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獨(dú)立硬盤冗余陣列(RAID, Redundant Array of Independent Disks),舊稱廉價(jià)磁盤冗余陣列,簡稱硬盤陣列。其基本思想就是把多個(gè)相對便宜的硬盤組合起來,成為一個(gè)硬盤陣列組,使性能達(dá)到甚至超過一個(gè)價(jià)格昂貴、容量巨大的硬盤。根據(jù)選擇的版本不同,RAID比單顆硬盤有以下一個(gè)或多個(gè)方面的好處:增強(qiáng)數(shù)據(jù)集成度,增強(qiáng)容錯(cuò)功能,增加處理量或容量。另外,磁盤陣列對于計(jì)算機(jī)來說,看起來就像一個(gè)單獨(dú)的硬盤或邏輯存儲單元。
簡單來說,RAID把多個(gè)物理硬盤組合成為一個(gè)邏輯磁盤,因此,操作系統(tǒng)只會把一個(gè)raid陣列當(dāng)作一個(gè)硬盤。RAID常被用在服務(wù)器計(jì)算機(jī)上,并且常使用完全相同的硬盤作為組合。由于硬盤價(jià)格的不斷下降與RAID功能更加有效地與主板集成,它也成為了玩家的一個(gè)選擇,特別是需要大容量存儲空間的工作。
最初的RAID分成了不同的等級,每種等級都有其理論上的優(yōu)缺點(diǎn),不同的等級在兩個(gè)目標(biāo)間取得平衡,分別是增加數(shù)據(jù)可靠性以及增加存儲器(群)讀寫性能。常見RAID級別分為RAID-0,RAID-1,RAID-5,RAID-6,RAID-10,RAID-50,RAID-60。
將多個(gè)磁盤合并成一個(gè)大的磁盤,不具有冗余,并行I/O,速度最快。RAID 0亦稱為帶區(qū)集。它是將多個(gè)磁盤并列起來,成為一個(gè)大磁盤。在存放數(shù)據(jù)時(shí),其將數(shù)據(jù)按磁盤的個(gè)數(shù)來進(jìn)行分段,然后同時(shí)將這些數(shù)據(jù)寫進(jìn)這些盤中,所以在所有的級別中,RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0沒有冗余功能,如果一個(gè)磁盤(物理)損壞,則所有的數(shù)據(jù)都會丟失,危險(xiǎn)程度與JBOD相當(dāng)。
理論上越多的磁盤性能就等于“單一磁盤性能”ד磁盤數(shù)”,但實(shí)際上受限于總線I/O瓶頸及其它因素的影響,RAID性能會隨邊際遞減,也就是說,假設(shè)一個(gè)磁盤的性能是50MB每秒,兩個(gè)磁盤的RAID 0性能約96MB每秒,三個(gè)磁盤的RAID 0也許是130MB每秒而不是150MB每秒。 可使用容量是硬盤總數(shù)乘以單塊硬盤的最小容量:Size=(N)*min(S1,S2,S3...Sn)
RAID1是將一個(gè)兩塊硬盤所構(gòu)成RAID磁盤陣列,其容量僅等于一塊硬盤的容量,因?yàn)榱硪粔K只是當(dāng)作數(shù)據(jù)“鏡像”。RAID 1磁盤陣列顯然是最可靠的一種陣列,因?yàn)樗偸潜3忠环萃暾臄?shù)據(jù)備份。它的性能自然沒有RAID 0磁盤陣列那樣好,但其數(shù)據(jù)讀取確實(shí)較單一硬盤來的快,因?yàn)閿?shù)據(jù)會從兩塊硬盤中較快的一塊中讀出。RAID 1磁盤陣列的寫入速度通常較慢,因?yàn)閿?shù)據(jù)得分別寫入兩塊硬盤中并做比較。RAID 1磁盤陣列一般支持“熱交換”,就是說陣列中硬盤的移除或替換可以在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行,無須中斷退出系統(tǒng)。RAID 1磁盤陣列是十分安全的,不過也是較貴一種RAID磁盤陣列解決方案,因?yàn)閮蓧K硬盤僅能提供一塊硬盤的容量。RAID 1磁盤陣列主要用在數(shù)據(jù)安全性很高,而且要求能夠快速恢復(fù)被破壞的數(shù)據(jù)的場合。
RAID Level 5是一種儲存性能、數(shù)據(jù)安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。它使用的是Disk Striping技術(shù)。RAID 5至少需要三顆硬盤,RAID 5不是對存儲的數(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,可以利用剩下的數(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)據(jù)。RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全保障,但保障程度要比鏡像低而磁盤空間利用率要比鏡像高。RAID 5具有和RAID 0相近似的數(shù)據(jù)讀取速度,只是因?yàn)槎嗔艘粋€(gè)奇偶校驗(yàn)信息,寫入數(shù)據(jù)的速度相對單獨(dú)寫入一塊硬盤的速度略慢,若使用“回寫高速緩存”可以讓性能改善不少。同時(shí)由于多個(gè)數(shù)據(jù)對應(yīng)一個(gè)奇偶校驗(yàn)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。
可使用的容量為硬盤總數(shù)減去1的差,乘以單塊硬盤的最小容量,公式為Size=(N-1)*min(S1,S2,S3...Sn)
與RAID 5相比,RAID 6增加了第二個(gè)獨(dú)立的奇偶校驗(yàn)信息塊。兩個(gè)獨(dú)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(shí)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(yàn)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(shí)作方式使得RAID 6很少得到實(shí)際應(yīng)用。
同一數(shù)組中最多容許兩個(gè)磁盤損壞。更換新磁盤后,數(shù)據(jù)將會重新算出并寫入新的磁盤中。依照設(shè)計(jì)理論,RAID 6必須具備四個(gè)以上的磁盤才能生效。
可使用的容量為硬盤總數(shù)減去2的差,乘以單塊硬盤的最小容量,公式為Size=(N-2)*min(S1,S2,S3...Sn)
RAID 1與RAID 0的組合,先作RAID 1,再作RAID 0,也就是對多組RAID 1彼此構(gòu)成Stripe訪問。由于RAID 10是以RAID 1為基礎(chǔ),而RAID 1至少需要2塊硬盤,因此要以多組RAID 1構(gòu)成RAID 10,至少需要4塊硬盤。以RAID 10最小的4臺硬盤組態(tài)為例,先把4臺硬盤分為2組,每組2臺構(gòu)成RAID 1,如此就得到兩組RAID 1,然后再把兩組RAID 1構(gòu)成RAID 0。
RAID 10在底層的任一組或多組RAID 1中出現(xiàn)1臺硬盤損壞時(shí),仍能維持運(yùn)作,不過如果任一組RAID 1中的兩塊硬盤損毀,整組RAID10就會失效。
RAID 10由于在上層把多組RAID 1構(gòu)成Stripe,容量利用率是50%,例如:4塊硬盤做的raid10的總?cè)萘渴莾蓧K硬盤的容量。
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(gòu)成Stripe訪問。由于RAID 50是以RAID 5為基礎(chǔ),而RAID 5至少需要3臺硬盤,因此要以多組RAID 5構(gòu)成RAID 50,至少需要6臺硬盤。以RAID 50最小的6臺硬盤組態(tài)為例,先把6臺硬盤分為2組,每組3臺構(gòu)成RAID 5,如此就得到兩組RAID 5,然后再把兩組RAID 5構(gòu)成RAID 0。
RAID 50在底層的任一組或多組RAID 5中出現(xiàn)1臺硬盤損壞時(shí),仍能維持運(yùn)作,不過如果任一組RAID 5中出現(xiàn)2臺或兩臺以上硬盤損毀,整組RAID 50就會失效。
RAID 50由于在上層把多組RAID 5構(gòu)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9塊硬盤,RAID 50則3個(gè)RAID 5組成RAID 0,每個(gè)RAID 5會損失一塊硬盤的容量,利用率為(1-3/9),RAID 5則為(1-1/9)。
RAID 6與RAID 0的組合:先作RAID 6,再作RAID 0。換句話說,就是對兩組以上的RAID 6作Stripe訪問。RAID 6至少需具備4塊硬盤,所以RAID 60的最小需求是8塊硬盤。
由于底層是以RAID 6組成,所以RAID 60可以容許任一組RAID 6中損毀最多2塊硬盤,而系統(tǒng)仍能維持運(yùn)作;不過只要底層任一組RAID 6中損毀3塊硬盤,整組RAID 60就會失效,當(dāng)然這種情況的機(jī)率相當(dāng)?shù)汀?/p>
比起單純的RAID 6,RAID 60的上層通過結(jié)合多組RAID 6構(gòu)成Stripe訪問,因此性能較高。不過使用門檻高,而且容量利用率低是較大的問題
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