獨立磁盤(pán)冗余陣列(Redundant Array of Independent Disks,RAID;在臺灣一般俗稱(chēng):磁碟陣列)的基本思想就是把多個(gè)相對便宜的小磁盤(pán)組合起來(lái),成為一個(gè)磁盤(pán)組, 使性能達到甚至超過(guò)一個(gè)價(jià)格昂貴、容量巨大的磁盤(pán)。根據選擇的版本不同,RAID比單盤(pán)有以下一個(gè)或多個(gè)方面的益處:增強數據整合度,增強容錯功能,增加吞吐量或容量。另外,磁盤(pán)組對于計算機來(lái)說(shuō), 看起來(lái)就像一個(gè)單獨的磁盤(pán)或邏輯存儲單元。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(pán)組合到一起,成為一個(gè)磁盤(pán)組式的邏輯硬盤(pán),因此,操作系統僅把它們看作一個(gè)單一的邏輯存儲單元或磁盤(pán)。通過(guò)這種手段使邏輯硬盤(pán)的性能達到或超過(guò)一個(gè)容量巨大、價(jià)格昂貴的磁盤(pán)。RAID常被用在服務(wù)器計算機上,并且常使用完全相同的硬盤(pán)作為組合。由于硬盤(pán)價(jià)格的不斷下降與和RAID功能更加有效地與主板整合,它也成為了高級最終用戶(hù)的一個(gè)選擇,特別是需要大量存儲的工作,如:視頻與音頻制作。
利用如磁盤(pán)條紋化 (RAID 0) 和 磁盤(pán)鏡像 (RAID 1) 的技巧,把數據分布到各個(gè)磁盤(pán)上,來(lái)達到亢余性、低延遲、讀寫(xiě)的高帶寬、硬盤(pán)毀壞后的最大可恢復性。
采用 RAID 的主要原因是:
有兩種可以實(shí)現RAID的方法:硬RAID和軟RAID。
最初的RAID分成了不同的等級,每種等級都有其理論上的優(yōu)缺點(diǎn)。這些年來(lái),出現了對于RAID觀(guān)念不同的應用。
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將多個(gè)磁盤(pán)合并成一個(gè)大的磁盤(pán),不具有冗余,并行I/O,速度最快。RAID 0亦稱(chēng)為帶區集。它是將多個(gè)磁盤(pán)并列起來(lái),成為一個(gè)大磁盤(pán)。在存放數據時(shí),其將數據按磁盤(pán)的個(gè)數來(lái)進(jìn)行分段,然后同時(shí)將這些數據寫(xiě)進(jìn)這些盤(pán)中。 所以,在所有的級別中,RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0沒(méi)有冗余功能,如果一個(gè)磁盤(pán)(物理)損壞,則所有的數據都會(huì )丟失。
理論上越多的磁盤(pán)效能就等于[單一磁盤(pán)效能]x[磁盤(pán)數],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(shuō),假設一個(gè)磁盤(pán)的效能是50MB/秒,兩個(gè)磁盤(pán)的RAID 0效能約96MB/秒,三個(gè)磁盤(pán)的RAID 0也許是130MB/秒而不是150MB/秒。所以,兩個(gè)磁盤(pán)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(pán)相互作鏡像,速度沒(méi)有提高,但是允許N-1個(gè)磁盤(pán)損壞,可靠性最高。RAID 1就是鏡像。其原理為在主硬盤(pán)上存放數據的同時(shí)也在鏡像硬盤(pán)上寫(xiě)一樣的數據。當主硬盤(pán)(物理)損壞時(shí),鏡像硬盤(pán)則代替主硬盤(pán)的工作。因為有鏡像硬盤(pán)做數據備份,所以RAID 1的數據安全性在所有的RAID級別上來(lái)說(shuō)是最好的。但無(wú)論用多少磁盤(pán)做RAID 1,僅算一個(gè)磁盤(pán)的容量, 是所有RAID上磁盤(pán)利用率最低的一個(gè)級別。
這是RAID 0的改良版,以漢明碼(Hamming Code)的方式將數據進(jìn)行編碼后分割為獨立的位元,并將數據分別寫(xiě)入硬盤(pán)中。因為在數據中加入了錯誤修正碼(ECC,Error Correction Code),所以數據整體的容量會(huì )比原始數據大一些
采用Bit-interleaving(數據交錯存儲)技術(shù),它需要通過(guò)編碼再將數據位元分割后分別存在硬盤(pán)中,而將同位元檢查后單獨存在一個(gè)硬盤(pán)中,但由于數據內的位元分散在了不同的硬盤(pán)上,因此就算要讀取一小段數據資料都可能需要所有的硬盤(pán)進(jìn)行工作,所以這種規格比較適于讀取大量數據時(shí)使用
它與RAID 3不同的是它在分割時(shí)是以區塊為單位分別存在硬盤(pán)中,但每次的數據存取都必須從同位元檢查的那個(gè)硬盤(pán)中取出對應的同位元數據進(jìn)行核對,由于過(guò)于頻繁的使用,所以對硬盤(pán)的損耗可能會(huì )提高。
RAID Level 5 是一種存儲性能、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(硬盤(pán)分割)技術(shù)。 RAID 5不對存儲的數據進(jìn)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(gè)磁盤(pán)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(pán)上。當RAID5的一個(gè)磁盤(pán)數據發(fā)生損壞后,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Mirror低而磁盤(pán)空間利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的數據讀取速度,只是多了一個(gè)奇偶校驗信息,寫(xiě)入數據的速度比對單個(gè)磁盤(pán)進(jìn)行寫(xiě)入操作稍慢。同時(shí)由于多個(gè)數據對應一個(gè)奇偶校驗信息,RAID 5的磁盤(pán)空間利用率要比RAID 1高,存儲成本相對較低。
同一陣列中容許兩個(gè)硬碟同時(shí)失效(或是當一個(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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