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RAID 类型介绍

2016-12-21 17:36 EMC中文技术社区

RAID (Redundant Array of Independent/InexpensiveDisks),独立磁盘冗余阵列,是一种将多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同的组合方式形成一个硬盘组(逻辑硬盘),从而提供比单块硬盘更大的存储容量、更高的可靠性和 更快的读写性能等。该概念最早由加州大学伯克利分校的几名教授于1987年提出。早期主要通过RAID控制器等硬件来实现RAID磁盘阵列,后来出现了基 于软件实现的RAID,比如mdadm等。按照磁盘阵列的不同组合方式,可以将RAID分为不同级别,包括RAID0到RAID6等7个基本级别,以及 RAID0+1和RAID10等扩展级别。不同RAID级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本等。下面我们将分别介绍这几种RAID级别。


RAID 0: 简单地说,RAID0主要通过将多块硬盘“串联”起来,从而形成一个更大容量的逻辑硬盘。RAID0通过“条带化(striping)”将数据分成不同的 数据块,并依次将这些数据块写到不同的硬盘上。因为数据分布在不同的硬盘上,所以数据吞吐量得到大大提升。但是,很容易看出RAID0没有任何数据冗余, 因此其可靠性不高。



RAID 1:如果说RAID 0是RAID中一种只注重存储容量而没有任何容错的极端形式,那么RAID1则是有充分容错而不关心存储利用率的另一种极端表现。RAID1通过“镜像 (mirroring)”,将每一份数据都同时写到多块硬盘(一般是两块)上去,从而实现了数据的完全备份。因此,RAID1 支持―“热替换”,在不断电的情况下对故障磁盘进行更换。一般情况下,RAID1 控制器在读取数据时支持负载平衡,允许数据从不同磁盘上同时读取,从而提高数据的读取速度;但是,RAID1在写数据的性能没有改善。



RADI 2:RAID 2以比特(bit)为单位,将数据―“条带化(striping)”分布存储在不同硬盘上;同时,将不同硬盘上同一位置的数据位用海明码进行编码,并将这些 编码数据保存在另外一些硬盘的相同位置上,从而实现错误检查和恢复。因为技术实施上的复杂性,商业环境中很少采用RAID2。



RAID 3:与RAID 2类似,不同的是:1)以字节(byte)为单位进行―条带化‖处理;2)以奇偶校验码取代海明码。RAID3的读写性能都还不错,而且存储利用率也相当高,可达到(n-1)/n。但是对于随即读写操作,奇偶盘会成为写操作的瓶颈。



RAID 4:与RAID 3的分布结构类似,不同的是RAID 4以数据块(block)为单位进行奇偶校验码的计算。另外,与RAID2和RAID3不同的是,RAID4中各个磁盘是独立操作的,并不要求各个磁盘的磁头同步转动。因此,RAID4允许多个I/O请求并行处理。



RAID 5: RAID 3和RAID 4都存在同一个问题,就是奇偶校验码放在同一个硬盘上,容易造成写操作的瓶颈。RAID5与RAID4基本相同,但是其将奇偶校验码分开存放到不同的硬盘上去,从而减少了写奇偶校验码带来瓶颈的可能性。


RAID 6:在RAID 5的基础上,RAID 6又另外增加了一组奇偶校验码,从而获得更高的容错性,最多允许同时有两块硬盘出现故障。但是,新增加的奇偶校验计算同时也带来了写操作性能上的损耗。



RAID 0+1: 为了获取更好的I/O吞吐率或者可靠性,将不同的RAID标准级别混合产生的组合方式叫做嵌套式RAID,或者混合RAID。RAID0+1是先将硬盘分 为若干组,每组以RAID0的方式组成―条带化‖的硬盘阵列,然后将这些组RAID0的硬盘阵列以RAID1的方式组成一个大的硬盘阵列。



RAID 10: 类似于RAID 0+1, RAID 10则是先“镜像”(RAID 1)、后“条带化”(RAID0)。RAID0+1和RAID10性能上并无太大区别,但是RAID10在可靠性上要好于RAID0+1。这是因为在 RAID10中,任何一块硬盘出现故障不会影响到整个磁盘阵列,即整个系统仍将以RAID10的方式运行;而RAID0+1中,一个硬盘出现故障则会导致 其所在的RAID0子阵列全部无法正常工作,从而影响到整个RAID0+1磁盘阵列 – 在只有两组RAID0子阵列的情况下,整个系统将完全降级为RAID0级别。




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【存储入门必读】存储基础知识



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