一、RAID磁盘阵列介绍

本文详细介绍了RAID磁盘阵列,包括RAID0、RAID1、RAID5、RAID6和RAID10等不同级别的特点、工作原理和适用场景。RAID0提供高性能但无数据冗余,RAID1则通过数据镜像确保数据安全,RAID5和RAID6增加了数据校验以提高容错能力,而RAID10结合了RAID1和RAID0的优点,提供冗余和性能。此外,还涉及了阵列卡、缓存及其在实际应用中的重要性。

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一、RAID磁盘阵列介绍

是Redundant Array of Independent Disks的缩写,中文简称为独立冗余磁盘阵列
把多块独立的物理硬盘按不同的方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘),从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术
组成磁盘阵列的不同方式称为RAID级别(RAID Levels)

常用的RAID级别
RAID0,RAID1,RAID5,(RAID6是5的升级版),RAlD1+0等

RAID条带(strip)是把连续的数据分割成相同大小的数据块,把每段数据分别写入到阵列中的不同磁盘上的方法。简单的说,条带是一种将多个磁盘驱动器合并为一个卷的方法。许多情况下,这是通过硬件控制器来完成的。
RAID中主要有三个关键概念和技术:镜像( Mirroring ) 、数据条带( Data stri)和数据校验( Data parity ) 。
镜像:将数据复制到多个磁盘,一方面可以提高可靠性,另一方面可并发从两个或多个副本读取数据来提高读性能。显而易见,镜像的写性能要稍低,确保数据正确地写到多个磁盘需要更多的时间消耗。
数据条带:将数据分片保存在多个不同的磁盘,多个数据分片共同组成一个完整数据副本,这与镜像的多个副本是不同的,它通常用于性能考虑。数据条带具有更高的并发粒度,当访问数据时,可以同时对位于不同磁盘上数据进行读写操作,从而获得非常可观的I/O 性能提升。
数据校验:利用冗余数据进行数据错误检测和修复,冗余数据通常采用海明码、异或操作等算法来计算获得。利用校验功能,可以很大程度上提高磁盘阵列的可靠性、鲁棒性(稳定性)和容错能力。不过,数据校验需要从多处读取数据并进行计算和对比,会影响系统性能。
不同等级的RAID 采用一个或多个以上的三种技术,来获得不同的数据可靠性、可用性和
I/O性能。至于设计何种 RAID(甚至新的等级或类型)或采用何种模式的 RAID,需要在深入理解系统需求的前提下进行合理选择,综合评估可靠性、性能和成本来进行折中的选择。

1.1、RAID 0

RAID 0连续以位或字节为单位分割数据,并行读/写于多个磁盘上,因此具有很高的数据传输率,但它没有数据冗余
RAID 0只是单纯地提高性能,并没有为数据的可靠性提供保证,而且其中的一个磁盘失效将影响到所有数据
RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合

​ RAID 0的特点:

(1)最少需要两块磁盘

(2)数据条带分布式

(3)没有冗余,性能最佳(不存储镜像、校验信息)

(4)不能应用于对数据安全性要求高的场合

下图为RAID 0工作原理:分为2股同时存储数据按照A1–>A2–>A3–>A4–>A5–>A6–>A7–>A8这样的方式进行存储数据,一旦有一个磁盘损坏,则所有数据将都无法获取。(磁盘利用率100%)
在这里插入图片描述

1.2、RAID1磁盘阵列介绍RAID 1

​ 通过磁盘数据镜像实现数据冗余,在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据
​ 当原始数据繁忙时,可直接从镜像拷贝中读取数据,因此RAID 1可以提高读取性能

RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的,但提供了很高的数据安全性和可用性。当一个磁盘失效时,系统可以自动切换到镜像磁盘上读写,而不需要重组失效的数据

RAID 1的特点:

(1)最少需要两块磁盘

(2)提供数据冗余

(3)性能好

RAID 1工作原理:当数据进入时数据只会进入到一边,另一边会自动拷贝一份当做备份,当一边的磁盘无法工作时,另一边的磁盘能够提供数据的备份,因此安全性高,但却耗磁盘。(磁盘利用率50%)
在这里插入图片描述

1.3、RAID 5磁盘阵列介绍

RAID 5(有4块,3备1)

N(N>=3)块盘组成阵列,一份数据产生N-1个条带,同时还有1份校验数据,共N份数据在N块盘上循环均衡存储

N块盘同时读写,读性能很高

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