RAID磁盘阵列10

一、RAID概述

1.1RAID概念

• 磁盘阵列的全名是（Redundant Arrays of Inexpensive Disk，RAID），中文意思是独立冗余磁盘阵列
• RAID可以通过技术（软件或者硬件）将多个较小的磁盘整合成为一个较大的磁盘设备，而这个较大的磁盘功能可不止存储而已，它还具有数据保护的功能，整个RAID由于选择的级别（level）不同，而使得整合后的磁盘具有不同的功能
• 基本常用的level有以下几种RAID0， RAID1, RAID5，RAID6，RAID1+0等

1.2RAID 中主要有三个关键概念和技术

• 镜像（ Mirroring ）将数据复制到多个磁盘，一方面可以提高可靠性，另一方面可并发从两个或多个副本读取数据来提高读性能。显而易见，镜像的写性能要稍低， 确保数据正确地写到多个磁盘需要更多的时间消耗。
• 数据条带（ Data Stripping ）将数据分片保存在多个不同的磁盘，多个数据分片共同组成一个完整数据副本，这与镜像的多个副本是不同的，它通常用于性能考虑。数据条带具有更高的并发粒度，当访问数据时，可以同时对位于不同磁盘上数据进行读写操作， 从而获得非常可观的 I/O 性能提升 。
• 数据校验（ Data parity ）利用冗余数据进行数据错误检测和修复，冗余数据通常采用海明码、异或操作等算法来计算获得。利用校验功能，可以很大程度上提高磁盘阵列的可靠性、鲁棒性和容错能力。不过，数据校验需要从多处读取数据并进行计算和对比，会影响系统性能。
• 不同等级的 RAID 采用一个或多个以上的三种技术，来获得不同的数据可靠性、可用性和 I/O 性能。至于设计何种 RAID （甚至新的等级或类型）或采用何种模式的 RAID ，需要在深入理解系统需求的前提下进行合理选择，综合评估可靠性、性能和成本来进行折中的选择。

1.3RAID功能实现

• 提高IO能力,磁盘并行读写
• 提高耐用性,磁盘冗余算法来实现

二、RAID0

RAID 0（条带化存储）：性能最佳

• RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上，因此具有很高的数据传输率，但它没有数据冗余；
• RAID 0只是单纯地提高性能，并没有为数据的可靠性提供保证，而且其中的一个磁盘失效将影响到所有数据；
• RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合。

总结：
因为读写时都可以并行处理，所以在所有的级别中，RAID0的速度是最快的。
但是RAID0既没有冗余功能，也不具备容错能力，如果一个磁盘（物理）损坏，所有数据都会丢失。
读写性能提升可用空间：N*min(S1,S2,...)
无容错能力
最少磁盘数：1+

三、RAID1

RAID 1（镜像存储）：完整备份

• 通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据；
• 当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1 可以提高读取性能；
• RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的,但提供了很高的数据安全性和可用性。当个磁盘失效时， 系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据

总结：
也称为镜像, 两组以上的N个磁盘相互作镜像
读性能提升，写性能略有下降
可用空间：1*min(S1,S2,...)
磁盘利用率 50%
有冗余能力
最少磁盘数：2n

四、RAID5

RAID 5：性能与数据备份的均衡考虑

• N (N>=3) 块盘组成阵列，一份数据产生N-1个条带，同时还有1份校验数据,共N份数据在N块盘上循环均衡存储；
• N块盘同时读写，读性能很高，但由于有校验机制的问题，写性能相对不高；
• (N-1) /N磁盘利用率；
• 可靠性高，允许坏1块盘，不影响所有数据（如果坏了2块硬盘，则恢复不了）；
• RAID5取代了RAID3，RAID3是将校验数据放在一个磁盘上，所以此硬盘是动态频繁变化的，故障率极高；
• RAID5将校验数据分摊到每个硬盘上，可靠性高；

总结：
读写性能提升
可用空间：(N-1)*min(S1,S2,...)
有容错能力：允许最多1块磁盘损坏
最少磁盘数：3或者3+

五、RAID1+0

总结：
读写性能提升
可用空间：N*min(S1,S2,...)/2
有容错能力：每组镜像最多只能坏一块
最少磁盘数：4或者4+

六、主流RAID技术对比