RAID技術(shù)概述

磁盤陣列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID),有“獨立磁盤構(gòu)成的具有冗余能力的陣列”之意。

RAID0沒有冗余功能,如果一個磁盤(物理)損壞,則所有的數(shù)據(jù)都無法使用。

RAID1磁盤的利用率最高只能達到50%(使用兩塊盤的情況下),是所有RAID級別中最低的。

RAID0+1以理解為是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 0+1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。

1.RAID 0:RAID 0連續(xù)以位或字節(jié)為單位分割數(shù)據(jù),并行讀/寫于多個磁盤上,因此具有很高的數(shù)據(jù)傳輸率,但它沒有數(shù)據(jù)冗余,因此并不能算是真正的RAID結(jié)構(gòu)。RAID 0只是單純地提高性能,并沒有為數(shù)據(jù)的可靠性提供保證,而且其中的一個磁盤失效將影響到所有數(shù)據(jù)。因此,RAID 0不能應(yīng)用于數(shù)據(jù)安全性要求高的場合。


RAID 0示意圖



2.RAID 1:它是通過磁盤數(shù)據(jù)鏡像實現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余,在成對的獨立磁盤上產(chǎn)生互為備份的數(shù)據(jù)。當(dāng)原始數(shù)據(jù)繁忙時,可直接從鏡像拷貝中讀取數(shù)據(jù),因此RAID 1可以提高讀取性能。RAID 1是磁盤陣列中單位成本最高的,但提供了很高的數(shù)據(jù)安全性和可用性。當(dāng)一個磁盤失效時,系統(tǒng)可以自動切換到鏡像磁盤上讀寫,而不需要重組失效的數(shù)據(jù)。


RAID 0示意圖

3.RAID 01/10:根據(jù)組合分為RAID 10和RAID 01,實際是將RAID 0和RAID 1標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合的產(chǎn)物,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/寫多個磁盤的同時,為每一塊磁盤作磁盤鏡像進行冗余。它的優(yōu)點是同時擁有RAID 0的超凡速度和RAID 1的數(shù)據(jù)高可靠性,但是CPU占用率同樣也更高,而且磁盤的利用率比較低。RAID 1+0是先鏡射再分區(qū)數(shù)據(jù),再將所有硬盤分為兩組,視為是RAID 0的最低組合,然后將這兩組各自視為RAID 1運作。RAID 0+1則是跟RAID 1+0的程序相反,是先分區(qū)再將數(shù)據(jù)鏡射到兩組硬盤。它將所有的硬盤分為兩組,變成RAID 1的最低組合,而將兩組硬盤各自視為RAID 0運作。性能上,RAID 0+1比RAID 1+0有著更快的讀寫速度??煽啃陨?,當(dāng)RAID 1+0有一個硬盤受損,其余三個硬盤會繼續(xù)運作。RAID 0+1 只要有一個硬盤受損,同組RAID 0的另一只硬盤亦會停止運作,只剩下兩個硬盤運作,可靠性較低。因此,RAID 10遠較RAID 01常用,零售主板絕大部份支持RAID 0/1/5/10,但不支持RAID 01。


RAID 10示意圖和RAID 01示意圖

4.RAID 5:RAID 5不單獨指定的奇偶盤,而是在所有磁盤上交叉地存取數(shù)據(jù)及奇偶校驗信息。在RAID 5上,讀/寫指針可同時對陣列設(shè)備進行操作,提供了更高的數(shù)據(jù)流量。RAID 5更適合于小數(shù)據(jù)塊和隨機讀寫的數(shù)據(jù)。RAID 3與RAID 5相比,最主要的區(qū)別在于RAID 3每進行一次數(shù)據(jù)傳輸就需涉及到所有的陣列盤;而對于RAID 5來說,大部分數(shù)據(jù)傳輸只對一塊磁盤操作,并可進行并行操作。在RAID 5中有“寫損失”,即每一次寫操作將產(chǎn)生四個實際的讀/寫操作,其中兩次讀舊的數(shù)據(jù)及奇偶信息,兩次寫新的數(shù)據(jù)及奇偶信息。


RAID 5示意圖

5.RAID 6: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)雜的實施方式使得RAID 6很少得到實際應(yīng)用。

6.RAID 50:RAID50是RAID5與RAID0的結(jié)合。此配置在RAID5的子磁盤組的每個磁盤上進行包括奇偶信息在內(nèi)的數(shù)據(jù)的剝離。每個RAID5子磁盤組要求三個硬盤。RAID50具備更高的容錯能力,因為它允許某個組內(nèi)有一個磁盤出現(xiàn)故障,而不會造成數(shù)據(jù)丟失。而且因為奇偶位分部于RAID5子磁盤組上,故重建速度有很大提高。優(yōu)勢:更高的容錯能力,具備更快數(shù)據(jù)讀取速率的潛力。需要注意的是:磁盤故障會影響吞吐量。故障后重建信息的時間比鏡像配置情況下要長。

RAID技術(shù)的應(yīng)用

DAS--direct access storage device直接訪問存儲設(shè)備

DAS是磁盤存儲設(shè)備的術(shù)語,以前被用在大、中型機上。使用在PC機上還包括硬盤設(shè)備DAS的最新形式是RAID?!爸苯釉L問”指訪問所有數(shù)據(jù)的時間是相同的。

NAS--Network Attached Storage網(wǎng)絡(luò)附加存儲設(shè)備

一種特殊目的的服務(wù)器,它具有嵌入式的軟件系統(tǒng),可以通過網(wǎng)絡(luò)對個種的系統(tǒng)平臺提供文件共享服務(wù)。

SAN--Storage Area Networks存儲區(qū)域網(wǎng)

一種高速的專用網(wǎng)絡(luò),用于建立服務(wù)器、磁盤陣列和磁帶庫之間的一種直接聯(lián)接。它如同擴展的存儲器總線,將專用的集線器、交換器以及網(wǎng)關(guān)或橋路互相連接在一起。SAN常使用光纖通道。一個SAN可以是本地的或者是遠程的,也可以是共享的或者是專用的。SAN打破了存儲器與服務(wù)器之間的束縛,允許獨立地選擇最佳的存儲器或者是最佳的服務(wù)器,從而提高可擴性和靈活性

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