獨(dú)立磁盤冗余陣列(Redundant Array of Independent Disks,RAID;在臺(tái)灣一般俗稱:磁碟陣列)的基本思想就是把多個(gè)相對(duì)便宜的小磁盤組合起來(lái),成為一個(gè)磁盤組, 使性能達(dá)到甚至超過一個(gè)價(jià)格昂貴、容量巨大的磁盤。根據(jù)選擇的版本不同,RAID比單盤有以下一個(gè)或多個(gè)方面的益處:增強(qiáng)數(shù)據(jù)整合度,增強(qiáng)容錯(cuò)功能,增加吞吐量或容量。另外,磁盤組對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說, 看起來(lái)就像一個(gè)單獨(dú)的磁盤或邏輯存儲(chǔ)單元。分為RAID-1,RAID-10,RAID-3,RAID-30,RAID-5,RAID-50。
圍繞RAID的基本想法就是把多個(gè)便宜的小磁盤組合到一起,成為一個(gè)磁盤組式的邏輯硬盤,因此,操作系統(tǒng)僅把它們看作一個(gè)單一的邏輯存儲(chǔ)單元或磁盤。通過這種手段使邏輯硬盤的性能達(dá)到或超過一個(gè)容量巨大、價(jià)格昂貴的磁盤。RAID常被用在服務(wù)器計(jì)算機(jī)上,并且常使用完全相同的硬盤作為組合。由于硬盤價(jià)格的不斷下降與和RAID功能更加有效地與主板整合,它也成為了高級(jí)最終用戶的一個(gè)選擇,特別是需要大量存儲(chǔ)的工作,如:視頻與音頻制作。
利用如磁盤條紋化 (RAID 0) 和 磁盤鏡像 (RAID 1) 的技巧,把數(shù)據(jù)分布到各個(gè)磁盤上,來(lái)達(dá)到亢余性、低延遲、讀寫的高帶寬、硬盤毀壞后的最大可恢復(fù)性。
采用 RAID 的主要原因是:
有兩種可以實(shí)現(xiàn)RAID的方法:硬RAID和軟RAID。
最初的RAID分成了不同的等級(jí),每種等級(jí)都有其理論上的優(yōu)缺點(diǎn)。這些年來(lái),出現(xiàn)了對(duì)于RAID觀念不同的應(yīng)用。
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將多個(gè)磁盤合并成一個(gè)大的磁盤,不具有冗余,并行I/O,速度最快。RAID 0亦稱為帶區(qū)集。它是將多個(gè)磁盤并列起來(lái),成為一個(gè)大磁盤。在存放數(shù)據(jù)時(shí),其將數(shù)據(jù)按磁盤的個(gè)數(shù)來(lái)進(jìn)行分段,然后同時(shí)將這些數(shù)據(jù)寫進(jìn)這些盤中。 所以,在所有的級(jí)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(gè)磁盤(物理)損壞,則所有的數(shù)據(jù)都會(huì)丟失。
理論上越多的磁盤效能就等于[單一磁盤效能]x[磁盤數(shù)],但實(shí)際上受限于滙流排I/O瓶頸及其它因素的影響,RAID 效能會(huì)隨邊際遞減,也就是說,假設(shè)一個(gè)磁盤的效能是50MB/秒,兩個(gè)磁盤的RAID 0效能約96MB/秒,三個(gè)磁盤的RAID 0也許是130MB/秒而不是150MB/秒。所以,兩個(gè)磁盤的RAID 0最能明顯感受到效能的提升。
兩組以上的N個(gè)磁盤相互作鏡像,速度沒有提高,但是允許N-1個(gè)磁盤損壞,可靠性最高。RAID 1就是鏡像。其原理為在主硬盤上存放數(shù)據(jù)的同時(shí)也在鏡像硬盤上寫一樣的數(shù)據(jù)。當(dāng)主硬盤(物理)損壞時(shí),鏡像硬盤則代替主硬盤的工作。因?yàn)橛戌R像硬盤做數(shù)據(jù)備份,所以RAID 1的數(shù)據(jù)安全性在所有的RAID級(jí)別上來(lái)說是最好的。但無(wú)論用多少磁盤做RAID 1,僅算一個(gè)磁盤的容量, 是所有RAID上磁盤利用率最低的一個(gè)級(jí)別。
這是RAID 0的改良版,以漢明碼(Hamming Code)的方式將數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼后分割為獨(dú)立的位元,并將數(shù)據(jù)分別寫入硬盤中。因?yàn)樵跀?shù)據(jù)中加入了錯(cuò)誤修正碼(ECC,Error Correction Code),所以數(shù)據(jù)整體的容量會(huì)比原始數(shù)據(jù)大一些
采用Bit-interleaving(數(shù)據(jù)交錯(cuò)存儲(chǔ))技術(shù),它需要通過編碼再將數(shù)據(jù)位元分割后分別存在硬盤中,而將同位元檢查后單獨(dú)存在一個(gè)硬盤中,但由于數(shù)據(jù)內(nèi)的位元分散在了不同的硬盤上,因此就算要讀取一小段數(shù)據(jù)資料都可能需要所有的硬盤進(jìn)行工作,所以這種規(guī)格比較適于讀取大量數(shù)據(jù)時(shí)使用
它與RAID 3不同的是它在分割時(shí)是以區(qū)塊為單位分別存在硬盤中,但每次的數(shù)據(jù)存取都必須從同位元檢查的那個(gè)硬盤中取出對(duì)應(yīng)的同位元數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì),由于過于頻繁的使用,所以對(duì)硬盤的損耗可能會(huì)提高。
RAID Level 5 是一種存儲(chǔ)性能、數(shù)據(jù)安全和存儲(chǔ)成本兼顧的存儲(chǔ)解決方案。它使用的是Disk Striping(硬盤分割)技術(shù)。 RAID 5不對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份,而是把數(shù)據(jù)和相對(duì)應(yīng)的奇偶校驗(yàn)信息存儲(chǔ)到組成RAID5的各個(gè)磁盤上,并且奇偶校驗(yàn)信息和相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)于不同的磁盤上。當(dāng)RAID5的一個(gè)磁盤數(shù)據(jù)發(fā)生損壞后,利用剩下的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的奇偶校驗(yàn)信息去恢復(fù)被損壞的數(shù)據(jù)。 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(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全保障,但保障程度要比Mirror低而磁盤空間利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的數(shù)據(jù)讀取速度,只是多了一個(gè)奇偶校驗(yàn)信息,寫入數(shù)據(jù)的速度比對(duì)單個(gè)磁盤進(jìn)行寫入操作稍慢。同時(shí)由于多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)奇偶校驗(yàn)信息,RAID 5的磁盤空間利用率要比RAID 1高,存儲(chǔ)成本相對(duì)較低。
同一陣列中容許兩個(gè)硬碟同時(shí)失效(或是當(dāng)一個(gè)失效后還來(lái)不及更換便有第二個(gè)失效)后.更換新硬碟時(shí)再由另兩個(gè)正常硬碟將備份的資料建立在新的硬碟中.所以至少必須具備四或四個(gè)以上硬碟才能生效.
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