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RAID等级分布及磁盘阵列RAID是什么?

2018-01-11 18:00:36 来源:系统总裁 作者:搬砖 分类:其他

RAID的全称是Redundant Array of Independent Disks独立硬盘冗余阵列,简称磁盘阵列,基本上就是把多个 相对便宜的硬盘组合起来,让他们变成一个 硬盘阵列组,使性能和容量达到甚至超过那些更为昂贵、巨大的硬盘,组建磁盘阵列的多个物理硬盘会被组合成一个逻辑扇区,在操作系统里面看只会被识别成一个硬盘。


另外RAID有多个不同的等级,不同等级的RAID的组建方式与功能都不同,较单一硬盘相比会有以下一个或多个方面的好处:更大的容量,更强的容错能力,更快的速度与更大的吞吐量。

标准RAID有:RAID 0、RAID 1、RAID 2、RAID 3、RAID 4、RAID 5、RAID 6,此外还有混合RAID包括:RAID 10/01、RAID 30、RAID 50、RAID 53、RAID 60,其中较为常见的有RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6和RAID 10。

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RAID 0


最早出现的RAID模式,也称为Striping(条带)存储,实现起来的方式也非常简单,只需要两块或以上的硬盘就可组建,它将磁盘并列起来组成一个大容量磁盘,数据是分段后分散存储在各个磁盘之中,读写操作都会涉及到各个硬盘,读写性能等于所有硬盘性能之和,所以RAID 0的速度是最快的,而且没有任何容错备份,所以磁盘可用空间也是最大的,空间利用率达到100%,然而就是因为没有容错能力这使得整个阵列变得非常不靠谱,如果有一个硬盘损坏的话所有数据都会丢失,而且因为RAID 0的数据是分散布置的,所有数据恢复几乎是不可能的。RAID 0主要应用在对性能有要求然而对数据安全性没要求的场合,比如个人电脑的系统盘,视频制作的系统盘和缓存盘等,重要数据不要保存在RAID 0的阵列组里面。


RAID 1


又称为mirroring(镜像)存储,与RAID 0这种要性能不要安全的方式不同,RAID 1的原理是把一个硬盘里的数据完全镜像到另一个硬盘上,两个硬盘保持完全一样的数据,RAID 1的数据安全性是最好的,只要有一个硬盘还健在数据就安全,然而空间利用率也是最低的,无论你拿多少个硬盘来组RAID 1,磁盘阵列组的容量也只等于容量最小的那个硬盘,其他硬盘空余的空间可以分区独立使用不会浪费,写入速度也等于写入速度最慢那个硬盘,数据读取速度倒是等于硬盘数量的倍数。RAID 1主要应用在保存关键性重要数据的场合,或者NAS盘位不足够组RAID 5的场合,对,就是指那些双盘位NAS。


RAID 2


是RAID 0的改良版,其实就是带汉明码校验的RAID 0,将数据条块分布在不同的硬盘上,条块以位或者字节为单位,并使用汉明码技术来提供错误检查及恢复,由于这一技术的加入使得磁盘阵列能允许一个硬盘的故障并保持数据完整,由于需汉明码的加入使得数据的整体数据会比原来的大一些,组建RAID 2至少需要3个硬盘,而且由于汉明码的特性导致系统花销过大。

RAID 3


它采用Bit-interleaving(数据交错存储)技术,RAID 3可以理解为带奇偶校验的RAID 0,组建RAID 3至少需要三个硬盘,其中两个的运行方式其实就是RAID 0,另外一个是用来存放奇偶校验数据的,就是RAID 0外加一个奇偶校验盘,RAID 3容许单盘出错,损坏硬盘里的数据可以根据奇偶校验盘和其他硬盘里的信息进行恢复,如果坏掉的是存放奇偶校验数据的盘的话,其实不会对数据有任何影响,其实它和RAID 5很像,只不过RAID 3是把奇偶校验数据单独存放在一个硬盘里,而RAID 5是把奇偶校验数据分散在各个硬盘里。


RAID 4


结构与RAID 3类似,也带有独立的奇偶校验盘,不过所用技术是Block interleaving(块交织技术),在数据分割上RAID 3对数据的访问是按位进行的,RAID 4是以数据块为单位(可以把一个文件理解成一个数据块),RAID 4的好处就是读取数据时不同硬盘可以执行不同的读取命令,不像其他RAID 0/3/5那样读取一个文件都要动用到全部硬盘,然而写入文件时会受制于奇偶校验盘的性能,同一时间只能做一次写入操作,另外数据恢复也比RAID 3大得多。


RAID 5


可以说是RAID 0与RAID 1的折中方案,假设用n个硬盘组建RAID 5阵列,读写性能和磁盘可用空间都等于n-1个硬盘之和,性能和空间利用率相对RAID 0来说是要低一点,数据安全性也没RAID 1那么高,然而综合来说RAID 5应该来说是最好的,而且存储成本相对便宜。

RAID 6


与RAID 5其实是比较相似的,它增加了第二个独立的奇偶校验信息块,两个独立的奇偶校验系统使用不同的算法,数据的可靠性比RAID 5更高,可容许两块硬盘故障而保持数据的完整性,不过由于RAID 6需要比RAID 5更多的磁盘空间去存储另一个奇偶校验系统的数据,所以需要N+2个硬盘,组建RAID 6至少得4个硬盘才行,另外RAID 6阵列的数据传输需要大量的I/O和计算量,所以基本上不会去用软件实现的,现在的主板也很少支持RAID 6,通常都需要专用RAID卡来实现,另外由于写入操作时需要进行大量的奇偶校验计算,所以写入性能也不算好。


RAID 7


它并非公开的RAID标准,现已经成为Storage Computer Corporation专利硬件产品的名称,它其实是一套独立的存储计算机系统,自带操作系统和管理工具,能够独立运行,性能上超越了其他RAID标准的产品,然而价格也相当的贵。


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