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RAID0、RAID1、RAID5、RAID10区别

时间:2024-04-03 13:32:01浏览次数:30  
标签:RAID5 RAID1 RAID0 磁盘 数据 冗余 硬盘

一、RAID 是什么?

RAID ( Redundant Array of Independent Disks )即独立磁盘冗余阵列,简称为「磁盘阵列」,其实就是用多个独立的磁盘组成在一起形成一个大的磁盘系统,从而实现比单块磁盘更好的存储性能和更高的可靠性。

二、RAID 有哪些?

RAID方案常见的可以分为:

  • Raid 0:至少需要两块硬盘,磁盘越多,读写速度越快,没有冗余。
    缺点:无冗余能力,一块硬盘损坏,数据全无。
    建议:做raid0 可以提供更好的容量以及性能,推荐对数据安全性要求不高的使用。
  • Raid 1:只能用两块硬盘,两块硬盘的数据互为镜像(写慢,读快),一块磁盘冗余。
    raid1优势:镜像,数据安全强,2快硬盘做raid一块正常运行,另外一块镜像备份数据,保障数据的安全。一块坏了,另外一块硬盘也有完整的数据,保障运行。
    缺点:性能提示不明显,做raid1之后硬盘使用率为50%.
    建议:对数据安全性比较看着,性能没有太高要求的人使用。
  • Raid 5:至少需要3块硬盘,一块磁盘冗余。它是最通行的配置方式。具有奇偶校验的数据恢复功能的数据存贮方式。奇偶校验数据块分布于阵列里的各个硬盘中。
    raid5优势:以上优势,raid5兼顾。任意N-1快硬盘都有完整的数据。
    缺点:只允许单盘故障,一盘出现故障得尽快处理。有盘坏情况下,raid5 IO/CPU性能狂跌,此时性能烂到无以复加。
    建议:盘不多,对数据安全性和性能提示都有要求,raid5是个不错选择,鉴于出问题的性能,盘多可考虑riad10。
  • Raid 6:至少需要4块硬盘,2块磁盘冗余,硬盘的总数大于等于4即可。
  • Raid 10:至少需要4块硬盘,冗余一半的硬盘数量,但是硬盘的总数必须是大于或等于4的偶数(相当于每两块硬盘做一个Raid0,然后把各个Raid0做成一个Raid1)。
    优势:兼顾安全性和速度。基础4盘的情况下,raid10允许对柜盘2块故障,随着硬盘数量的提示,容错量也会相对应提升。这是raid5无法做到的。
    缺点:对盘的数量要求稍高,磁盘使用率为一半。

建议:硬盘数量足够的情况,建议riad10.不过raid最重要的指标是可靠性:4盘的raid5,只允许单盘故障,raid10,允许对柜盘2块g故障,可靠性高于raid5,且raid10 可随盘上升提高容错,raid就不行,而且IO和CPU的额外开销还涂增,从可靠性和冗余角度,达到同样的可靠性,raid10写能力高于raid5.

特殊情况下:有坏盘,无热备radi5 CPU和IO性能狂跌。因为数据不完整,在某特殊软件下,实现即时重构数据进驻内存,保障业务运行,但此生raid5的性能已经烂到无以复加。raid10 是条带化+镜像,坏盘影响读性能,不影响写性能,而且无需重构。此时的raid10完爆raid5

  • Raid 50:至少需要6块硬盘,磁盘的冗余相当于每三个硬盘做了一个Raid5,然后,每个Raid5又组合成了Raid0(Raid5中有一个硬盘冗余,即使坏了也不会破坏Raid0),所以,Raid50的磁盘的冗余硬盘数量=磁盘总数÷3 。
  • Raid 60:至少需要8块硬盘
    在这里插入图片描述

1.RAID0

RAID0 是一种非常简单的的方式,它将多块磁盘组合在一起形成一个大容量的存储。当我们要写数据的时候,会将数据分为N份,以独立的方式实现N块磁盘的读写,那么这N份数据会同时并发的写到磁盘中,因此执行性能非常的高。

RAID0 的读写性能理论上是单块磁盘的N倍(仅限理论,因为实际中磁盘的寻址时间也是性能占用的大头)
但RAID0的问题是,它并不提供数据校验或冗余备份,因此一旦某块磁盘损坏了,数据就直接丢失,无法恢复了。因此RAID0就不可能用于高要求的业务中,但可以用在对可靠性要求不高,对读写性能要求高的场景中。
那有没有可以让存储可靠性变高的方案呢? 有的,下面的RAID1就是。
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2.RAID1

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RAID1 是磁盘阵列中单位成本最高的一种方式。因为它的原理是在往磁盘写数据的时候,将同一份数据无差别的写两份到磁盘,分别写到工作磁盘和镜像磁盘,那么它的实际空间使用率只有50%了,两块磁盘当做一块用,这是一种比较昂贵的方案。
RAID1其实与RAID0效果刚好相反。RAID1 这种写双份的做法,就给数据做了一个冗余备份。这样的话,任何一块磁盘损坏了,都可以再基于另外一块磁盘去恢复数据,数据的可靠性非常强,但性能就没那么好了。
了解了RAID0和RAID1之后,我们发现这两个方案都不完美啊。 这时候就该性能又好、可靠性也高 的方案 RAID5 登场了。

3.RAID5

在这里插入图片描述

这是目前用的最多的一种方式。 因为 RAID5 是一种将 存储性能、数据安全、存储成本 兼顾的一种方案。
在了解RAID5之前,我们可以先简单看一下RAID3,虽然RAID3用的很少,但弄清楚了RAID3就很容易明白RAID5的思路。
RAID3的方式是:将数据按照RAID0的形式,分成多份同时写入多块磁盘,但是还会另外再留出一块磁盘用于写「奇偶校验码」。例如总共有N块磁盘,那么就会让其中额度N-1块用来并发的写数据,第N块磁盘用记录校验码数据。一旦某一块磁盘坏掉了,就可以利用其它的N-1块磁盘去恢复数据。
但是由于第N块磁盘是校验码磁盘,因此有任何数据的写入都会要去更新这块磁盘,导致这块磁盘的读写是最频繁的,也就非常的容易损坏。
RAID5的方式可以说是对RAID3进行了改进。
RAID5模式中,不再需要用单独的磁盘写校验码了。它把校验码信息分布到各个磁盘上。例如,总共有N块磁盘,那么会将要写入的数据分成N份,并发的写入到N块磁盘中,同时还将数据的校验码信息也写入到这N块磁盘中(数据与对应的校验码信息必须得分开存储在不同的磁盘上)。一旦某一块磁盘损坏了,就可以用剩下的数据和对应的奇偶校验码信息去恢复损坏的数据。

RAID5校验位算法原理:P = D1 xor D2 xor D3 … xor Dn (D1,D2,D3 … Dn为数据块,P为校验,xor为异或运算)
RAID5的方式,最少需要三块磁盘来组建磁盘阵列,允许最多同时坏一块磁盘。如果有两块磁盘同时损坏了,那数据就无法恢复了。

4.RAID6

为了进一步提高存储的高可用,聪明的人们又提出了RAID6方案,可以在有两块磁盘同时损坏的情况下,也能保障数据可恢复。
为什么RAID6这么牛呢,因为RAID6在RAID5的基础上再次改进,引入了双重校验的概念。
RAID6除了每块磁盘上都有同级数据XOR校验区以外,还有针对每个数据块的XOR校验区,这样的话,相当于每个数据块有两个校验保护措施,因此数据的冗余性更高了。
但是RAID6的这种设计也带来了很高的复杂度,虽然数据冗余性好,读取的效率也比较高,但是写数据的性能就很差。因此RAID6在实际环境中应用的比较少。

5.RAID10

RAID10其实就是RAID1与RAID0的一个合体。
我们看图就明白了:
在这里插入图片描述

RAID10兼备了RAID1和RAID0的有优点。首先基于RAID1模式将磁盘分为2份,当要写入数据的时候,将所有的数据在两份磁盘上同时写入,相当于写了双份数据,起到了数据保障的作用。且在每一份磁盘上又会基于RAID0技术讲数据分为N份并发的读写,这样也保障了数据的效率。
但也可以看出RAID10模式是有一半的磁盘空间用于存储冗余数据的,浪费的很严重,因此用的也不是很多。

标签:RAID5,RAID1,RAID0,磁盘,数据,冗余,硬盘
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