磁盘阵列——主流的RAID介绍

简介: 磁盘阵列——主流的RAID介绍

磁盘阵列

RAID简述

磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID),是把多个物理磁盘组成一个阵列,当作一个逻辑磁盘使用。将数据以分段或条带的方式存储在不同的磁盘中,这样可以通过在多个磁盘上同时存储和读取数据,来大幅提高存储系统的数据吞吐量。使用RAID大热主要目的是为了在发生单点故障时保存数据,当使用单个磁盘来存储数据,如果它损坏了,那么就没有机会取回自己已存有的数据了,为防止数据丢失,需要一个容错的方法,所以,额可以使用多个磁盘组成RAID阵列。


磁盘阵列的优势

1、极强的容错能力,保证了数据的安全;

2、较佳的I/O传输率,有效的匹配了CPU、内存的速度;

3、较大的存储量,保证了海量数据的存储;

4、较低的性能价格比。


主流的RAID等级

目前公认的标准时RAID时RAID0~RAID5

根据实际需求,进行磁盘选择


RAID-0

RAID-0被称为条带模式。数据在此种RAID等级是分散存储,每个磁盘放置所要存储数据的一部分,读写性能得到提升,需要的磁盘数为多于或等于两块磁盘,磁盘可用空间为磁盘数*最小磁盘的大小。

当数据写入RAID时,数据会被切割成一块一块,然后依序放到不同的磁盘中去。一方面读写性能得到了提升,但另一方面,由于数据切割分散存储于不同磁盘,一旦其中一块磁盘损坏,RAID上的所有数据都会损坏。因此,从数据安全的角度考虑,重要数据不适合使用RAID-0。


RAID-1

RAID-1被称之为镜像模式(mirror),此种模式时让同一份完整的数据在多块不同的磁盘上存储。当数据写入RAID时,把每一份数据复制成相同的两份,分别放入两块磁盘中存放,这种模式可以实现数据备份的作用。当其中一块磁盘损坏时,数据不受影响,但此种模式需要复制多份数据到各个磁盘中去,在大量写入的情况下,写性能会降低旅游与可以从不同磁盘读入数据,因此读性能会有略微提升。需要的磁盘数为多于或等于两块磁盘,磁盘可用空间为磁盘数*最小磁盘的大小/2。


RAID-5

RAID-5对性能和数据备份进行了均衡考虑,实现方式是使用3块或3块以上磁盘组成磁盘阵列。数据写入方式类似于RAID-0,但区别在于每个循环写入过程中,轮流在其中一块磁盘存储其他几个磁盘数据的同位校验码(parity),同为检验码为同位其他数据相与或相得,当其中任何一个磁盘损坏时,可通过其他磁盘的校验码来重建磁盘的数据,毒散多于一块磁盘损坏时,数据则无法恢复。

RAID-5对读性能有较好的提升,由于写入时需要对数据进行同位校验码计算,所以写性能的提升较低于读性能的提升。磁盘空用为:(磁盘数-1)*最小磁盘的大小。

另外,当其中一块磁盘损坏后,如果没有预备磁盘顶替,则每一次读取数据都需要经过数据校验计算出损坏磁盘的数据,RAID工作中于降级状态,对性能有极大的影响。

RAID-6在RAD-5的基础上增加多一块磁盘当校验盘,即支持两块磁盘做校验盘。


RAID-10

RAID-10为混合类型,即RAID-0和RAID-1的组合,先把多个磁盘分组成RAID-1,再把这些分组一起组成RAID 0.当数据写入时,先以RAID 0方式将数据分散到各个RAID-1组,再以RAID-1的方式复制多份数据在磁盘上完整存储。

由于工作方式既有RAID-0又有RAID-1,所以RAID-0+1混合模式具有提升读写速度,又有数据备份功能,但同意RAID -1分组中不允许同时坏两块磁盘。此种方式需要4块以上的磁盘,磁盘可用空间为磁盘数*最小磁盘的大小/2。


RAID的实现方式

1、基于硬件RAID卡方式

在一个基于总线的主机系统中,通过连接硬盘到单独一个CPU和RAID卡上,在操作系统中添加硬件卡驱动程序的方式来实现RAID,这种卡有自己的BIOS和Firmware,卡上带有处理器、协处理器、缓存等,可以做包括奇偶校验和数据分段在内的所有工作。主控总线方案通常常用子啊PCI总线系统上。最基本的规则是主控总线速度越快,RAID子系统的速度就越快。

主要表现为:

(1)外接式磁盘阵列:通过PCI或PCI-E扩展卡提供适配能力。

(2)内接式磁盘阵列:主板上集成的RAID控制器。

(2)基于软件的方式

通过操作系统软件实现,在操作系统中集成了RAID的功能。这种方式的优点是不用额外的硬件就可以获得较高的数据安全,费用较低。缺点是所有的RAID功能都由主机处理来承担,但用较多的系统资源。mdadam命令用于管理系统软件RAID磁盘阵列。

其格式为:

madam[模式]<RAID设备名称>[选项]<成员设备名称>

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