存储技术3 数据保护： RAID

Why RAID

• 性能限制了磁盘驱动
• 单独的驱动存在预期的使用寿命
  • MTBF测量
  • 若一个驱动器的MTBF是750 000小时， 阵列中有100个驱动， 阵列的MTBF会变成 750000 / 100 = 7500小时
• RAID用于减缓这个问题
• RAID特点
  • 增大容量
  • 高可用性
  • 增强的性能

RAID implementations

RAID redundant arrays of indenpendent disks（独立磁盘冗余阵列）

Hardware(多为专用的磁盘控制器卡 specialized disk controller)

• 控制所有的驱动 which attached to it
• 阵列为常规磁盘驱动器 in OS
• 管理软件

Software

• 作为操作系统的一部分运行
• 性能取决于CPU工作负载
• 不支持所有的RAID等级

RAID级别

• 0 带状阵列，无容错功能
• 1 磁盘镜像 —— 类似拷贝,没有striping
• 2 嵌套式RAID（即1+0，0+1，等等）
• 3 带有专用奇偶校验盘的平行访问阵列 —— 专用的校验，其余存储
• 4 带有独立磁盘和专用奇偶校验盘的带状阵列
• 5 带有独立磁盘和分布式奇偶校验的带状阵列 偶数
• 6 带有独立磁盘和双分布式奇偶校验的带状阵列

RAID 0

数据条带化，至少两个硬盘（硬盘容量大致一样

• RAID硬盘可用容量组合在一起，形成计算机上的逻辑卷
  • （至少要两块硬盘存数据
  • 但要把存储数据均分
  • 平均分存在RAID 0 磁盘阵列上
    n个硬盘被分成k个条带，数据也分为对应的n份，如果可以在第i个条带中存入其中一份，将n个数据放入对应的 disk1_i, disk2_i…

1. 优点
   1. 提高读写速度
   2. 完全应用硬盘容量
   3. 处理大文件
2. 缺点
   1. 硬盘损坏了数据无法恢复

RAID 1

镜像存储，也需要至少两块硬盘，他们相互备份,内容完全一样，容量大小取决于较小的硬盘容量

1. 可用容量： min(disk)
2. 优点
   1. 读取性能翻倍
   2. 数据冗余，可恢复
3. 缺点
   1. 利用率低
   2. 成本高

RAID 10/01

raid 01，先拿两个硬盘进行RAID0，然后进行RAID1备份
10则反过来

1. 兼顾安全性和速度，可靠性较高
2. 数量要求高，使用率为一半

RAID 3

带有专用奇偶校验盘的平行访问阵列 —— 专用的校验，其余存储.

字节级别的条带化技术，并采用专用的奇偶校验磁盘

1. 一个磁盘出现故障，数据不会丢失
2. 一个物理磁盘出现故障，磁盘的数据可以重建到更换磁盘上
3. 但是如果同时两个磁盘故障则会丢失

1. 加入数据纠错
2. 奇偶校验消耗系统性能，系统出现性能瓶颈

RAID 4

带有独立磁盘和专用奇偶校验盘的带状阵列

原理和RAID3一样，区别在于，数据分割RAID4以数据块为单位

RAID 5

带有独立磁盘和分布式奇偶校验的带状阵列 偶数

RAID 5 综合了 RAID 0 的条带化技术以及阵列数据冗余技术。 与3的区别在于，3的性能更高，总容量略低。

数据在磁盘之间粉条，数据块奇偶校验位写在 同一个条带上

1. 优点
   1. 读写性能高
   2. 校验机制
   3. 空间吕勇率高
2. RAID 5 磁盘多的话，安全性能差
   1. 连续两块磁盘损坏，数据无法找回

RAID 6

RAID 6 增加了第二个独立的奇偶校验信息块，双重奇偶校验，磁盘最少4个，可以允许两个磁盘故障

• 优点：
  读取性能好。
  有奇偶校验机制。

• 缺点：
  成本高，写入性能差。