RAID磁盘阵列是什么

发布日期:
2019年9月10日
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在单机时代,采用单块磁盘进行数据存储和读写的方式,由于寻址和读写的时间消耗,导致I/O性能非常低,且存储容量还会受到限制。另外,单块磁盘极其容易出现物理故障,经常导致数据的丢失。因此大家就在想,有没有一种办法将多块独立的磁盘结合在一起组成一个技术方案,来提高数据的可靠性和I/O性能呢。

在这种情况下,RAID技术就应运而生了。

一、RAID 是什么?

RAID ( Redundant Array of Independent Disks )即独立磁盘冗余阵列,简称为「磁盘阵列」,其实就是用多个独立的磁盘组成在一起形成一个大的磁盘系统,从而实现比单块磁盘更好的存储性能和更高的可靠性。

二、RAID 有哪些?

RAID方案常见的可以分为:

下面来分别介绍一下。

  1. RAID0

RAID0 是一种非常简单的的方式,它将多块磁盘组合在一起形成一个大容量的存储。当我们要写数据的时候,会将数据分为N份,以独立的方式实现N块磁盘的读写,那么这N份数据会同时并发的写到磁盘中,因此执行性能非常的高。

RAID0 的读写性能理论上是单块磁盘的N倍(仅限理论,因为实际中磁盘的寻址时间也是性能占用的大头)

但RAID0的问题是,它并不提供数据校验或冗余备份,因此一旦某块磁盘损坏了,数据就直接丢失,无法恢复了。因此RAID0就不可能用于高要求的业务中,但可以用在对可靠性要求不高,对读写性能要求高的场景中。

那有没有可以让存储可靠性变高的方案呢?
有的,下面的RAID1就是。

  1. RAID1

如图,

RAID1 是磁盘阵列中单位成本最高的一种方式。因为它的原理是在往磁盘写数据的时候,将同一份数据无差别的写两份到磁盘,分别写到工作磁盘和镜像磁盘,那么它的实际空间使用率只有50%了,两块磁盘当做一块用,这是一种比较昂贵的方案。

RAID1其实与RAID0效果刚好相反。RAID1 这种写双份的做法,就给数据做了一个冗余备份。这样的话,任何一块磁盘损坏了,都可以再基于另外一块磁盘去恢复数据,数据的可靠性非常强,但性能就没那么好了。

了解了RAID0和RAID1之后,我们发现这两个方案都不完美啊。
这时候就该 性能又好、可靠性也高 的方案 RAID5 登场了。

  1. RAID5

这是目前用的最多的一种方式。
因为 RAID5 是一种将 存储性能、数据安全、存储成本 兼顾的一种方案。

在了解RAID5之前,我们可以先简单看一下RAID3,虽然RAID3用的很少,但弄清楚了RAID3就很容易明白RAID5的思路。

RAID3的方式是:将数据按照RAID0的形式,分成多份同时写入多块磁盘,但是还会另外再留出一块磁盘用于写「奇偶校验码」。例如总共有N块磁盘,那么就会让其中额度N-1块用来并发的写数据,第N块磁盘用记录校验码数据。一旦某一块磁盘坏掉了,就可以利用其它的N-1块磁盘去恢复数据。

但是由于第N块磁盘是校验码磁盘,因此有任何数据的写入都会要去更新这块磁盘,导致这块磁盘的读写是最频繁的,也就非常的容易损坏。

RAID5的方式可以说是对RAID3进行了改进。

RAID5模式中,不再需要用单独的磁盘写校验码了。它把校验码信息分布到各个磁盘上。例如,总共有N块磁盘,那么会将要写入的数据分成N份,并发的写入到N块磁盘中,同时还将数据的校验码信息也写入到这N块磁盘中(数据与对应的校验码信息必须得分开存储在不同的磁盘上)。一旦某一块磁盘损坏了,就可以用剩下的数据和对应的奇偶校验码信息去恢复损坏的数据。

RAID5校验位算法原理:P = D1 xor D2 xor D3 … xor Dn (D1,D2,D3 … Dn为数据块,P为校验,xor为异或运算)

RAID5的方式,最少需要三块磁盘来组建磁盘阵列,允许最多同时坏一块磁盘。如果有两块磁盘同时损坏了,那数据就无法恢复了。

  1. RAID6

为了进一步提高存储的高可用,聪明的人们又提出了RAID6方案,可以在有两块磁盘同时损坏的情况下,也能保障数据可恢复。

为什么RAID6这么牛呢,因为RAID6在RAID5的基础上再次改进,引入了双重校验的概念。

RAID6除了每块磁盘上都有同级数据XOR校验区以外,还有针对每个数据块的XOR校验区,这样的话,相当于每个数据块有两个校验保护措施,因此数据的冗余性更高了。

但是RAID6的这种设计也带来了很高的复杂度,虽然数据冗余性好,读取的效率也比较高,但是写数据的性能就很差。因此RAID6在实际环境中应用的比较少。

  1. RAID10

RAID10其实就是RAID1与RAID0的一个合体。

我们看图就明白了:

RAID10兼备了RAID1和RAID0的有优点。首先基于RAID1模式将磁盘分为2份,当要写入数据的时候,将所有的数据在两份磁盘上同时写入,相当于写了双份数据,起到了数据保障的作用。且在每一份磁盘上又会基于RAID0技术讲数据分为N份并发的读写,这样也保障了数据的效率。

但也可以看出RAID10模式是有一半的磁盘空间用于存储冗余数据的,浪费的很严重,因此用的也不是很多。

整体对比一下 RAID0、RAID1、RAID5、RAID6、RAID10 的几个特征:

磁盘阵列分为哪几种,各有什么样的优缺点

磁盘阵列分为三种:一、外接式磁盘阵列柜;二、内接式磁盘阵列卡;三、利用软件来仿真。三种各自的优缺点:一、外接式磁盘阵列柜最常被使用大型服务器上,具可热交换(HotSwap)的特性,不过这类产品的价格都很贵。二、内接式磁盘阵列卡,因为价格便宜,但需要较高的安装技术,适合技术人员使用……阅读全文 >>

磁盘阵列可以分为那几类?

磁盘阵列的分类如下一是外接式磁盘阵列柜、二是内接式磁盘阵列卡,三是利用软件来仿真。外接式磁盘阵列柜最常被使用大型服务器上,具可热交换的特性,不过这类产品的价格都很贵。内接式磁盘阵列卡,因为价格便宜,但需要较高的安装技术,适合技术人员使用操作。硬件阵列能够提供在线扩容、动态修改阵列……阅读全文 >>

磁盘阵列有什么好处

磁盘阵列的好处:对个人电脑上的磁盘阵列,一般通过加装多块硬盘发挥两种作用:1、加快硬盘的读写速度,同时安全性降低。这种情况下,硬盘组阵列的方式为RAID0,组好后在操作系统中查看和使用多块硬盘时,感觉完全象一块硬盘,读写速度理论上是一块硬盘的N倍稍少,这个N等于阵列中的硬盘数。这……阅读全文 >>

什么叫磁盘阵列

磁盘阵列的定义磁盘阵列,有“独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列”之意。磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘,组合成一个容量巨大的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。磁盘阵列还能利用同位检查的观念,在数……阅读全文 >>

磁盘阵列的优缺点是什么

磁盘阵列的优缺点提高传输速率。RAID通过在多个磁盘上同时存储和读取数据来大幅提高存储系统的数据吞吐量(Throughput)。在RAID中,可以让很多磁盘驱动器同时传输数据,而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器,所以使用RAID可以达到单个磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍……阅读全文 >>

磁盘阵列主要做什么用

磁盘阵列的作用作用是把相同的数据存储在多个硬盘的不同的地方。通过把数据放在多个硬盘上,输入输出操作能以平衡的方式交叠,改良性能。因为多个硬盘增加了平均故障间隔时间(MTBF),储存冗余数据也增加了容错。……阅读全文 >>

如何查看磁盘阵列模式

磁盘阵列模式查看的模式磁盘阵列模式,在系统里查看,需要有阵列专用的软件才可以。通用的软件只能看到阵列存在,但看不到模式。比如奥睿科的阵列,可以用专用的工具OricoHWRAIDManager查看。基本上,现在的阵列柜或阵列卡都有相应的软件可以查看,甚至可以在windows重建ra……阅读全文 >>

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