独立磁盘冗余阵列(RAID)

本文介绍了RAID(独立磁盘冗余阵列)的多种级别,包括RAID0、RAID1、RAID2、RAID3、RAID4、RAID5、RAID6、RAID1+0和RAID0+1,详细阐述了各级别的工作原理、优缺点和适用场景。RAID技术通过冗余和并行处理提高了数据的可靠性和执行效率,不同级别在数据安全性、性能和成本之间取得平衡。

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独立磁盘冗余阵列(Redundant Array of Independent Disk, RAID),具有更高的可靠性和更高的执行效率。通过引入冗余提高可靠性,通过并行提高性能。

下面主要介绍一下各种RAID级别。

RAID0

将多个磁盘合成一个大的磁盘,使用块级拆分,对于n张磁盘的阵列,块级拆分将磁盘阵列逻辑上的第i个块存储到第 (i mod n)+1 张磁盘上。RAID0不具有冗余,并行I/O,速度快。


RAID1

RAID1使用镜像(这里指不拆分)。RAID1可靠性最高。


RAID2

以汉明码(Hamming Code)的方式将数据进行编码后分区为独立的比特,并将数据分别写入硬盘中。因为在数据中加入了错误修正码(ECC,Error Correction Code),所以数据整体的容量会比原始数据大一些,RAID2最少要三台磁盘驱动器方能运作。实际中并不使用此级别。


RAID3

RAID3使用位交叉的奇偶校

### RAID 独立磁盘冗余阵列工作原理 RAID(Redundant Array of Independent Disks),即独立磁盘冗余阵列,通过将多块物理硬盘组合成一个逻辑单元来提高数据存储系统的性能、可靠性和可用性。最初的概念由D. A. Patterson教授等人在1988年提出,旨在利用多个小型廉价磁盘构建具有高性能和高可靠性的存储解决方案[^2]。 #### 工作机制概述 RAID的工作方式依赖于条带化(striping)、镜像(mirroring)以及奇偶校验(parity checking),这些技术可以单独应用也可以组合使用: - **条带化**:把连续的数据分割成固定大小的部分并分布到不同的驱动器上; - **镜像**:同一份数据会被复制保存至两处或多处位置; - **奇偶校验**:计算额外的信息用于检测错误或恢复丢失的数据片段。 ### RAID 主要类型及其特点 不同类型的RAID级别提供了不同程度的保护和服务质量特性: - **RAID 0 (Striping)** 数据被均匀分配给所有成员磁盘而没有任何形式的冗余措施;虽然这能显著提升读/写速度,但是单个磁盘损坏就会导致整个卷失效[^1]。 - **RAID 1 (Mirroring)** 所有写入操作都会同时发生在至少一对相同的磁盘之间,实现了完美的备份效果。即使其中一块磁盘失败,另一块仍可继续提供服务而不影响业务运行[^3]。 - **RAID 5 & RAID 6** 这两种模式均采用分布式奇偶校验位的方式,在保证一定水平的安全防护前提下兼顾较好的I/O效率。特别是当某个成员离线时能够自动重建受损部分的内容。区别在于后者支持双磁盘故障容忍度。 - **RAID 10 (Combination of RAID 1 and RAID 0)** 结合了上述两者的优势——既拥有极高的传输速率又具备良好的容错能力。具体来说就是先建立若干组一对一映射关系然后再实施跨组间的数据分片处理。 ### RAID 的主要优势 部署合适的RAID配置可以帮助企业实现如下目标: - 对某些特定应用场景而言还能增强安全性防止未授权访问敏感资料。
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