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raid技术简介

时间:2017-09-18 22:27:58      阅读:262      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:raid raid级别   磁盘阵列

Raid是什么?


       

   独立磁盘冗余阵列(RAID,Redundant Array of Independent Disks),在早期也称为廉价磁盘冗余阵列,简称为磁盘阵列。Raid就是将两个以上的物理磁盘在逻辑上捆绑在一起,数据以条带式的形式顺序保存在各个磁盘上,对外作为一个逻辑的设备提供服务。磁盘阵列中可包含配置成Raid的磁盘和用于后备的磁盘。

       简单来说,RAID把多个物理硬盘组合成为一个逻辑磁盘,因此,操作系统只会把一个raid阵列当作一个硬盘。RAID常被用在服务器计算机上,并且常使用完全相同的硬盘作为组合。由于硬盘价格的不断下降与RAID功能更加有效地与主板集成,它也成为了玩家的一个选择,特别是需要大容量存储空间的工作。     最初的RAID分成了不同的等级,每种等级都有其理论上的优缺点,不同的等级在两个目标间取得平衡,分别是增加数据可靠性以及增加存储器(集群)读写性能。常见RAID级别分为RAID-0RAID-1RAID-5RAID-6RAID-1ERAID-10RAID-50RAID-60.

        Raid可以按照不同的标准进行分类。按照其实现方法分类可分为硬件Raid和软件Raid。硬件Raid的主要特点是其I/O处理有专门的IOP(IO处理器)来执行;软件RaidI/O指令从主机的CPU获得。根据不同的链接方式,Raid又可分为外接式和内置式。

 

Raid级别简介



Raid0

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  将多个磁盘合并成一个大的磁盘,不具有冗余,并行I/O,速度最快。RAID 0亦称为带区集。它是将多个磁盘并列起来,成为一个大磁盘。在存放数据时,其将数据按磁盘的个数来进行分段,然后同时将这些数据写进这些盘中,所以在所有的级别中,RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0没有冗余功能,如果一个磁盘(物理)损坏,则所有的数据都会丢失,危险程度与JBOD相当。

       理论上越多的磁盘性能就等于单一磁盘性能”ד磁盘数,但实际上受限于总线I/O瓶颈及其它因素的影响,RAID性能会随边际递减,也就是说,假设一个磁盘的性能是50MB每秒,两个磁盘的RAID 0性能约96MB每秒,三个磁盘的RAID 0也许是130MB每秒而不是150MB每秒。可使用容量是硬盘总数乘以单块硬盘的最小容量:Size=N*minS1S2S3...Sn

 

Raid 1

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       RAID1是将一个两块硬盘所构成RAID磁盘阵列,其容量仅等于一块硬盘的容量,因为另一块只是当作数据镜像RAID 1磁盘阵列显然是最可靠的一种阵列,因为它总是保持一份完整的数据备份。它的性能自然没有RAID 0磁盘阵列那样好,但其数据读取确实较单一硬盘来的快,因为数据会从两块硬盘中较快的一块中读出。RAID 1磁盘阵列的写入速度通常较慢,因为数据得分别写入两块硬盘中并做比较。RAID 1磁盘阵列一般支持热交换,就是说阵列中硬盘的移除或替换可以在系统运行时进行,无须中断退出系统。RAID 1磁盘阵列是十分安全的,不过也是较贵一种RAID磁盘阵列解决方案,因为两块硬盘仅能提供一块硬盘的容量。RAID 1磁盘阵列主要用在数据安全性很高,而且要求能够快速恢复被破坏的数据的场合。

Raid 5

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        RAID Level 5是一种储存性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。它使用的是Disk Striping技术。RAID 5至少需要三颗硬盘,RAID 5不是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,并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后,可以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 0RAID 1的折衷方案。RAID 5可以为系统提供数据安全保障,但保障程度要比镜像低而磁盘空间利用率要比镜像高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度,只是因为多了一个奇偶校验信息,写入数据的速度相对单独写入一块硬盘的速度略慢,若使用回写高速缓存可以让性能改善不少。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,存储成本相对较便宜。

可使用的容量为硬盘总数减去1的差,乘以单块硬盘的最小容量,公式为Size=N-1*minS1S2S3...Sn

Raid 6

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  与RAID 5相比,RAID 6增加了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统使用不同的算法,数据的可靠性非常高,即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。但RAID 6需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间,相对于RAID 5有更大的写损失,因此写性能非常差。较差的性能和复杂的实作方式使得RAID 6很少得到实际应用。

       同一数组中最多容许两个磁盘损坏。更换新磁盘后,数据将会重新算出并写入新的磁盘中。依照设计理论,RAID 6必须具备四个以上的磁盘才能生效。

       可使用的容量为硬盘总数减去2的差,乘以单块硬盘的最小容量,公式为Size=N-2*minS1S2S3...Sn

Raid 10

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       RAID 1RAID 0的组合,先作RAID 1,再作RAID 0,也就是对多组RAID 1彼此构成Stripe访问。由于RAID 10是以RAID 1为基础,而RAID 1至少需要2块硬盘,因此要以多组RAID1构成RAID 10,至少需要4块硬盘。以RAID 10最小的4台硬盘组态为例,先把4台硬盘分为2组,每组2台构成RAID 1,如此就得到两组RAID 1,然后再把两组RAID 1构成RAID 0

       RAID10在底层的任一组或多组RAID 1中出现1台硬盘损坏时,仍能维持运作,不过如果任一组RAID 1中的两块硬盘损毁,整组RAID10就会失效。

       RAID10由于在上层把多组RAID 1构成Stripe,容量利用率是50%,例如:4块硬盘做的raid10的总容量是两块硬盘的容量。

Raid1E

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       RAID-1E:(也叫做混合型或者增强型RAID1)以镜像的方式将数据分条带分布存储于各硬盘上。由IBM公司提出的一种私有RAID级别,没有成为国际标准。它并不是我们通常所说的RAID 0+1的组合。RAID 1E的工作原理与RAID1基本上是一样的,只是RAID 1E的数据恢复能力更强,但由于RAID 1E写一份数据至少要两次,因此,RAID处理器的负载被增强,从而造成磁盘读写能力的下降。RAID 1E至少需要3块硬盘才能实现。RAID1E整合了镜象和数据条带。该阵列级别的数据条带及数据备份贯穿在逻辑盘中所有的硬盘当中。跟RAID1一样,数据是镜象的,逻辑盘的容量是硬盘总容量的一半。RAID1ERAID1类似,它能提供数据冗余及高的性能,但存储容量减少。然而,RAID1E允许使用更多的物理硬盘。

 Raid 50

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        RAID 5RAID 0的组合,先作RAID 5,再作RAID 0,也就是对多组RAID 5彼此构成Stripe访问。由于RAID 50是以RAID 5为基础,而RAID 5至少需要3台硬盘,因此要以多组RAID5构成RAID 50,至少需要6台硬盘。以RAID 50最小的6台硬盘组态为例,先把6台硬盘分为2组,每组3台构成RAID 5,如此就得到两组RAID 5,然后再把两组RAID 5构成RAID 0

       RAID50在底层的任一组或多组RAID 5中出现1台硬盘损坏时,仍能维持运作,不过如果任一组RAID 5中出现2台或两台以上硬盘损毁,整组RAID 50就会失效。

       RAID50由于在上层把多组RAID 5构成Stripe,性能比起单纯的RAID 5高,容量利用率比RAID5要低。比如同样9块硬盘,RAID 503RAID 5组成RAID 0,每个RAID 5会损失一块硬盘的容量,利用率为(1-3/9)RAID 5则为(1-1/9)

 Raid 60

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       RAID 6RAID 0的组合:先作RAID 6,再作RAID 0。换句话说,就是对两组以上的RAID 6Stripe访问。RAID 6至少需具备4块硬盘,所以RAID 60的最小需求是8块硬盘。

  由于底层是以RAID 6组成,所以RAID 60可以容许任一组RAID 6中损毁最多2块硬盘,而系统仍能维持运作;不过只要底层任一组RAID 6中损毁3块硬盘,整组RAID 60就会失效,当然这种情况的机率相当低。

       比起单纯的RAID 6RAID 60的上层通过结合多组RAID6构成Stripe访问,因此性能较高。不过使用门槛高,而且容量利用率低是较大的问题


本文出自 “Keep simple keep stupid” 博客,请务必保留此出处http://yangzhiheng.blog.51cto.com/11586378/1966452

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