RAID的简介

RAID的简介

raid简介 8 Y( R+ @2 D+ m! y. i/ r; J2 A
一．Raid定义
, ^! t* L% W% f0 C　　RAID(Redundant Array of Independent Disk 独立冗余磁盘阵列)技术是加州大学伯克利分校1987年 0 y3 a+ B( j" ~8 s( D6 q/ R
提出，最初是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘，同时希望磁盘失效时不会使对数据的访问受损
8 g2 k& /: c0 n" @# X失而开发出一定水平的数据保护技术。RAID就是一种由多块廉价磁盘构成的冗余阵列，在*作系统下是作 + R. W4 }. x' y* K. z$ C2 H8 V
为一个独立的大型存储设备出现。RAID可以充分发挥出多块硬盘的优势，可以提升硬盘速度，增大容量,
( ]* {. T5 [5 f/ |4 H2 T' |提供容错功能够确保数据安全性，易于管理的优点，在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作，
& K) /  G1 a9 }2 z不会受到损坏硬盘的影响。 5 m4 A$ /  h  P. b7 E  F2 }: D
二、RAID的几种工作模式
7 _7 Y6 s2 m! q: Y; d# y3 ]1、RAID0
1 p# N* b0 q" E　　 即Data Stripping数据分条技术。RAID 0可以把多块硬盘连成一个容量更大的硬盘群，可以提高磁 4 H; F  J% P/ E5 Y2 N
盘的性能和吞吐量。RAID 0没有冗余或错误修复能力，成本低，要求至少两个磁盘，一般只是在那些对数
& d6 [+ Q2 s4 X据安全性要求不高的情况下才被使用。 8 N( V6 b( ~" E6 H  X& t8 ]! M- H4 v
（1）、RAID 0最简单方式
5 L) B; a" ^: _1 ?' L& r　　 就是把x块同样的硬盘用硬件的形式通过智能磁盘控制器或用*作系统中的磁盘驱动程序以软件的方
0 Y% J- /1 e0 V, W. V5 ~/ l: N1 [式串联在一起，形成一个独立的逻辑驱动器，容量是单独硬盘的x倍,在 电脑数据写时被依次写入到各磁盘 % m5 I- p1 }% `3 w, M2 I4 y
中，当一块磁盘的空间用尽时，数据就会被自动写入到下一块磁盘中，它的好处是可以增加磁盘的容量。 - W9 e# u) E* O8 a$ R
速度与其中任何一块磁盘的速度相同，如果其中的任何一块磁盘出现故障，整个系统将会受到破坏，可靠 , s, |- ?! Z( g( ]/ |4 B
性是单独使用一块硬盘的1/n。 ) A( a$ R1 V+ s- @
（2）、RAID 0的另一方式 " N. a  k* B8 B8 A; d7 z
　　是用n块硬盘选择合理的带区大小创建带区集，最好是为每一块硬盘都配备一个专门的磁盘控制器,在 + K% k7 j$ f) d
电脑数据读写时同时向n块磁盘读写数据,速度提升n倍。提高系统的性能。
1 X0 ~. ]6 E9 X) o3 Y8 f2、RAID 1
* C  m. U2 d4 /- s3 p+ A" }; C　　RAID 1称为磁盘镜像：把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上，在不影响性能情况下最大限度的保证
; {0 K9 H0 S! W* l( j; m2 @# U系统的可靠性和可修复性上，具有很高的数据冗余能力，但磁盘利用率为50%，故成本最高，多用在保存 $ A$ Y; C( |0 ?2 ^0 F
关键性的重要数据的场合。RAID 1有以下特点： 　 ! U# t1 Y4 R- j
　　 （1）、RAID 1的每一个磁盘都具有一个对应的镜像盘，任何时候数据都同步镜像，系统可以从一组 6 z9 Z- P% A9 B6 R
镜像盘中的任何一个磁盘读取数据。 * P  L1 y) C4 v4 U9 A, Q& f4 e
　　（2）、磁盘所能使用的空间只有磁盘容量总和的一半，系统成本高。
) L7 D: m) g" R, t$ C　　（3）、只要系统中任何一对镜像盘中至少有一块磁盘可以使用，甚至可以在一半数量的硬盘出现问
3 ]: F0 I/ v$ d题时系统都可以正常运行。
0 H9 h. a9 S/ j　　（4）、出现硬盘故障的RAID系统不再可靠，应当及时的更换损坏的硬盘，否则剩余的镜像盘也出现
* N. W' [6 w- c! R1 J+ X9 l问题，那么整个系统就会崩溃。 4 g3 s/ Q8 j" O  ^( r
　　（5）、更换新盘后原有数据会需要很长时间同步镜像，外界对数据的访问不会受到影响，只是这时
3 ^7 N& a4 @1 {& G! Q5 V整个系统的性能有所下降。 ; S: n0 s' B0 z) B" u
　　（6）、RAID 1磁盘控制器的负载相当大，用多个磁盘控制器可以提高数据的安全性和可用性。
; ^/ C3 ~, u/ j8 |) O& g) [: P3、RAID0+1
5 ?/ i, ]& e& H' a# C- j+ `. C4 I　 把RAID0和RAID1技术结合起来，数据除分布在多个盘上外，每个盘都有其物理镜像盘，提供全冗余能
) G! u9 a7 d/ V( X- C. l% T力，允许一个以下磁盘故障，而不影响数据可用性，并具有快速读/写能力。RAID0+1要在磁盘镜像中建立
0 r2 M, E% L3 ^& S8 E  c. y3 V带区集至少4个硬盘。
8 h& j* c0 k& V! e4、RAID2
5 A0 T; h$ |- q1 B- m, K　　电脑在写入数据时在一个磁盘上保存数据的各个位，同时把一个数据不同的位运算得到的海明校验码
2 C1 F$ /5 b) V% q/ V$ r$ W保存另一组磁盘上，由于海明码可以在数据发生错误的情况下将错误校正，以保证输出的正确。但海明码
4 n( u# [/ Q: V5 }* ]使用数据冗余技术，使得输出数据的速率取决于驱动器组中速度最慢的磁盘。RAID2控制器的设计简单。 ( }- m. u" k& ~1 ^! c
5、RAID3：带奇偶校验码的并行传送 7 K" K5 F7 I9 r, Z
　　RAID 3使用一个专门的磁盘存放所有的校验数据，而在剩余的磁盘中创建带区集分散数据的读写*作
' n. G1 X. v/ P+ J4 g' T8 |。当一个完好的RAID 3系统中读取数据，只需要在数据存储盘中找到相应的数据块进行读取*作即可。但 ( d" a! [8 f+ F# Z8 O3 O
当向RAID 3写入数据时，必须计算与该数据块同处一个带区的所有数据块的校验值，并将新值重新写入到
0 `+ z3 f4 z% |. u: H2 A; _: P; r校验块中，这样无形虽增加系统开销。当一块磁盘失效时，该磁盘上的所有数据块必须使用校验信息重新 8 G% V$ F* K& V' K3 i
建立，如果所要读取的数据块正好位于已经损坏的磁盘，则必须同时读取同一带区中的所有其它数据块，
' s/ `6 T' p2 F3 J- Z* W7 f并根据校验值重建丢失的数据，这使系统减慢。当更换了损坏的磁盘后，系统必须一个数据块一个数据块
% ]1 H! U8 I2 ~的重建坏盘中的数据，整个系统的性能会受到严重的影响。RAID 3最大不足是校验盘很容易成为整个系统
7 D# q, ^; s: e的瓶颈，对于经常大量写入*作的应用会导致整个RAID系统性能的下降。RAID 3适合用于数据库和WEB服
& W6 `6 h: I. l7 A3 @1 b9 M务器等。 0 @7 @# K9 E8 e) [
6、 RAID4
! x2 x9 t% [4 G, a( q　　RAID4即带奇偶校验码的独立磁盘结构，RAID4和RAID3很象，它对数据的访问是按数据块进行的，也
" D6 O7 m2 R" v6 W就是按磁盘进行的，每次是一个盘，RAID4的特点和RAID3也挺象，不过在失败恢复时，它的难度可要比
, e( Q" Q; ?6 R+ ?RAID3大得多了，控制器的设计难度也要大许多，而且访问数据的效率不怎么好。
- _( y# h7 ?0 l4 w# G2 i* A7、 RAID5   [2 J$ c  T) C8 W+ P
　　RAID 5把校验块分散到所有的数据盘中。RAID 5使用了一种特殊的算法，可以计算出任何一个带区校
0 a5 E8 @$ A- A' h7 p0 q+ I验块的存放位置。这样就可以确保任何对校验块进行的读写*作都会在所有的RAID磁盘中进行均衡，从而
  o& q0 M) C$ |6 b8 K消除了产生瓶颈的可能。RAID5的读出效率很高，写入效率一般，块式的集体访问效率不错。RAID 5提高
8 P7 ^, A; V) g( N/ x6 j" P% T了系统可靠性，但对数据传输的并行性解决不好，而且控制器的设计也相当困难。
+ u5 z: A" K9 t& q- [8、RAID6 ) d  d8 p& b' `# G3 K% m
　　RAID6即带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构，它是对RAID5的扩展，主要是用于要求数据 - /$ E. r( f/ G& X8 {
绝对不能出错的场合，使用了二种奇偶校验值，所以需要N+2个磁盘，同时对控制器的设计变得十分复杂 " R5 |: j1 r1 V* w
，写入速度也不好，用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多，造成了不必须的负载，
& z8 C- S# T/ Q' c- v$ z8 h很少人用。 0 P, S% V5 _" n9 G- p
9、 RAID7 " z& J+ T  T# ~- A! Y
　　RAID7即优化的高速数据传送磁盘结构，它所有的I/O传送均是同步进行的，可以分别控制，这样提高
- @: F' ^  A" K6 L1 y7 g了系统的并行性和系统访问数据的速度；每个磁盘都带有高速缓冲存储器，实时*作系统可以使用任何实 % ]4 /) p, H) U
时*作芯片，达到不同实时系统的需要。允许使用SNMP协议进行管理和监视，可以对校验区指定独立的传
6 w$ r- f0 I% @2 k! /, Y送信道以提高效率。可以连接多台主机，当多 用户访问系统时，访问时间几乎接近于0。但如果系统断电
- R# k, O! O, |3 ^# w% j8 e) t，在高速缓冲存储器内的数据就会全部丢失，因此需要和UPS一起工作，RAID7系统成本很高。
( [0 [- I' m" E: N/ J; ~10、 RAID10
, ^/ r  p8 ^; B2 O6 F& s; r1 HRAID10即高可靠性与高效磁盘结构它是一个带区结构加一个镜象结构，可以达到既高效又高速的目的。这
# e) a5 Q& v/ P种新结构的价格高，可扩充性不好。
) _* p" K2 K  ]- P6 T/ F* W& e11、 RAID53
4 W( g# N3 M2 J6 _! b9 B9 h  Q$ p; K1 dRAID7即高效数据传送磁盘结构，是RAID3和带区结构的统一，因此它速度比较快，也有容错功能。但价格
6 {- C, V2 V& H% [十分高，不易于实现。
; {: n4 q) f3 |" E! q2 I三、应用RAID技术 . y, ~' t4 q7 Y* c1 j& F
　　要使用磁盘RAID主要有两种方式，第一种就是RAID适配卡，通过RAID适配卡插入PCI插槽再接上硬盘 # a. K; f0 O9 X" |: t- i% }
实现硬盘的RAID功能。第二种方式就是直接在主板上集成RAID控制芯片，让主板能直接实现磁盘RAID。这
2 `3 r- h8 m0 K+ E种方式成本比专用的RAID适配卡低很多。 2 G+ M& Z* o! Y9 }) i& r2 M  N
此外还可以用2k or xp or linux系统做成软raid. & v5 `* S& ^4 W# V/ Z
　　个人使用磁盘RAID主要是用RAID0、 RAID1或RAID0＋1工作模式。