Linux----raid磁盘阵列概述

一、磁盘阵列详解

1.1：raid介绍

• RAID 将一组硬盘连结成来，组成一个阵列，以避免单个硬盘损坏而带来的数据损失， 同时亦提供了比单个硬盘高的可用性及容错性。
• 常见的组合方式有：RAID0、RAID1、RAID5、RAID6、RAID01、RAID10，下面分别介绍它们的特性。

1.2：raid 0

• RAID0 俗称“条带”，它将两个或多个硬盘组成一个逻辑硬盘，容量是所有硬盘之和， 因为是多个硬盘组合成一个，故可并行写操作，写入速度提高，但此方式硬盘数据没有冗余， 没有容错，一旦一个物理硬盘损坏，则所有数据均丢失。因而，RAID0 适合于对数据量大， 但安全性要求不高的场景，比如音像、视频文件的存储等
  

1.3：raid 1

• RAID1 俗称“镜像”，它最少由两个硬盘组成，且两个硬盘上存储的数据均相同，以实现数据冗余。RAID1 读操作速度有所提高，写操作理论上与单硬盘速度一样，但由于数据需要同时写入所有硬盘，实际上稍为下降。容错性是所有组合方式里最好的，只要有一块硬盘正常，则能保持正常工作。但它对硬盘容量的利用率则是最低，只有 50%，因而成本也是最高。RAID1 适合对数据安全性要求非常高的场景，比如存储数据库数据文件之类
  

1.4：raid 5

• RAID5 最少由三个硬盘组成，它将数据分散存储于阵列中的每个硬盘，并且还伴有一个数据校验位，数据位与校验位通过算法能相互验证，当丢失其中的一位时，RAID 控制器能通过算法，利用其它两位数据将丢失的数据进行计算还原。因而 RAID5 最多能允许一个硬盘损坏，有容错性。
  

1.5：raid 6

• RAID6 是在 RAID5 的基础上改良而成的，RAID6 再将数据校验位增加一位，所以允许损坏的硬盘数量也由RAID5 的一个增加到二个。由于同一阵列中两个硬盘同时损坏的概率非常少，所以，RAID6 用增加一块硬盘的代价，换来了比 RAID5 更高的数据安全性
  

1.6：raid 0+1

• RAID0+1 是先将数据进行raid0操作，然后再对数据进行分组，组成raid1。至少要四块盘，两块做 raid0,另两块做raid1，读写速度变慢，但是安全性更高。

1.7：raid 1+0

• RAID1+0 是先将数据进行镜像操作，然后再对数据进行分组，RAID 1 在这里就是一个冗余的备份阵列，而RAID 0 则负责数据的读写阵列。至少要四块盘，两块做 raid0,另两块做raid1，RAID 10 对存储容量的利用率和 RAID 1 一样低，只有 50%.
• Raid1+0 方案造成了 50%的磁盘浪费，但是它提供了 200%的速度和单磁盘损坏的数据安全性，并且当同时损坏的磁盘不在同一 Raid1 中，就能保证数据安全性、RAID 10 能提供比RAID 5 更好的性能。这种新结构的可扩充性不好，使用此方案比较贵
  

二、阵列卡

2.1：阵列卡介绍

阵列卡的全称叫磁盘阵列卡 是用来做 RAID 的。磁盘阵列是一种把若干硬磁盘驱动器按照一定要求组成一个整体，整个磁盘阵列由阵列控制器管理的系统。

2.2：阵列卡接口类型

• 接口类型目前主要有几种：IDE 接口、SCSI 接口、SATA 接口和 SAS 接口。

2.2.1：IDE 接口

• IDE 的英文全称为“Integrated Drive Electronics”，即“电子集成驱动器”，它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。价格低廉、兼容性强，为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA 等接口都属于 IDE 硬盘。此外， 由于 IDE 口属于并行接口，因此为了和 SATA 口硬盘相区别，IDE 口硬盘也叫PATA 口硬盘。

2.2.2：SCSI 接口

• SCSI ：小型计算机系统接口， 是同 IDE 完全不同的接口，IDE 接口是普通 PC 的标准接口，而 SCSI 并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI 接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU 占用率低，以及支持热插拔等优点，但价格 较高 SCSI 硬盘主要应用于中、高端和高档工作站中。SCSI 硬盘和普通 IDE 硬盘相比有很多优点：接口速度快，并且由于主要用于服务器，因此硬盘本身的性能也比较高， 硬盘转速快，缓存容量大，CPU 占用率低，扩展性远优于 IDE 硬盘，并且支持热插拔。

2.2.3.SATA 接口

• SATA（Serial ATA）口的硬盘又叫串口硬盘，是目前 PC 硬盘的主流。串口硬盘是一种完全不同于并行 ATA 的硬盘接口类型。

2.2.4.SAS 接口

• SAS 是新一代的 SCSI 技术，SAS 是并行 SCSI 接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，提供与串行 ATA硬盘的兼容性。SAS 的接口技术可以向下兼容 SATA。但需要注意的是，SATA 系统并不兼容 SAS，所以 SAS 驱动器不能连接到SATA 背板上。由于 SAS 系统的兼容性，IT 人员能够运用不同接口的硬盘来满足各类应用在容量上或效能上的需求串行 SCSI 是点到点的结构，可以建立磁盘到控制器的直接连接。具有以下特点：
  更好的性能
  点到点的技术减少了地址冲突以及菊花链连结的减速； 为每个设备提供了专用的信号通路来保证最大的带宽； 全双工方式下的数据操作保证最有效的数据吞吐量；
  简便的线缆连结
  更细的电缆搭配更小的连接器；
  更好的扩展性
  可以同时连结更多的磁盘设备。

2.3：阵列卡缓存

• 缓存（Cache）是 RAID 卡与外部总线交换数据的场所，RAID 卡先将数据传送到缓存， 再由缓存和外边数据总线交换数据。它是 RAID 卡电路板上的一块存储芯片，与硬盘盘片相比，具有极快的存取速度，实际上就是相对低速的硬盘盘片与相对高速的外部设备(例如内存)之间的缓冲器。缓存的大小与速度是直接关系到 RAID 卡的实际传输速度的重要因素，大缓存能够大幅度地提高数据命中率从而提高 RAID 卡整体性能。多数 RAID 卡都配备了一定数量的内存作为高速缓存使用。不同的 RAID 卡出厂时配备的内存容量不同，一般为几兆到数百兆容量不等，这取决于磁盘阵列产品的应用范围。
• Write Through 和 Write Back 是阵列卡缓存的两种使用方式，也称为透写和回写。Write Through 也是 RAID 阵列卡的默认模式。当选用 write through 方式时，系统的写磁盘操作并不利用阵列卡的 Cache，而是直接与磁盘进行数据的交互。而 write Back 方式则利用阵列 Cache 作为系统与磁盘间的二传手，系统先将数据交给 Cache，然后再由 Cache 将数据传给磁盘。

三、软raid和硬raid

• 通过用操作系统来完成RAID功能的就是软件RAID，通过用硬件来实现RAID功能的就是硬件RAID。
• 区别：一、性能不同
  1、硬件RAIN从硬件直接支持RAIN，不需要额外性能
  2、软件RAIN需要CPU配合，性能相对较低。
  二、兼容性不同
  1、硬件RAIN所有系统都支持。
  2、软件RAIN只有Windows2000/2003、Win9x/WinMe/Linux系统支持。
  三、安全性不同
  1、硬件RAIN当有硬盘丢失时，它可以实现重建，以及如果RAID卡损坏时，它可以通过更换RAID卡，实现不丢失数据的功能。
  2、软件RAID安全性不好，当有一块硬盘损坏时，它不能实现重建的功能。
  四、成本不同
  1、硬件RAIN需要相应的硬件设备支持，成本较高。
  2、软件RAID通过在硬盘中模拟实现，成本较低。