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raid磁盤陣列簡(jiǎn)述

RAID(獨(dú)立磁盤冗余陣列)是指把多個(gè)獨(dú)立的硬盤(圖上的黃色存儲(chǔ)區(qū))組合成為一個(gè)較大的邏輯陣列(帶斜線的存儲(chǔ)區(qū))。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁盤的此陣列,并帶有附加的冗余信息。冗余信息可以是數(shù)據(jù)本身(鏡像),也可以是從多個(gè)數(shù)據(jù)塊(RAID 4 或 RAID 5)計(jì)算出的奇偶校驗(yàn)信息。使用 RAID 后,操作系統(tǒng)(Windows*,NetWare* 或 Unix)不再處理單個(gè)硬盤,而是把整個(gè)磁盤陣列當(dāng)作一個(gè)邏輯硬盤來處理。


RAID 的主要目標(biāo)是提高數(shù)據(jù)的可用性和安全性。一旦出現(xiàn)硬盤故障,RAID 可以防止停機(jī),但是它不可以恢復(fù)用戶刪除或者由失竅或火災(zāi)等重大事件破壞的數(shù)據(jù)。出于此原因,安裝 RAID 后為防止這些原因破壞系統(tǒng),您必須經(jīng)常備份您的數(shù)據(jù)。

實(shí)施 RAID 解決方案有兩種方法:硬件 RAID 控制器是智能設(shè)備,可以自行處理所有的 RAID 信息。安裝這種系統(tǒng)后,主機(jī)對(duì) RAID 陣列的控制完全解除,而是由 RAID 控制器對(duì) RAID 陣列進(jìn)行全面控制。另一種方法是使用簡(jiǎn)易的主適配器和 RAID 驅(qū)動(dòng)程序?qū)嵤?RAID。在這種系統(tǒng)中,驅(qū)動(dòng)程序被集成到操作系統(tǒng),如 Windows* NT。此時(shí),RAID 系統(tǒng)的性能完全依賴于主 CPU 的處理負(fù)荷,在陣列重建階段負(fù)荷帶有潛在的問題,隨之會(huì)出現(xiàn)硬盤故障。

硬件 RAID 控制器需要關(guān)注的地方包括:安裝和維護(hù)的簡(jiǎn)便性,管理軟件的功能以及制造商開發(fā) RAID 組件的經(jīng)驗(yàn)。RAID 控制器必須支持最重要的 RAID 級(jí)別(0、1、4、5 和 10),并且能夠跨通道同時(shí)處理不同 RAID 級(jí)別的多個(gè)陣列。

??

raid0?

?RAID 0需要至少兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器

特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

RAID 0中,數(shù)據(jù)被分成塊,每個(gè)塊都被寫到一個(gè)驅(qū)動(dòng)器中。

由于I/O負(fù)載由多個(gè)通道和驅(qū)動(dòng)器分擔(dān),所有I/O性能很高。

當(dāng)使用多個(gè)控制器,每個(gè)控制器上只連接一個(gè)驅(qū)動(dòng)器時(shí),性能達(dá)到最大。

沒有使用奇偶校驗(yàn)。

非常簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。

非常容易實(shí)現(xiàn)。

?

缺點(diǎn)

由于沒有容災(zāi)能力,所以并不是“真正”的RAID。

其中任一個(gè)驅(qū)動(dòng)器失敗會(huì)導(dǎo)致整個(gè)陣列的數(shù)據(jù)丟失。

絕不能應(yīng)用于特別重要的場(chǎng)合。

?

推薦的應(yīng)用

◆視頻制作和編輯

◆圖像編輯

◆印刷應(yīng)用

◆任何需要高帶寬的場(chǎng)合

??

?

raid1

在RAID 1中,要取得最佳性能,RAID控制器必須可以并行讀或?qū)憙蓚€(gè)驅(qū)動(dòng)器。

RAID至少需要兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器才能實(shí)現(xiàn)。

特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

可同時(shí)讀兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器或?qū)懸粋€(gè)驅(qū)動(dòng)器。

讀性能是單個(gè)驅(qū)動(dòng)器的兩倍,寫性能與單個(gè)驅(qū)動(dòng)器相同。

100%的數(shù)據(jù)冗余,因此當(dāng)有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器失敗時(shí),不需要重建,只需將數(shù)據(jù)拷貝到一個(gè)新的驅(qū)動(dòng)器。

數(shù)據(jù)塊的傳輸速率與單個(gè)驅(qū)動(dòng)器相同。

某些情況下,RAID 1允許多個(gè)驅(qū)動(dòng)器失敗。

最簡(jiǎn)單的RAID 存儲(chǔ)子系統(tǒng)。

?

缺點(diǎn)

開銷最高的RAID(100%)——利用率最低。

通常由軟件實(shí)現(xiàn)的RAID 1,會(huì)加重CPU/Sever的負(fù)擔(dān),使響應(yīng)變慢。強(qiáng)烈推薦使用硬件實(shí)現(xiàn)。

使用軟件實(shí)現(xiàn)時(shí),當(dāng)有驅(qū)動(dòng)器失敗時(shí),不支持熱交換。

?

推薦的應(yīng)用

◆會(huì)計(jì)

◆工資管理

◆金融

◆任何需要高可靠性的場(chǎng)合

?

?

raid2

?數(shù)據(jù)字的每個(gè)位分別寫到多個(gè)驅(qū)動(dòng)器中(在上圖中是4個(gè)驅(qū)動(dòng)器),每個(gè)數(shù)據(jù)字的ECC校驗(yàn)值存放到ECC校驗(yàn)盤中。當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí),ECC可以糾正出錯(cuò)的數(shù)據(jù)。

特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

可以糾正運(yùn)行中的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

可以實(shí)現(xiàn)非常高數(shù)據(jù)傳輸速率。

要求的數(shù)據(jù)傳輸速率越高,數(shù)據(jù)盤與ECC校驗(yàn)盤的比率就越大。

與RAID 3,4,5 相比,實(shí)現(xiàn)起來較容易。

非常簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。

非常容易實(shí)現(xiàn)。

?

缺點(diǎn)

當(dāng)數(shù)據(jù)字較小時(shí),ECC盤與數(shù)據(jù)盤的比率就會(huì)非常高——利用率低。

接口花費(fèi)非常高——需要非常高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

理想的處理能力與單驅(qū)動(dòng)器相同。

沒有商業(yè)實(shí)現(xiàn)/沒有實(shí)現(xiàn)前景

?

raid3

?在RAID 3中,數(shù)據(jù)塊被拆分寫到數(shù)據(jù)盤中,在寫入時(shí)計(jì)算校驗(yàn)和并將校驗(yàn)和寫到校驗(yàn)盤中,在讀取數(shù)據(jù)時(shí)同時(shí)讀取校驗(yàn)和。

特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

非常高的讀取速率。

非常高的寫入速率。

驅(qū)動(dòng)器失敗對(duì)數(shù)據(jù)吞吐沒什么影響。

ECC盤與數(shù)據(jù)盤的比率較低,意味著利用率較高。

?

缺點(diǎn)

理想處理能力與單驅(qū)動(dòng)器相同。

控制器的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜。

要使用軟件組件非常困難,非常耗費(fèi)資源。

?

推薦的應(yīng)用

◆視頻制作和在線視頻流

◆圖像編輯

◆視頻編輯

◆印刷應(yīng)用

◆任何需要大吞吐量的場(chǎng)合

?

raid4

?數(shù)據(jù)塊被寫到一個(gè)磁盤上,校驗(yàn)和根據(jù)同一級(jí)的塊生成,寫到校驗(yàn)驅(qū)動(dòng)器并在讀取數(shù)據(jù)塊時(shí)校驗(yàn)。

RAID4至少需要3個(gè)驅(qū)動(dòng)器。

特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

非常高的讀數(shù)據(jù)處理能力。

校驗(yàn)盤與數(shù)據(jù)盤的比率較低,意味著利用率較高。

集合數(shù)據(jù)傳輸率較高。

?

缺點(diǎn)

設(shè)計(jì)非常復(fù)雜。

寫處理能力和集合寫傳輸率最低。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)器失敗時(shí)重建數(shù)據(jù)非常困難。

讀取數(shù)據(jù)快的速率與單驅(qū)動(dòng)器相同

?

raid5

數(shù)據(jù)塊被寫到一個(gè)驅(qū)動(dòng)器上,校驗(yàn)和根據(jù)同一級(jí)的數(shù)據(jù)生成,記錄到各驅(qū)動(dòng)器中,并在讀取時(shí)進(jìn)行校驗(yàn)。

RAID 5至少需要3個(gè)驅(qū)動(dòng)器才能實(shí)現(xiàn)。

特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

讀數(shù)據(jù)時(shí)的處理能力最高。

寫數(shù)據(jù)時(shí)的處理能力居中。

ECC校驗(yàn)占用的驅(qū)動(dòng)器與數(shù)據(jù)占用的驅(qū)動(dòng)器的比率較低,利用率較高。

集合數(shù)據(jù)傳輸率較好。

?

缺點(diǎn)

驅(qū)動(dòng)器失敗對(duì)數(shù)據(jù)吞吐的影響居中。

驅(qū)動(dòng)器失敗時(shí)重建較困難(與RAID 1相比)。

單獨(dú)的數(shù)據(jù)塊的傳輸速率與單驅(qū)動(dòng)器相同。

?

推薦的應(yīng)用

◆文件和程序服務(wù)器

◆數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

◆Web,Email和新聞服務(wù)器

◆企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)

◆通用的RAID標(biāo)準(zhǔn)

?

raid6

?

特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

RAID 6實(shí)際上是RAID 5的擴(kuò)展,它附加了一次校驗(yàn),從而增強(qiáng)了容錯(cuò)能力(兩維校驗(yàn))。

與RAID 5一樣,數(shù)據(jù)塊寫到同一個(gè)驅(qū)動(dòng)器上,然后計(jì)算兩組校驗(yàn)值。RAID 6增強(qiáng)了容錯(cuò)能力,容許多個(gè)驅(qū)動(dòng)器失敗。

是特別重要的環(huán)境中的完美解決方案。

?

缺點(diǎn)

控制器的設(shè)計(jì)更復(fù)雜。

計(jì)算校驗(yàn)和占用的控制器的資源非常高。

要使用專用的ASIC來計(jì)算校驗(yàn)和才能達(dá)到與RAID 5一樣的寫性能。

由于要計(jì)算兩組校驗(yàn)和,需要N+2個(gè)驅(qū)動(dòng)器?

?

推薦的應(yīng)用

◆文件和程序服務(wù)器

◆數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

◆Web,Email和新聞服務(wù)器

◆企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)

◆使用最低的開銷取得極好的容錯(cuò)

?

raid10

RAID 10至少需要4塊驅(qū)動(dòng)器

特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

RAID 10是把數(shù)據(jù)分成條帶陣列,而每一條帶陣列實(shí)際上是RAID 1陣列。

RAID 10的容錯(cuò)能力和RAID 1相當(dāng)。

RAID 10與鏡像陣列的容錯(cuò)能力相同時(shí)。開銷也相同

通過把RAID 1分割從而取得了很高的I/O速率。

在某些環(huán)境下,RAID 10陣列可以容許多個(gè)驅(qū)動(dòng)器失敗。

對(duì)于需要采用RAID 1而又期望更高的突發(fā)性能的站點(diǎn)來說,是完美的解決方案。

?

缺點(diǎn)

非常昂貴,開銷很高。

所有的驅(qū)動(dòng)器必須并行的尋址正確地磁道,降低了持續(xù)的性能。

?

推薦的應(yīng)用

◆需要高性能與高容錯(cuò)性能的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

?

raid50

RAID 50需要至少5塊驅(qū)動(dòng)器?

特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

RAID 50實(shí)際上應(yīng)該叫做“RAID 3”,它是一個(gè)分割為RAID 3的條帶陣列。

RAID 50具有和RAID 3相同的容錯(cuò)能力和開銷。

由于分割為RAID 3,所以可以取得很高的數(shù)據(jù)傳輸率。

由于條帶為RAID 0,所以對(duì)于小的請(qǐng)求可以取得很高的I/O速率。

對(duì)于需要RAID 3而又期望更高性能的場(chǎng)合來說是完美的解決方案。

非常容易實(shí)現(xiàn)。

?

缺點(diǎn)

非常昂貴。

所有驅(qū)動(dòng)器的主軸必須同步,限制了驅(qū)動(dòng)器的選擇。

字節(jié)條帶限制了對(duì)于格式化容量的利用。

?

raid01

?RAID 0+1 需要至少4塊驅(qū)動(dòng)器

特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

RAID 0+1是RAID 0的鏡像陣列。

RAID 0+1具有和RAID 5相同的容錯(cuò)能力。

RAID 0+1和鏡像陣列在容錯(cuò)能力相同的條件下開銷相同。

條帶化帶來了很高的I/O速率。

對(duì)于需要很高的性能而又不關(guān)心可靠性的站點(diǎn)來說是完美的解決方案。

?

缺點(diǎn)

不要將RAID 0+1與RAID 10混淆。其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)器失敗會(huì)導(dǎo)致陣列成為RAID 0陣列。

非常昂貴,開銷很高。

所有的驅(qū)動(dòng)器必須并行的尋址正確的磁道,降低了性能。

?

推薦的應(yīng)用

◆圖像應(yīng)用

◆普通的文件服務(wù)器

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