磁盘阵列RAID

磁盘阵列

(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID)有"独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列"之意。

磁盘阵列是由很多个磁盘,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(Parity Check)的观念,在数组中任意一  个硬盘故障时,仍可读出数据,在数据重构时,将数据经计算后重新置入新硬盘中。

RAID按照物理类型可以分为2大类。1硬RAID,2软RAID

1.硬RAID

硬RAID通常有2种解决方案

1外接储存柜(一般企业大数据应用)

2磁盘阵列卡(个人用户或数据不大)

3其他情况 ,主板自带RAID (一般不使用稳定性不保证)

2.软RAID

常用的民用级NAS 通常都是软RAID

RAID的逻辑分类

RAID从0开始到7共8种 以及RAID10和RAID01

RDAID0

是把连续的数据分散到多个磁盘上存取,这样,系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行,每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽,显著提高磁盘整体存取性能。

RAID 0 并不是真正的RAID结构,没有数据沉余,没有数据校验的磁盘陈列。实现RAID 0至少需要两块以上的硬盘,它将两块以上的硬盘合并成一块,数据连续地分割在每块盘上。 因为带宽加倍,所以读/写速度加倍, 但RAID 0在提高性能的同时,并没有提供数据保护功能,只要任何一块硬盘损坏就会丢失所有数据。因此RAID 0 不可应用于需要数据高可用性的关键领域。

对磁盘数量没有要求,磁盘利用率为100%(受限于最小盘)。不需要热备盘。所有盘一起工作。

读写受限于最慢的硬盘*N。容量受限于最小盘*N

RAID1

RAID1是将一个两块硬盘所构成RAID磁盘阵列,其容量仅等于一块硬盘的容量,因为另一块只是当作数据“镜像”。RAID 1磁盘阵列显然是最可靠的一种阵列,因为它总是保持一份完整的数据备份。它的性能自然没有RAID 0磁盘阵列那样好,但其数据读取确实较单一硬盘来的快,因为数据会从两块硬盘中较快的一块中读出。

2块硬盘为一组,数据相互备份,磁盘利用率为最低只有50%。不需要热备盘。

写受限于最慢的硬盘。读受限于最快的硬盘。容量受限于最小盘

不常用的RAID:2,3,4.(略过)。很多阵列卡都不支持RAID 2,3,4

比着RAID0 多了一个校验盘,校验盘损坏数据无法回复。既不安全,速度也不快,磁盘利用率不高

校验盘损坏数据无法回复

RAID5

RAID 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。 RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以为系统提供数据安全保障,但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度,只是多了一个奇偶校验信息,写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息,RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高,存储成本相对较低,是运用较多的一种解决方案

最少3块硬盘为一组,磁盘利用率为N-1,需要热备盘。CPU开销大。

RAID是把校验以及数据分别储存在所以盘里,当有一块硬盘损坏,其他盘里的数据配合校验数据就可以恢复损坏硬盘内的数据。(更换硬盘重建RAID或着热备盘替换).避免了校验盘损坏导致数据无法恢复情况。

RAID5在损坏一个硬盘的情况下还可以继续进行校验以及数据储存,这时需要及时更换损坏磁盘(重建RAID)避免剩余磁盘超负荷运作而造成更多硬盘损坏。

如果出现第2个硬盘损坏则数据很难恢复。

RAID5 重构非常容易失败,多次重构容易造成磁盘损坏。

大容量磁盘的先天缺陷,大概每12TB数据出现一次不可恢复性读取错误(URE),重构RAID时如果出现URE则系统会认为磁盘有错误,这时重构失败。所以RAID5会出现多次重构失败事情,增加正常使用硬盘负荷,造成硬盘损坏。

RAID6

RAID6技术是在RAID 5基础上,为了进一步加强数据保护而设计的一种RAID方式,实际上是一种扩展RAID 5等级。与RAID 5的不同之处于除了每个硬盘上都有同级数据XOR校验区外,还有一个针对每个数据块的XOR校验区。当然,当前盘数据块的校验数据不可能存在当前盘而是交错存储的,具体形式见图。这样一来,等于每个数据块有了两个校验保护屏障(一个分层校验,一个是总体校验),因此RAID 6的数据冗余性能相当好。但是,由于增加了一个校验,所以写入的效率较RAID 5还差,而且控制系统的设计也更为复杂,第二块的校验区也减少了有效存储空间。

最少4块硬盘为一组,磁盘利用率为N-2. 因为要经过2次效验CPC开销很大,磁盘读写也没有RAID5块

可以允许2块硬盘同事损坏(更换后数据可以恢复)。数据比较安全。极大降低大容量硬盘在使用后期的风险

RAID7

有专利需要收费(略过)

RAID01

raid01比较缺乏安全性,且故障时难以恢复,实际应用中几乎没有人会选择。底层RAID0 提升速度 上次RAID1相互备份(略过)

RAID10

RAID 1+0 也被称为RAID 10标准,实际是将RAID 1和RAID 0标准结合的产物,在连续地以位或字节为单位分割数据并且并行读/写多个磁盘的同时,为每一块磁盘作磁盘镜像进行冗余。它的优点是同时拥有RAID 0的超凡速度和RAID 1的数据高可靠性,但是CPU占用率同样也更高,而且磁盘的利用率比较低。由于利用了RAID 0极高的读写效率和RAID 1较高的数据保护、恢复能力,使RAID 10成为了一种性价比较高的等级,目前几乎所有的RAID控制卡都支持这一等级。但是,RAID 10对存储容量的利用率和RAID 1一样低,只有50%。因此,RAID10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,可以达到既高速又安全的目的,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,这种解决方案被广泛应用,使用此方案比较昂贵。

重构速度快, 安全系数高,磁盘利用率50% 结合RAID 1 -0 的特性

JBOD

JBOD(just a bunch of disks,简单磁盘捆绑,或有时称简单驱动捆绑)是一个不太正规的术语,官方术语称作“Spanning”,它用来指还没有根据RAID(独立磁盘冗余阵列)系统配置以增加容错率和改进数据访问性能的电脑硬盘。

RAID系统在多个磁盘上冗余地存储了同样的数据,而这多个磁盘在操作系统看来就像一个磁盘。虽然JBOD也让多个磁盘看来似乎只有一个,但它是通过把多个驱动器合并成一个大的逻辑磁盘来做到这一点的。JBOD使用独立的磁盘并没有带来任何好处,也不能提供任何RAID所能带来的容错或是更好的性能等。

JBOs 模式下数据从第一块硬盘开始,一直往后边储存,系统只能看到包含所有硬盘的大分区,而不能看到单个硬盘。第一块硬盘为系统盘如损坏数据则无法读取。存储方式为单盘储存,不储存的硬盘处于闲置状态。(单盘模式)

群辉SHR

根据磁盘的数量和容量  自动选择用哪个RAID模式

方便对RAID不太熟悉的人。硬盘数据只能群辉上读取。

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