RAID0偏效率,磁盤利用率100%
RAID1偏安全,磁盤利用率只有50%
raid0 就是把多個(Z少2個)硬盤合并成1個邏輯盤使用,數(shù)據(jù)讀寫時對各硬盤同時操作,不同硬盤寫入不同數(shù)據(jù),速度快。
raid1就是同時對2個硬盤讀寫(同樣的數(shù)據(jù))。強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的安全性。比較浪費(fèi)。
raid5也是把多個(Z少3個)硬盤合并成1個邏輯盤使用,數(shù)據(jù)讀寫時會建立奇偶校驗(yàn)信息,并且奇偶校驗(yàn)信息和相對應(yīng)的數(shù)據(jù)分別存儲于不同的磁盤上。當(dāng)RAID5的一個磁盤數(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)。相當(dāng)于raid0和raid1的綜合。
raid10就是raid1+raid0,比較適合速度要求高,又要完全容錯,當(dāng)然¥也很多的時候。Z少需要4塊硬盤(注意:做raid10時要先作RAID1,再把數(shù)個RAID1做成RAID0,這樣比先做raid0,再做raid1有更高的可靠性)
1、RAID 0
RAID 0是Z早出現(xiàn)的RAID模式,即Data Stripping數(shù)據(jù)分條技術(shù)。RAID 0是組建磁盤陣列中Z簡單的一種形式,只需要2塊以上的硬盤即可,成本低,可以提高整個磁盤的性能和吞吐量。RAID 0沒有提供冗余或錯誤修復(fù)能力,但實(shí)現(xiàn)成本是很低的。
RAID 0Z簡單的實(shí)現(xiàn)方式就是把N塊同樣的硬盤用硬件的形式通過智能磁盤控制器或用操作系統(tǒng)中的磁盤驅(qū)動程序以軟件的方式串聯(lián)在一起創(chuàng)建一個大的卷集。在使用中電腦數(shù)據(jù)依次寫入到各塊硬盤中,它的Z大優(yōu)點(diǎn)就是可以整倍的提高硬盤的容量。如使用了三塊80GB的硬盤組建成RAID 0模式,那么磁盤容量就會是240GB。其速度方面,各單獨(dú)一塊硬盤的速度完全相同。Z大的缺點(diǎn)在于任何一塊硬盤出現(xiàn)故障,整個系統(tǒng)將會受到破壞,可靠性僅為單獨(dú)一塊硬盤的1/N。
為了解決這一問題,便出現(xiàn)了RAID 0的另一種模式。即在N塊硬盤上選擇合理的帶區(qū)來創(chuàng)建帶區(qū)集。其原理就是將原先順序?qū)懭氲臄?shù)據(jù)被分散到所有的四塊硬盤中同時進(jìn)行讀寫。四塊硬盤的并行操作使同一時間內(nèi)磁盤讀寫的速度提升了4倍。
在創(chuàng)建帶區(qū)集時,合理的選擇帶區(qū)的大小非常重要。如果帶區(qū)過大,可能一塊磁盤上的帶區(qū)空間就可以滿足大部分的I/O操作,使數(shù)據(jù)的讀寫仍然只局限在少數(shù)的一、兩塊硬盤上,不能充分的發(fā)揮出并行操作的優(yōu)勢。另一方面,如果帶區(qū)過小,任何I/O指令都可能引發(fā)大量的讀寫操作,占用過多的控制器總線帶寬。因此,在創(chuàng)建帶區(qū)集時,我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要,慎重的選擇帶區(qū)的大小。
帶區(qū)集雖然可以把數(shù)據(jù)均勻的分配到所有的磁盤上進(jìn)行讀寫。但如果我們把所有的硬盤都連接到一個控制器上的話,可能會帶來潛在的危害。這是因?yàn)楫?dāng)我們頻繁進(jìn)行讀寫操作時,很容易使控制器或總線的負(fù)荷 超載。為了避免出現(xiàn)上述問題,建議用戶可以使用多個磁盤控制器。很好解決方法還是為每一塊硬盤都配備一個專門的磁盤控制器。
雖然RAID 0可以提供更多的空間和更好的性能,但是整個系統(tǒng)是非常不可靠的,如果出現(xiàn)故障,無法進(jìn)行任何補(bǔ)救。所以,RAID 0一般只是在那些對數(shù)據(jù)安全性要求不高的情況下才被人們使用。[1]
2、RAID 1
RAID 1稱為磁盤鏡像,原理是把一個磁盤的數(shù)據(jù)鏡像到另一個磁盤上,也就是說數(shù)據(jù)在寫入一塊磁盤的同時,會在另一塊閑置的磁盤上生成鏡像文件,在不影響性能情況下Z大限度的保證系統(tǒng)的可靠性和可修復(fù)性上,只要系統(tǒng)中任何一對鏡像盤中至少有一塊磁盤可以使用,甚至可以在一半數(shù)量的硬盤出現(xiàn)問題時系統(tǒng)都可以正常運(yùn)行,當(dāng)一塊硬盤失效時,系統(tǒng)會忽略該硬盤,轉(zhuǎn)而使用剩余的鏡像盤讀寫數(shù)據(jù),具備很好的磁盤冗余能力。雖然這樣對數(shù)據(jù)來講非常安全,但是成本也會明顯增加,磁盤利用率為50%,以四塊80GB容量的硬盤來講,可利用的磁盤空間僅為160GB。另外,出現(xiàn)硬盤故障的RAID系統(tǒng)不再可靠,應(yīng)當(dāng)及時的更換損壞的硬盤,否則剩余的鏡像盤也出現(xiàn)問題,那么整個系統(tǒng)就會崩潰。更換新盤后原有數(shù)據(jù)會需要很長時間同步鏡像,外界對數(shù)據(jù)的訪問不會受到影響,只是這時整個系統(tǒng)的性能有所下降。因此,RAID 1多用在保存關(guān)鍵性的重要數(shù)據(jù)的場合。
RAID 1主要是通過二次讀寫實(shí)現(xiàn)磁盤鏡像,所以磁盤控制器的負(fù)載也相當(dāng)大,尤其是在需要頻繁寫入數(shù)據(jù)的環(huán)境中。為了避免出現(xiàn)性能瓶頸,使用多個磁盤控制器就顯得很有必要。
3、RAID0+1
從RAID 0+1名稱上我們便可以看出是RAID0與RAID1的結(jié)合體。在我們單獨(dú)使用RAID 1也會出現(xiàn)類似單獨(dú)使用RAID 0那樣的問題,即在同一時間內(nèi)只能向一塊磁盤寫入數(shù)據(jù),不能充分利用所有的資源。為了解決這一問題,我們可以在磁盤鏡像中建立帶區(qū)集。因?yàn)檫@種配置方式綜合了帶區(qū)集和鏡像的優(yōu)勢,所以被稱為RAID 0+1。把RAID0和RAID1技術(shù)結(jié)合起來,數(shù)據(jù)除分布在多個盤上外,每個盤都有其物理鏡像盤,提供全冗余能力,允許一個以下磁盤故障,而不影響數(shù)據(jù)可用性,并具有快速讀/寫能力。RAID0+1要在磁盤鏡像中建立帶區(qū)集至少4個硬盤。
4、RAID: LSI MegaRAID、Nytro和Syncro
MegaRAID、Nytro和Syncro都是LSI 針對RAID而推出的解決方案,并且一直在創(chuàng)造更新。
LSI MegaRAID的主要定位是保護(hù)數(shù)據(jù),通過高性能、高可靠的RAID控制器功能,為數(shù)據(jù)提供高級別的保護(hù)。LSI MegaRAID在業(yè)界有口皆碑。
LSI Nytro的主要定位是數(shù)據(jù)加速,它充分利用當(dāng)今備受追捧的閃存技術(shù),極大地提高數(shù)據(jù)I/O速度。LSI Nytro包括三個系列:LSI Nytro WarpDrive加速卡、LSI Nytro XD 應(yīng)用加速存儲解決方案和LSI Nytro MegaRAID 應(yīng)用加速卡。Nytro MegaRAID主要用于DAS環(huán)境,Nytro WarpDrive加速卡主要用于SAN和NAS環(huán)境,Nytro XD解決方案由Nytro WarpDrive加速卡和Nytro XD 智能高速緩存軟件兩部分構(gòu)成。
LSI Syncro的定位主要用于數(shù)據(jù)共享,提高系統(tǒng)的可用性、可擴(kuò)展性,降低成本。
LSI通過MegaRAID提供基本的可靠性保障;通過Nytro實(shí)現(xiàn)加速;通過Syncro突破容量瓶頸,讓價格低廉的存儲解決方案可以大規(guī)模擴(kuò)展,并且進(jìn)一步提高可靠性。
5、RAID2:帶海明碼校驗(yàn)
從概念上講,RAID 2 同RAID 3類似, 兩者都是將數(shù)據(jù)條塊化分布于不同的硬盤上, 條塊單位為位或字節(jié)。然而RAID 2 使用一定的編碼技術(shù)來提供錯誤檢查及恢復(fù)。這種編碼技術(shù)需要多個磁盤存放檢查及恢復(fù)信息,使得RAID 2技術(shù)實(shí)施更復(fù)雜。因此,在商業(yè)環(huán)境中很少使用。下圖左邊的各個磁盤上是數(shù)據(jù)的各個位,由一個數(shù)據(jù)不同的位運(yùn)算得到的海明校驗(yàn)碼可以保存另一組磁盤上。由于海明碼的特點(diǎn),它可以在數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤的情況下將錯誤校正,以保證輸出的正確。它的數(shù)據(jù)傳送速率相當(dāng)高,如果希望達(dá)到比較理想的速度,能很好好提高保存校驗(yàn)碼ECC碼的硬盤,對于控制器的設(shè)計來說,它又比RAID3,4或5要簡單。沒有免費(fèi)的午餐,這里也一樣,要利用海明碼,必須要付出數(shù)據(jù)冗余的代價。輸出數(shù)據(jù)的速率與驅(qū)動器組中速度Z慢的相等。
6 、RAID3:帶奇偶校驗(yàn)碼的并行傳送
這種校驗(yàn)碼與RAID2不同,只能查錯不能糾錯。它訪問數(shù)據(jù)時一次處理一個帶區(qū),這樣可以提高讀取和寫入速度。校驗(yàn)碼在寫入數(shù)據(jù)時產(chǎn)生并保存在另一個磁盤上。需要實(shí)現(xiàn)時用戶必須要有三個以上的驅(qū)動器,寫入速率與讀出速率都很高,因?yàn)樾r?yàn)位比較少,因此計算時間相對而言比較少。用軟件實(shí)現(xiàn)RAID控制將是十分困難的,控制器的實(shí)現(xiàn)也不是很容易。它主要用于圖形(包括動畫)等要求吞吐率比較高的場合。不同于RAID 2,RAID 3使用單塊磁盤存放奇偶校驗(yàn)信息。如果一塊磁盤失效,奇偶盤及其他數(shù)據(jù)盤可以重新產(chǎn)生數(shù)據(jù)。 如果奇偶盤失效,則不影響數(shù)據(jù)使用。RAID 3對于大量的連續(xù)數(shù)據(jù)可提供很好的傳輸率,但對于隨機(jī)數(shù)據(jù),奇偶盤會成為寫操作的瓶頸。
7、RAID4:帶奇偶校驗(yàn)碼的獨(dú)立磁盤結(jié)構(gòu)
RAID4和RAID3很象,不同的是,它對數(shù)據(jù)的訪問是按數(shù)據(jù)塊進(jìn)行的,也就是按磁盤進(jìn)行的,每次是一個盤。在圖上可以這么看,RAID3是一次一橫條,而RAID4一次一豎條。它的特點(diǎn)和RAID3也挺象,不過在失敗恢復(fù)時,它的難度可要比RAID3大得多了,控制器的設(shè)計難度也要大許多,而且訪問數(shù)據(jù)的效率不怎么好。
8、RAID5:分布式奇偶校驗(yàn)的獨(dú)立磁盤結(jié)構(gòu)
從它的示意圖上可以看到,它的奇偶校驗(yàn)碼存在于所有磁盤上,其中的p0代表第0帶區(qū)的奇偶校驗(yàn)值,其它的意思也相同。RAID5的讀出效率很高,寫入效率一般,塊式的集體訪問效率不錯。因?yàn)槠媾夹r?yàn)碼在不同的磁盤上,所以提高了可靠性。但是它對數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟⑿行越鉀Q不好,而且控制器的設(shè)計也相當(dāng)困難。RAID 3 與RAID 5相比,重要的區(qū)別在于RAID 3每進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸,需涉及到所有的陣列盤。而對于RAID 5來說,大部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸只對一塊磁盤操作,可進(jìn)行并行操作。在RAID 5中有“寫損失”,即每一次寫操作,將產(chǎn)生四個實(shí)際的讀/寫操作,其中兩次讀舊的數(shù)據(jù)及奇偶信息,兩次寫新的數(shù)據(jù)及奇偶信息。
9、RAID6:帶有兩種分布存儲的奇偶校驗(yàn)碼的獨(dú)立磁盤結(jié)構(gòu)
名字很長,但是如果看到圖,大家立刻會明白是為什么,請注意p0代表第0帶區(qū)的奇偶校驗(yàn)值,而pA代表數(shù)據(jù)塊A的奇偶校驗(yàn)值。它是對RAID5的擴(kuò)展,主要是用于要求數(shù)據(jù)不能出錯的場合。當(dāng)然了,由于引入了第二種奇偶校驗(yàn)值,所以需要N+2個磁盤,同時對控制器的設(shè)計變得十分復(fù)雜,寫入速度也不好,用于計算奇偶校驗(yàn)值和驗(yàn)證數(shù)據(jù)正確性所花費(fèi)的時間比較多,造成了不必須的負(fù)載。我想除了軍隊沒有人用得起這種東西。
10、RAID7:優(yōu)化的高速數(shù)據(jù)傳送磁盤結(jié)構(gòu)
RAID7所有的I/O傳送均是同步進(jìn)行的,可以分別控制,這樣提高了系統(tǒng)的并行性,提高系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)的速度;每個磁盤都帶有高速緩沖存儲器,實(shí)時操作系統(tǒng)可以使用任何實(shí)時操作芯片,達(dá)到不同實(shí)時系統(tǒng)的需要。允許使用SNMP協(xié)議進(jìn)行管理和監(jiān)視,可以對校驗(yàn)區(qū)指定獨(dú)立的傳送信道以提高效率。可以連接多臺主機(jī),因?yàn)榧尤敫咚倬彌_存儲器,當(dāng)多用戶訪問系統(tǒng)時,訪問時間幾乎接近于0。由于采用并行結(jié)構(gòu),因此數(shù)據(jù)訪問效率大大提高。需要注意的是它引入了一個高速緩沖存儲器,這有利有弊,因?yàn)橐坏┫到y(tǒng)斷電,在高速緩沖存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)就會全部丟失,因此需要和UPS一起工作。當(dāng)然了,這么快的東西,價格也非常昂貴。
11、RAID10:高可靠性與高效磁盤結(jié)構(gòu)
這種結(jié)構(gòu)無非是一個帶區(qū)結(jié)構(gòu)加一個鏡象結(jié)構(gòu),因?yàn)閮煞N結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn),因此可以相互補(bǔ)充,達(dá)到既高效又高速的目的。大家可以結(jié)合兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)來理解這種新結(jié)構(gòu)。這種新結(jié)構(gòu)的價格高,可擴(kuò)充性不好。主要用于數(shù)據(jù)容量不大,但要求速度和差錯控制的數(shù)據(jù)庫中。
12、RAID53:高效數(shù)據(jù)傳送磁盤結(jié)構(gòu)
越到后面的結(jié)構(gòu)就是對前面結(jié)構(gòu)的一種重復(fù)和再利用,這種結(jié)構(gòu)就是RAID3和帶區(qū)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一,因此它速度比較快,也有容錯功能。但價格十分高,不易于實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)樗械臄?shù)據(jù)必須經(jīng)過帶區(qū)和按位存儲兩種方法,在考慮到效率的情況下,要求這些磁盤同步真是不容易。
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