常見RAID級別

什么是RAID?


    獨立磁盤冗余陣列(RAID,Redundant Arrary of Independent Disks),舊稱廉價磁盤冗余陣列(Redundant Arrary of Inexpensive Disks),簡稱磁盤陣列?;舅枷刖褪前讯鄠€相對便宜的硬盤組合起來,成為一個硬盤陣列組,使性能達到甚至超過一個價格昂貴、容量巨大的硬盤。

    根據選擇的版本不同,RAID比但可硬盤由以下一個或多個方面的好處:

        提高IO能力:

            磁盤并行讀寫

        提高耐用性:

            磁盤冗余來實現


RAID常見的級別有哪些?

   RAID 0

        RAID 0也稱為帶區集。它將兩個以上的磁盤并連起來,成為一個大容量的磁盤。存放數據時,分段后分散在這些磁盤中,因為讀寫時都可以并行處理,所以在所有的級別中,RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0既沒有冗余能力,也不具備容錯能力,如果一個磁盤(物理)損壞,所有數據都會丟失,危險程度與JBOD相當。

       特點總結:

            讀、寫性能提升

            可用空間:N*min(S1,S2,S3,…)

            無容錯能力

            最少磁盤數:2,2+

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  RAID 1

       RAID 1指兩組以上的N組磁盤相互作鏡像,在一些多線程操作系統有很好的讀取速度,理論上讀取速度等于硬盤數量的倍數,另外寫入速度有微小的降低。主要一個磁盤正常即可維持運作,可靠性最高。其原理為在主硬盤上存放數據的同時也在鏡像盤上寫一樣的數據。當主硬盤(物理)損壞時,鏡像硬盤則代替主硬盤工作。因為有鏡像硬盤做數據備份,所以RAID 1的數據安全性在所有的RAID 級別上來說是最好的。  但無論多少磁盤做RAID 1,僅算一個磁盤的容量,是所有RAID中磁盤利用率最低的一個級別。

       如果兩個大小不同的磁盤做RAID 1 ,可用空間取決于磁盤空間小的那塊兒盤,較大的磁盤多出來的空間也可以分區成一個區來使用,不至于浪費。

       特點總結:

            讀性能提升、寫性能略有下降

            可用空間:1*min(S1,S2,…)

            有冗余能力

            最少磁盤數:2,2+

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  RAID 5

       RAID 5是一種存儲性能、數據安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。它使用的是Disk Striping(硬盤技術)。RAID 5 至少需要三塊兒硬盤,RAID 5不是對存儲的數據進行備份,而是把數據和相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID 5的各個磁盤上,并且奇偶校驗信息和相對應的數據分別存儲與不同的磁盤上。當RAID 5的一個磁盤數據發生損壞后,可以利用剩下的數據和相應的奇偶校驗信息去恢復被損壞的數據。RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 5可以為系統提供數據安全保障,但保障成都要比鏡像低而磁盤空間利用率要比鏡像高。  RAID5具有和RAID 0相近似的讀取速度,只是因為多了一個奇偶校驗信息,寫入數據的速度相對單獨寫入一塊兒硬盤的速度略慢,若使用“回寫緩存”可以讓性能改善不少。同時由于多個數據對應一個奇偶校驗信息,RAID 5的磁盤空間利用率要比RAID 1高,存儲成本相對較便宜。

       特點總結:  

             讀、寫性能提升

            可用空間:(N-1)*min(S1,S2,….)

            有容錯能力:1塊磁盤

            最少磁盤數:3,3+

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    RAID 6

         與RAID 5相比,RAID 6增加第二個獨立的奇偶校驗信息塊。兩個獨立的奇偶系統使用不同的算法,數據的可靠性非常高,任意兩塊磁盤同時失效時不會影響數據完整性。RAID 6需要分配給奇偶校驗信息更大的磁盤空間和額外的校驗計算,相對于RAID 5有更大的IO操作量和計算量,其“寫性能”強烈取決于具體的實現方案,因此RAID6通常不會通過軟件方式來實現,而更可能通過硬件/固件方式實現。同一數組中最多容許兩個磁盤損壞。更換新磁盤后,數據將會重新算出并寫入新的磁盤中。依照設計理論,RAID 6必須具備四個以上的磁盤才能生效。

         特點總結:

               讀、寫性能提升

           可用空間:(N-2)*min(S1,S2,…)

           有容錯能力:2塊磁盤        

               最少磁盤數:4, 4+

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    混合類型:

        RAID 10/01

            RAID 10是先鏡射再分區數據,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 01則是跟RAID 10的程序相反,是先分區再將數據鏡射到兩組硬盤。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。當RAID 10有一個硬盤受損,其余硬盤會繼續運作。RAID 01只要有一個硬盤受損,同組RAID 0的所有硬盤都會停止運作,只剩下其他組的硬盤運作,可靠性較低。如果以六個硬盤建RAID 01,鏡射再用三個建RAID 0,那么壞一個硬盤便會有三個硬盤脫機。因此,RAID 10遠較RAID 01常用,零售主板絕大部分支持RAID 0/1/5/10,但不支持RAID01。

             特點總結:

                RAID-10:

        讀、寫性能提升

        可用空間:N*min(S1,S2,…)/2

        有容錯能力:每組鏡像最多只能壞一塊;

        最少磁盤數:4, 4+

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    RAID 50

        RAID 5與RAID 0的組合,先作RAID 5,再作RAID 0,也就是對多組RAID 5彼此構成Stripe訪問。由于RAID 50是以RAID 5為基礎,而RAID 5至少需要3顆硬盤,因此要以多組RAID 5構成RAID 50,至少需要6顆硬盤。以RAID 50最小的6顆硬盤配置為例,先把6顆硬盤分為2組,每組3顆構成RAID 5,如此就得到兩組RAID 5,然后再把兩組RAID 5構成RAID 0。RAID 50在底層的任一組或多組RAID 5中出現1顆硬盤損壞時,仍能維持運作,不過如果任一組RAID 5中出現2顆或2顆以上硬盤損毀,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。比如同樣使用9顆硬盤,由各3顆RAID 5再組成RAID 0的RAID 50,每組RAID 5浪費一顆硬盤,利用率為(1-3/9),RAID 5則為(1-1/9)。

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根據RAID實現模式,分為軟件和硬件兩種

    軟件磁盤陣列(Software RAID)

        主要由電腦主板CPU處理數組存儲作業,缺點為耗損較多CPU資源運算RAID,優點則是價格偏低。分類有二種:

        • 純軟件磁盤陣列(Pure Software RAID):只需要主板支持即可,不需要任何磁盤陣列卡。若主板損壞,可能難以購買同款主板重建RAID。

        • 硬件輔助磁盤陣列(Hardware-Assisted RAID):需要一張RAID卡,以及廠商所提供的驅動程序。這款RAID較易遷移到其他電腦。

    硬件磁盤陣列(Hardware RAID)

           RAID卡上自帶處理器,不需要服務器的CPU運算。優點是讀寫性能最快,不占用服務器資源,可用于任何操作系統,也能在系統斷電后,通過備份電池模塊(BBU, Backup Battery Unit)以及非易失性內存 (NVRAM)將硬盤讀寫日志檔(Journal)包含的剩余讀寫作業先紀錄在內存中,等待電力供應撤消后,再由NVRAM取回日志檔數據,接著再完成讀寫作業,將剩余讀寫作業安全完成以確保讀寫完整性。備份電池模塊通常會配合數組卡的Write-Back緩存模式,借由此內存緩存讀寫作業以得到更高的讀寫性能;但是沒有備份電池模塊的硬件磁盤陣列卡,切勿使用Write-Back緩存模式以免遭遇斷電情形導致讀寫數據流失。此外,因為硬件磁盤陣列卡搭載CPU處理器,所以可以與系統分離出來,對硬盤進行各種作業,還原作業的速度也比軟件磁盤陣列快。缺點是其售價很高,通常只用于RAID 5和RAID 6。

磁盤陣列客戶類型

    

  • 一般消費者備份數據之用、企業創建ERP系統或NAS系統時的重要數據備份。

  • 影音多媒體數字內容創作公司、個人影音剪輯數字內容工作室。

  • 數字監控系統(DVR)、網絡監控系統(NVR)等等需要大量存儲視頻的監控系統業者,軍方、賭場因為需要大量監控系統也是常見使用磁盤陣列的客戶。

  • 證券、銀行等金融行業保管重要客戶數據。

  小白總結,不到之處還請各路大牛多多指教…..     

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