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如何理解Raid技術

發布時間:2021-11-22 19:20:52 來源:億速云 閱讀:197 作者:柒染 欄目:服務器

如何理解Raid技術,針對這個問題,這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答,希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

獨立硬盤冗余陣列(RAID, Redundant Array of Independent Disks),舊稱廉價磁盤冗余陣列,簡稱硬盤陣列。其基本思想就是把多個相對便宜的硬盤組合起來,成為一個硬盤陣列組,使性能達到甚至超過一個價格昂貴、容量巨大的硬盤。根據選擇的版本不同,RAID比單顆硬盤有以下一個或多個方面的好處:增強數據集成度,增強容錯功能,增加處理量或容量。另外,磁盤陣列對于計算機來說,看起來就像一個單獨的硬盤或邏輯存儲單元。

簡單來說,RAID把多個物理硬盤組合成為一個邏輯磁盤,因此,操作系統只會把一個raid陣列當作一個硬盤。RAID常被用在服務器計算機上,并且常使用完全相同的硬盤作為組合。由于硬盤價格的不斷下降與RAID功能更加有效地與主板集成,它也成為了玩家的一個選擇,特別是需要大容量存儲空間的工作。

最初的RAID分成了不同的等級,每種等級都有其理論上的優缺點,不同的等級在兩個目標間取得平衡,分別是增加數據可靠性以及增加存儲器(群)讀寫性能。常見RAID級別分為RAID-0,RAID-1,RAID-5,RAID-6,RAID-10,RAID-50,RAID-60。

各級別RAID簡介

RAID0

如何理解Raid技術
將多個磁盤合并成一個大的磁盤,不具有冗余,并行I/O,速度最快。RAID 0亦稱為帶區集。它是將多個磁盤并列起來,成為一個大磁盤。在存放數據時,其將數據按磁盤的個數來進行分段,然后同時將這些數據寫進這些盤中,所以在所有的級別中,RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0沒有冗余功能,如果一個磁盤(物理)損壞,則所有的數據都會丟失,危險程度與JBOD相當。

理論上越多的磁盤性能就等于“單一磁盤性能”ד磁盤數”,但實際上受限于總線I/O瓶頸及其它因素的影響,RAID性能會隨邊際遞減,也就是說,假設一個磁盤的性能是50MB每秒,兩個磁盤的RAID 0性能約96MB每秒,三個磁盤的RAID 0也許是130MB每秒而不是150MB每秒。 可使用容量是硬盤總數乘以單塊硬盤的最小容量:Size=(N)*min(S1,S2,S3...Sn)

RAID1

如何理解Raid技術
RAID1是將一個兩塊硬盤所構成RAID磁盤陣列,其容量僅等于一塊硬盤的容量,因為另一塊只是當作數據“鏡像”。RAID 1磁盤陣列顯然是最可靠的一種陣列,因為它總是保持一份完整的數據備份。它的性能自然沒有RAID 0磁盤陣列那樣好,但其數據讀取確實較單一硬盤來的快,因為數據會從兩塊硬盤中較快的一塊中讀出。RAID 1磁盤陣列的寫入速度通常較慢,因為數據得分別寫入兩塊硬盤中并做比較。RAID 1磁盤陣列一般支持“熱交換”,就是說陣列中硬盤的移除或替換可以在系統運行時進行,無須中斷退出系統。RAID 1磁盤陣列是十分安全的,不過也是較貴一種RAID磁盤陣列解決方案,因為兩塊硬盤僅能提供一塊硬盤的容量。RAID 1磁盤陣列主要用在數據安全性很高,而且要求能夠快速恢復被破壞的數據的場合。

RAID5

如何理解Raid技術
RAID Level 5是一種儲存性能、數據安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。它使用的是Disk Striping技術。RAID 5至少需要三顆硬盤,RAID 5不是對存儲的數據進行備份,而是把數據和相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID5的各個磁盤上,并且奇偶校驗信息和相對應的數據分別存儲于不同的磁盤上。當RAID5的一個磁盤數據發生損壞后,可以利用剩下的數據和相應的奇偶校驗信息去恢復被損壞的數據。RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以為系統提供數據安全保障,但保障程度要比鏡像低而磁盤空間利用率要比鏡像高。RAID 5具有和RAID 0相近似的數據讀取速度,只是因為多了一個奇偶校驗信息,寫入數據的速度相對單獨寫入一塊硬盤的速度略慢,若使用“回寫高速緩存”可以讓性能改善不少。同時由于多個數據對應一個奇偶校驗信息,RAID 5的磁盤空間利用率要比RAID 1高,存儲成本相對較便宜。
可使用的容量為硬盤總數減去1的差,乘以單塊硬盤的最小容量,公式為Size=(N-1)*min(S1,S2,S3...Sn)

RAID6

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與RAID 5相比,RAID 6增加了第二個獨立的奇偶校驗信息塊。兩個獨立的奇偶系統使用不同的算法,數據的可靠性非常高,即使兩塊磁盤同時失效也不會影響數據的使用。但RAID 6需要分配給奇偶校驗信息更大的磁盤空間,相對于RAID 5有更大的“寫損失”,因此“寫性能”非常差。較差的性能和復雜的實作方式使得RAID 6很少得到實際應用。

同一數組中最多容許兩個磁盤損壞。更換新磁盤后,數據將會重新算出并寫入新的磁盤中。依照設計理論,RAID 6必須具備四個以上的磁盤才能生效。

可使用的容量為硬盤總數減去2的差,乘以單塊硬盤的最小容量,公式為Size=(N-2)*min(S1,S2,S3...Sn)

RAID10

如何理解Raid技術
RAID 1與RAID 0的組合,先作RAID 1,再作RAID 0,也就是對多組RAID 1彼此構成Stripe訪問。由于RAID 10是以RAID 1為基礎,而RAID 1至少需要2塊硬盤,因此要以多組RAID 1構成RAID 10,至少需要4塊硬盤。以RAID 10最小的4臺硬盤組態為例,先把4臺硬盤分為2組,每組2臺構成RAID 1,如此就得到兩組RAID 1,然后再把兩組RAID 1構成RAID 0。

RAID 10在底層的任一組或多組RAID 1中出現1臺硬盤損壞時,仍能維持運作,不過如果任一組RAID 1中的兩塊硬盤損毀,整組RAID10就會失效。

RAID 10由于在上層把多組RAID 1構成Stripe,容量利用率是50%,例如:4塊硬盤做的raid10的總容量是兩塊硬盤的容量。

RAID50

如何理解Raid技術

RAID 5與RAID 0的組合,先作RAID 5,再作RAID 0,也就是對多組RAID 5彼此構成Stripe訪問。由于RAID 50是以RAID 5為基礎,而RAID 5至少需要3臺硬盤,因此要以多組RAID 5構成RAID 50,至少需要6臺硬盤。以RAID 50最小的6臺硬盤組態為例,先把6臺硬盤分為2組,每組3臺構成RAID 5,如此就得到兩組RAID 5,然后再把兩組RAID 5構成RAID 0。

RAID 50在底層的任一組或多組RAID 5中出現1臺硬盤損壞時,仍能維持運作,不過如果任一組RAID 5中出現2臺或兩臺以上硬盤損毀,整組RAID 50就會失效。

RAID 50由于在上層把多組RAID 5構成Stripe,性能比起單純的RAID 5高,容量利用率比RAID5要低。比如同樣9塊硬盤,RAID 50則3個RAID 5組成RAID 0,每個RAID 5會損失一塊硬盤的容量,利用率為(1-3/9),RAID 5則為(1-1/9)。

RAID60

如何理解Raid技術
RAID 6與RAID 0的組合:先作RAID 6,再作RAID 0。換句話說,就是對兩組以上的RAID 6作Stripe訪問。RAID 6至少需具備4塊硬盤,所以RAID 60的最小需求是8塊硬盤。

由于底層是以RAID 6組成,所以RAID 60可以容許任一組RAID 6中損毀最多2塊硬盤,而系統仍能維持運作;不過只要底層任一組RAID 6中損毀3塊硬盤,整組RAID 60就會失效,當然這種情況的機率相當低。

比起單純的RAID 6,RAID 60的上層通過結合多組RAID 6構成Stripe訪問,因此性能較高。不過使用門檻高,而且容量利用率低是較大的問題

RAID級別對比

如何理解Raid技術

關于如何理解Raid技術問題的解答就分享到這里了,希望以上內容可以對大家有一定的幫助,如果你還有很多疑惑沒有解開,可以關注億速云行業資訊頻道了解更多相關知識。

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