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如何理解 Raid 技術(shù),針對這個問題,這篇文章詳細(xì)介紹了相對應(yīng)的分析和解答,希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。
獨立硬盤冗余陣列(RAID, Redundant Array of Independent Disks),舊稱廉價磁盤冗余陣列,簡稱硬盤陣列。其基本思想就是把多個相對便宜的硬盤組合起來,成為一個硬盤陣列組,使性能達(dá)到甚至超過一個價格昂貴、容量巨大的硬盤。根據(jù)選擇的版本不同,RAID 比單顆硬盤有以下一個或多個方面的好處:增強數(shù)據(jù)集成度,增強容錯功能,增加處理量或容量。另外,磁盤陣列對于計算機來說,看起來就像一個單獨的硬盤或邏輯存儲單元。
簡單來說,RAID 把多個物理硬盤組合成為一個邏輯磁盤,因此,操作系統(tǒng)只會把一個 raid 陣列當(dāng)作一個硬盤。RAID 常被用在服務(wù)器計算機上,并且常使用完全相同的硬盤作為組合。由于硬盤價格的不斷下降與 RAID 功能更加有效地與主板集成,它也成為了玩家的一個選擇,特別是需要大容量存儲空間的工作。
最初的 RAID 分成了不同的等級,每種等級都有其理論上的優(yōu)缺點,不同的等級在兩個目標(biāo)間取得平衡,分別是增加數(shù)據(jù)可靠性以及增加存儲器(群)讀寫性能。常見 RAID 級別分為 RAID-0,RAID-1,RAID-5,RAID-6,RAID-10,RAID-50,RAID-60。
各級別 RAID 簡介
RAID0
將多個磁盤合并成一個大的磁盤,不具有冗余,并行 I /O,速度最快。RAID 0 亦稱為帶區(qū)集。它是將多個磁盤并列起來,成為一個大磁盤。在存放數(shù)據(jù)時,其將數(shù)據(jù)按磁盤的個數(shù)來進(jìn)行分段,然后同時將這些數(shù)據(jù)寫進(jìn)這些盤中,所以在所有的級別中,RAID 0 的速度是最快的。但是 RAID 0 沒有冗余功能,如果一個磁盤(物理)損壞,則所有的數(shù)據(jù)都會丟失,危險程度與 JBOD 相當(dāng)。
RAID1
RAID1 是將一個兩塊硬盤所構(gòu)成 RAID 磁盤陣列,其容量僅等于一塊硬盤的容量,因為另一塊只是當(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,因為它總是保持一份完整的數(shù)據(jù)備份。它的性能自然沒有 RAID 0 磁盤陣列那樣好,但其數(shù)據(jù)讀取確實較單一硬盤來的快,因為數(shù)據(jù)會從兩塊硬盤中較快的一塊中讀出。RAID 1 磁盤陣列的寫入速度通常較慢,因為數(shù)據(jù)得分別寫入兩塊硬盤中并做比較。RAID 1 磁盤陣列一般支持“熱交換”,就是說陣列中硬盤的移除或替換可以在系統(tǒng)運行時進(jìn)行,無須中斷退出系統(tǒng)。RAID 1 磁盤陣列是十分安全的,不過也是較貴一種 RAID 磁盤陣列解決方案,因為兩塊硬盤僅能提供一塊硬盤的容量。RAID 1 磁盤陣列主要用在數(shù)據(jù)安全性很高,而且要求能夠快速恢復(fù)被破壞的數(shù)據(jù)的場合。
RAID Level 5 是一種儲存性能、數(shù)據(jù)安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。它使用的是 Disk Striping 技術(shù)。RAID 5 至少需要三顆硬盤,RAID 5 不是對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份,而是把數(shù)據(jù)和相對應(yīng)的奇偶校驗信息存儲到組成 RAID5 的各個磁盤上,并且奇偶校驗信息和相對應(yīng)的數(shù)據(jù)分別存儲于不同的磁盤上。當(dāng) RAID5 的一個磁盤數(shù)據(jù)發(fā)生損壞后,可以利用剩下的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的奇偶校驗信息去恢復(fù)被損壞的數(shù)據(jù)。RAID 5 可以理解為是 RAID 0 和 RAID 1 的折衷方案。RAID 5 可以為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全保障,但保障程度要比鏡像低而磁盤空間利用率要比鏡像高。RAID 5 具有和 RAID 0 相近似的數(shù)據(jù)讀取速度,只是因為多了一個奇偶校驗信息,寫入數(shù)據(jù)的速度相對單獨寫入一塊硬盤的速度略慢,若使用“回寫高速緩存”可以讓性能改善不少。同時由于多個數(shù)據(jù)對應(yīng)一個奇偶校驗信息,RAID 5 的磁盤空間利用率要比 RAID 1 高,存儲成本相對較便宜。
可使用的容量為硬盤總數(shù)減去 1 的差,乘以單塊硬盤的最小容量,公式為 Size=(N-1)*min(S1,S2,S3…Sn)
與 RAID 5 相比,RAID 6 增加了第二個獨立的奇偶校驗信息塊。兩個獨立的奇偶系統(tǒng)使用不同的算法,數(shù)據(jù)的可靠性非常高,即使兩塊磁盤同時失效也不會影響數(shù)據(jù)的使用。但 RAID 6 需要分配給奇偶校驗信息更大的磁盤空間,相對于 RAID 5 有更大的“寫損失”,因此“寫性能”非常差。較差的性能和復(fù)雜的實作方式使得 RAID 6 很少得到實際應(yīng)用。
可使用的容量為硬盤總數(shù)減去 2 的差,乘以單塊硬盤的最小容量,公式為 Size=(N-2)*min(S1,S2,S3…Sn)
RAID10
RAID 1 與 RAID 0 的組合,先作 RAID 1,再作 RAID 0,也就是對多組 RAID 1 彼此構(gòu)成 Stripe 訪問。由于 RAID 10 是以 RAID 1 為基礎(chǔ),而 RAID 1 至少需要 2 塊硬盤,因此要以多組 RAID 1 構(gòu)成 RAID 10,至少需要 4 塊硬盤。以 RAID 10 最小的 4 臺硬盤組態(tài)為例,先把 4 臺硬盤分為 2 組,每組 2 臺構(gòu)成 RAID 1,如此就得到兩組 RAID 1,然后再把兩組 RAID 1 構(gòu)成 RAID 0。
RAID 10 由于在上層把多組 RAID 1 構(gòu)成 Stripe,容量利用率是 50%,例如:4 塊硬盤做的 raid10 的總?cè)萘渴莾蓧K硬盤的容量。
RAID50
RAID 50 在底層的任一組或多組 RAID 5 中出現(xiàn) 1 臺硬盤損壞時,仍能維持運作,不過如果任一組 RAID 5 中出現(xiàn) 2 臺或兩臺以上硬盤損毀,整組 RAID 50 就會失效。
RAID 50 由于在上層把多組 RAID 5 構(gòu)成 Stripe,性能比起單純的 RAID 5 高,容量利用率比 RAID5 要低。比如同樣 9 塊硬盤,RAID 50 則 3 個 RAID 5 組成 RAID 0,每個 RAID 5 會損失一塊硬盤的容量,利用率為 (1-3/9),RAID 5 則為 (1-1/9)。
RAID60
RAID 6 與 RAID 0 的組合:先作 RAID 6,再作 RAID 0。換句話說,就是對兩組以上的 RAID 6 作 Stripe 訪問。RAID 6 至少需具備 4 塊硬盤,所以 RAID 60 的最小需求是 8 塊硬盤。
比起單純的 RAID 6,RAID 60 的上層通過結(jié)合多組 RAID 6 構(gòu)成 Stripe 訪問,因此性能較高。不過使用門檻高,而且容量利用率低是較大的問題
RAID 級別對比
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