作系統(tǒng)看來就像一個(gè)磁盤辣苏。雖然JBOD也讓多個(gè)磁盤看來似乎只有一個(gè)肝箱,但它是通過把多個(gè)驅(qū)動(dòng)器合并成一個(gè)大的邏輯磁盤來做到這一點(diǎn)的哄褒。JBOD使用獨(dú)立的磁盤并沒有帶來任何好處稀蟋,也不能提供任何RAID所能帶來的容錯(cuò)或是更好的性能等。

JBOs 模式下數(shù)據(jù)從第一塊硬盤開始呐赡,一直往后邊儲(chǔ)存退客,系統(tǒng)只能看到包含所有硬盤的大分區(qū),而不能看到單個(gè)硬盤链嘀。第一塊硬盤為系統(tǒng)盤如損壞數(shù)據(jù)則無法讀取萌狂。存儲(chǔ)方式為單盤儲(chǔ)存,不儲(chǔ)存的硬盤處于閑置狀態(tài)怀泊。(單盤模式)

群輝SHR

根據(jù)磁盤的數(shù)量和容量? 自動(dòng)選擇用哪個(gè)RAID模式

方便對(duì)RAID不太熟悉的人茫藏。硬盤數(shù)據(jù)只能群輝上讀取。

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