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raid5 /raid5e /raid5ee的性能对比及其数据恢复原理和数据恢复方法

简介:

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的折中方案。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。

RAID5E是RAID磁盘存储中的一个高的级别,RAID 5E(RAID 5 Enhancement)是在 RAID 5级别基础上的改进,与RAID 5类似,数据的校验信息均匀分布在各硬盘上,但是在每个硬盘上都保留了一部分未使用的空间,这部分空间没有进行条带化,最多允许两块物理硬盘出现故障。看起来,RAID 5E和RAID 5加一块热备盘好象差不多,其实由于RAID 5E是把数据分布在所有的硬盘上,性能会与RAID5 加一块热备盘要好。当一块硬盘出现故障时,有故障硬盘上的数据会被压缩到其它硬盘上未使用的空间,逻辑盘保持RAID 5级别。

RAID 5EE提供了一个完善的替代"RAID5+HotSpare"盘的解决办法。原来的一块单独HotSpare热备份盘也进行Stripe条带化,并且平均分配到了5块磁盘中。这样,在RAID 5EE读写的时候,5块磁盘同时参与I/O,相比于4块磁盘+HotSpare盘的情况,多了一个磁盘的读写带宽,提高了性能。RAID 5EE的数据分布更有效率,每个硬盘的一部分空间被用作分布的热备盘,它们是阵列的一部分,当阵列中一个物理硬盘出现故障时,数据重建的速度会更快。RAID5EE可以在磁盘阵列中的两块盘同时掉线的情况下正常工作,而RAID5只能保证最多一块盘掉线的情况下工作。

总起来说,raid5e,raid5ee是在raid5基础上增加了盘的并行读写功能。而且,raid5ee支持2块盘掉线继续工作,比raid5的稳定性更高。
riad5,raid5e,raid5ee的数据恢复原理,就是根据奇偶校验来恢复的,P=D1 xor D2 xor D3 … xor Dn (D1,D2,D3 … Dn为数据块,P为校验,xor为异或运算)
两个数字之间的XOR运算定义是:
XOR 1 = 0
1 XOR 0 = 1
0 XOR 1 = 1
0 XOR 0 = 0
多个数字XOR的时候,有两个特点:

A)结果与运算顺序无关。也就是 (a XOR b) XOR c = a XOR (b XOR c)。
B)各个参与运算的数字与结果循环对称。如果 a XOR b XOR c = d,那么a = b XOR c XOR d;b = a XOR c XOR d;c = a XOR b XOR d。
磁盘阵列中的RAID5之所以能够容错,就是利用了XOR运算的这些特点。上面例子中的a、b、c、d就可以看作是四颗磁盘上的数据,其中三个是应用数据,剩下一个是校验。碰到故障的时候,甭管哪个找不到了,都可以用剩下的三个数字XOR一下算出来。在实际应用中,阵列控制器一般要先把磁盘分成很多条带(英文叫Stripe,注意不是Stripper),然后再对每组条带做XOR。
明白了RAID5原理,RAID5数据恢复原理也就不难理解了。在阵列丢失后,数据恢复工程师查看硬盘现有信息,通过计算,找出原盘盘顺,块大小等相关信息后,人工模拟出原始创建阵列状态,从而读出所有数据。因此,RAID5数据丢失后如果进行了Rebuild重组操作,那么原有的阵列信息将不复存在,也就无法计算出原有参数,从而数据也将无法恢复;反之,如果未进行Rebuild重组等相关操作,RAID5数据恢复几乎可以达到100%成功率。

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