RAID詳解RAID0RAID1RAID10RAID5_第1頁
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文檔簡介

1、我通常會(huì)為服務(wù)器選擇 2 種1.硬盤只有一個(gè)或雙硬盤還覺得不夠大,就用無 RAID2,硬盤有二個(gè)且單個(gè)的大小就夠用,就用 RAID10其他的都有毛病一.RAID 定義RAID(RedundantArrayofIndependentDisk 獨(dú)立冗余磁盤陣列)技術(shù)是加州大學(xué)伯克利分校1987 年提出, 最初是為了組合小的廉價(jià)磁盤來代替大的昂貴磁盤, 同時(shí)希望磁盤失效時(shí)不會(huì)使對數(shù)據(jù)的訪問受損失而開發(fā)出一定水平的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)。 RAID 就是一種由多塊廉價(jià)磁盤構(gòu)成的冗余陣列, 在操作系統(tǒng)下是作為一個(gè)獨(dú)立的大型存儲(chǔ)設(shè)備出現(xiàn)。RAID 可以充分發(fā)揮出多塊硬盤的優(yōu)勢,可以提升硬盤速度,增大容量,提供容錯(cuò)功

2、能夠確保數(shù)據(jù)安全性,易于管理的優(yōu)點(diǎn),在任何一塊硬盤出現(xiàn)問題的情況下都可以繼續(xù)工作,不會(huì)受到損壞硬盤的影響。二、RAID 的幾種工作模式(僅討論 RAID0,RAID1,RAID5,RAID10 這四種,這四種比較典型)1、RAID0(又稱為 Stripe 或 Striping分條)即 DataStripping 數(shù)據(jù)分條技術(shù)。RAID0 可以把多塊硬盤連成一個(gè)容量更大的硬盤群,可以提高磁盤的性能和吞吐量。RAID0 沒有冗余或錯(cuò)誤修復(fù)能力,成本低,要求至少兩個(gè)磁盤,一般只是在那些對數(shù)據(jù)安全性要求不高的情況下才被使用。特點(diǎn):容錯(cuò)性:沒有冗余類型:沒有熱備盤選項(xiàng):沒有讀性能:高隨機(jī)寫性能:高連續(xù)寫

3、性能:高需要的磁盤數(shù):只需 2 個(gè)或 2*N 個(gè)(這里應(yīng)該是多于兩個(gè)硬盤都可以)可用容量:總的磁盤的容量典型應(yīng)用:無故障的迅速讀寫,要求安全性不高,如圖形工作站等。RAID0 的工作方式:D11D11D10D101 1DODO如圖 1 所示:系統(tǒng)向三個(gè)磁盤組成的邏輯硬盤(RADI0 磁盤組)發(fā)出的 I/O 數(shù)據(jù)請求被轉(zhuǎn)化為 3 項(xiàng)操作,其中的每一項(xiàng)操作都對應(yīng)于一塊物理硬盤。我們從圖中可以清楚的看到通過建立 RAID0,原先順序的數(shù)據(jù)請求被分散到所有的三塊硬盤中同時(shí)執(zhí)行。從理論上講,三塊硬盤的并行操作使同一時(shí)間內(nèi)磁盤讀寫速度提升了 3 倍。但由于總線帶寬等多種因素的影響,實(shí)際的提升速率肯定會(huì)低于

4、理論值,但是,大量數(shù)據(jù)并行傳輸與串行傳輸比較,提速效果顯著顯然毋庸置疑。RAID0 的缺點(diǎn)是不提供數(shù)據(jù)冗余,因此一旦用戶數(shù)據(jù)損壞,損壞的數(shù)據(jù)將無法得到恢復(fù)。RAID0 具有的特點(diǎn),使其特別適用于對性能要求較高,而對數(shù)據(jù)安全不太在乎的領(lǐng)域,如圖形工作站等。對于個(gè)人用戶,RAID0 也是提高硬盤存儲(chǔ)性能的絕佳選擇。計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速,但硬盤傳輸率也成了性能的瓶頸。怎么辦?IDERAID 技術(shù)的成熟讓我們輕松打造自己的超高速硬盤。在實(shí)際應(yīng)用中,RAID0 硬盤陣列能比普通 IDE7200 轉(zhuǎn) ATA133 硬盤快得多, 時(shí)至今日, 在大多數(shù)的高端或者玩家主板上我們都能找到一顆 PROMISEE 者

5、HighPoint 的 RAID 芯片,同時(shí)發(fā)現(xiàn)它們提供的額外幾個(gè) IDE 接口。沒錯(cuò),RAID 已經(jīng)近在眼前,難道你甘心放棄 RAID 為我們帶來的性能提升嗎?答案當(dāng)然是否定的!實(shí)用的 IDERAIDRAID 可以通過軟件或硬件實(shí)現(xiàn)。像 Windows2000 就能夠提供軟件的 RAID 功能,但是這樣需要消耗不小的 CP3 源, 降低整機(jī)性能。 而硬件實(shí)現(xiàn)則是一般由 RAID 卡實(shí)現(xiàn)的, 高檔的 SCSIRAID卡有著自己專用的緩存和 I/O 處理器, 但是對于家庭用戶來說這樣的開銷顯然是承受不了的,畢竟為了實(shí)現(xiàn) RAID 買兩個(gè)或者更多的 HDEE 經(jīng)相當(dāng)不容易了。我們還有一種折中的辦法

6、一一 IDERAID。或許這才是普通人最容易接受的方法。雖然 IDERAID 在功能和性能上都有所折中,但相對于低廉的價(jià)格,普通用戶看來并不在意。為什么要用 RAID0RAID0 至少需要兩塊硬盤才能夠?qū)崿F(xiàn),它的容量為組成這個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)硬盤容量之和,這幾塊硬盤的容量要相同,在家用 IDERAID 中一般級聯(lián)兩塊硬盤,一定要用同型號同容量的硬盤。RAID0 模式向硬盤寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候把數(shù)據(jù)一分為二,分別寫入兩塊硬盤,讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候則反之,這樣的話,每塊硬盤只要負(fù)擔(dān)一半的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù),得到的結(jié)果也就是速度的增加。實(shí)現(xiàn)方式:(1)、RAID0 最簡單方式(我覺得這個(gè)方式不是它本意所提倡的)就是把 x

7、塊同樣的硬盤用硬件的形式通過智能磁盤控制器或用操作系統(tǒng)中的磁盤驅(qū)動(dòng)程序以軟件的方式串聯(lián)在一起, 形成一個(gè)獨(dú)立的邏輯驅(qū)動(dòng)器, 容量是單獨(dú)硬盤的 x 倍,在電腦數(shù)據(jù)寫時(shí)被依次寫入到各磁盤中,當(dāng)一塊磁盤的空間用盡時(shí),數(shù)據(jù)就會(huì)被自動(dòng)寫入到下一塊磁盤中,它的好處是可以增加磁盤的容量。速度與其中任何一塊磁盤的速度相同,如果其中的任何一塊磁盤出現(xiàn)故障,整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)受到破壞,可靠性是單獨(dú)使用一塊硬盤的 1/n。(2)、RAID0 的另一方式(常指的 RAID0 就是指的這個(gè))是用 n 塊硬盤選擇合理的帶區(qū)大小創(chuàng)建帶區(qū)集,最好是為每一塊硬盤都配備一個(gè)專門的磁盤控制器,在電腦數(shù)據(jù)讀寫時(shí)同時(shí)向 n 塊磁盤讀寫數(shù)據(jù),

8、速度提升 n 倍。提高系統(tǒng)的性能。2、RAID1(又稱為 Mirror 或 Mirroring 鏡像)RAID1 稱為磁盤鏡像:把一個(gè)磁盤的數(shù)據(jù)鏡像到另一個(gè)磁盤上,在不影響性能情況下最大限度的保證系統(tǒng)的可靠性和可修復(fù)性上,具有很高的數(shù)據(jù)冗余能力,但磁盤利用率為 50%故成本最高,多用在保存關(guān)鍵性的重要數(shù)據(jù)的場合。RAID1 的操作方式是把用戶寫入硬盤的數(shù)據(jù)百分之百地自動(dòng)復(fù)制到另外一個(gè)硬盤上。RAID1 有以下特點(diǎn):(1)、RAID1 的每一個(gè)磁盤都具有一個(gè)對應(yīng)的鏡像盤,任何時(shí)候數(shù)據(jù)都同步鏡像,系統(tǒng)可以從一組鏡像盤中的任何一個(gè)磁盤讀取數(shù)據(jù)。(2)、磁盤所能使用的空間只有磁盤容量總和的一半,系統(tǒng)成

9、本高。(3)、只要系統(tǒng)中任何一對鏡像盤中至少有一塊磁盤可以使用,甚至可以在一半數(shù)量的硬盤出現(xiàn)問題時(shí)系統(tǒng)都可以正常運(yùn)行。(4)、出現(xiàn)硬盤故障的 RAID 系統(tǒng)不再可靠,應(yīng)當(dāng)及時(shí)的更換損壞的硬盤,否則剩余的鏡像盤也出現(xiàn)問題,那么整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)崩潰。(5)、更換新盤后原有數(shù)據(jù)會(huì)需要很長時(shí)間同步鏡像,外界對數(shù)據(jù)的訪問不會(huì)受到影響,只是這時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的性能有所下降。(6)、 RAID1 磁盤控制器的負(fù)載相當(dāng)大, 用多個(gè)磁盤控制器可以提高數(shù)據(jù)的安全性和可用性。RAID1 的工作方式:RAID1RAID1mirroring圖 2如圖 2 所示:當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí),系統(tǒng)先從 RAID1 的源盤讀取數(shù)據(jù),如果讀取數(shù)據(jù)成功

10、,則系統(tǒng)不去管備份盤上的數(shù)據(jù);如果讀取源盤數(shù)據(jù)失敗,則系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)而讀取備份盤上的數(shù)據(jù),不會(huì)造成用戶工作任務(wù)的中斷。當(dāng)然,我們應(yīng)當(dāng)及時(shí)地更換損壞的硬盤并利用備份數(shù)據(jù)重新建立 Mirror,避免備份盤在發(fā)生損壞時(shí),造成不可挽回的數(shù)據(jù)損失。raid1 的優(yōu)缺點(diǎn)由于對存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行百分之百的備份,在所有 RAID 級別中,RAID1 提供最高的數(shù)據(jù)安全保障。同樣,由于數(shù)據(jù)的百分之百備份,備份數(shù)據(jù)占了總存儲(chǔ)空間的一半,因而 Mirror(鏡像)的磁盤空間利用率低,存儲(chǔ)成本高。Mirror 雖不能提高存儲(chǔ)性能,但由于其具有的高數(shù)據(jù)安全性,使其尤其適用于存放重要數(shù)據(jù),如服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)等領(lǐng)域。3、RAID

11、5(可以理解為是 RAID0 和 RAID1 的折衷方案,但沒有完全使用 RAID1 鏡像理念,而是使用了“奇偶校驗(yàn)信息”來作為數(shù)據(jù)恢復(fù)的方式,與下面的 RAID10 不同。)容錯(cuò)性:有冗余類型:奇偶校驗(yàn)|熱備盤選項(xiàng):有讀性能:高隨機(jī)寫性能:低連續(xù)寫性能:低需要的磁盤數(shù):三個(gè)或更多可用容量:(n-1)/n 的總磁盤容量(n 為磁盤數(shù))典型應(yīng)用:隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸要求安全性高,如金融、數(shù) 居庫、存儲(chǔ)等。RAID5圖 3RAID5 是一種存儲(chǔ)性能、數(shù)據(jù)安全和存儲(chǔ)成本兼顧的存儲(chǔ)解決方案。以四個(gè)硬盤組成的 RAID5 為例,其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式如圖 4 所示:圖中,Ap 為 A1,A2 和 A3 的奇偶校驗(yàn)信息,

12、其它以此類推。由圖中可以看出,RAID5 不對存儲(chǔ)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(yàn)信息存儲(chǔ)到組成 RAID5 的各個(gè)磁盤上,并且奇偶校驗(yàn)信息和相對應(yīng)的數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)于不同的磁盤上。當(dāng) RAID5 的一個(gè)磁盤數(shù)據(jù)發(fā)生損壞后,利用剩下的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的奇偶校驗(yàn)信息去恢復(fù)被損壞的數(shù)RAID5 可以理解為是 RAID0 和 RAID1 的折衷方案。 RAID5 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。RAID5 具有和 RAID0 相近似的數(shù)據(jù)讀取速度,只是多了一個(gè)奇偶校驗(yàn)信息,寫入數(shù)據(jù)的速度比對單個(gè)磁盤進(jìn)行寫入操作稍慢。同時(shí)由于多個(gè)

13、數(shù)據(jù)對應(yīng)一個(gè)奇偶校驗(yàn)信息,RAID5 的磁盤空間利用率要比 RAID1 高,存儲(chǔ)成本相對較低。4、RAID5(可以理解為是 RAID0 和 RAID1 的折衷方案,但沒有完全使用RAID1 鏡像理念,而是使用了“奇偶校驗(yàn)信息”來作為數(shù)據(jù)恢復(fù)的方式)Disk0Disk1Disk221xom21xom圖 4RAID10 也被稱為鏡象 P$列條帶。象 RAID0 一樣,數(shù)據(jù)跨磁盤抽取;象 RAID1 一樣,每個(gè)磁盤都有一個(gè)鏡象磁盤,所以 RAID10 的另一種會(huì)說法是 RAID0+1。RAID10 提供 100%勺數(shù)據(jù)冗余,支持更大的卷尺寸,但價(jià)格也相對較高。對大多數(shù)只要求具有冗余度而不必考慮價(jià)格的

14、應(yīng)用來說,RAID10 提供最好的性能。使用 RAID1Q 可以獲得更好的可靠性,因?yàn)榧词箖蓚€(gè)物理驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障(每個(gè)陣列中一個(gè)),數(shù)據(jù)仍然可以得到保護(hù)。RAID10 需要 4+2*N 個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器(N=0),而且只能使用其中一半(或更小,如果磁盤大小不一)的磁盤用量,例如 4 個(gè) 250G 的硬盤使用 RAID10 陣列,實(shí)際容量是 500G。RAID 總結(jié):讀寫性能_|安全性磁盤利用率成本應(yīng)用方面RAID0最好 (因并行性而提高)最差 (完全無安全保障)最局(100%)最低個(gè)人用戶RAID1RAID10RAIDORAID1RAID1讀和單個(gè)磁盤最高(提供 差(50%)最局適用于存放重要數(shù)據(jù)無分別, 寫則要寫兩邊數(shù)據(jù)的百分之百備份)如服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)等領(lǐng)域。讀:RAID5=RAID0(相近似的數(shù)據(jù)讀取速度)RAID5RAIDRAI

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