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RAID磁盘阵列术语详解(转)

2013年08月19日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2943字 ⁄ 字号 评论关闭
RAID是英文Redundant Array of Independent Disks的缩写,翻译成中文意思是独立磁盘冗余阵列,有时也简称磁盘阵列(Disk Array)。
 
简单的说,RAID是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同的方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘),从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别(RAID Levels)。数据备份的功能是在用户数据一旦发生损坏后,利用备份信息可以使损坏数据得以恢复,从而保障了用户数据的安全性。在用户看起来,组成的磁盘组就像是一个硬盘,用户可以对它进行分区,格式化等等。总之,对磁盘阵列的操作与单个硬盘一模一样。不同的是,磁盘阵列的存储速度要比单个硬盘高很多,而且可以提供自动数据备份。
  RAID
技术的两大特点:一是速度、二是安全,由于这两项优点,RAID技术早期被应用于高级服务器中的SCSI接口的硬盘系统中,随着近年计算机技术的发展,PC机的CPU的速度已进入GHz 时代。IDE接口的硬盘也不甘落后,相继推出了ATA66ATA100硬盘。这就使得RAID技术被应用于中低档甚至个人PC机上成为可能。RAID通常是由在硬盘阵列塔中的RAID控制器或电脑中的RAID卡来实现的。
  RAID
技术经过不断的发展,现在已拥有了从 RAID 0 6 七种基本的RAID 级别。另外,还有一些基本RAID级别的组合形式,如RAID 10RAID 0RAID 1的组合),RAID 50RAID 0RAID 5的组合)等。不同RAID 级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本。但我们最为常用的是下面的几种RAID形式。
  (1) RAID 0   (2) RAID 1   (3) RAID 0+1   (4) RAID 3   (5) RAID 5     

RAID级别的选择有三个主要因素:可用性(数据冗余)、性能和成本。如果不要求可用性,选择RAID0以获得最佳性能。如果可用性和性能是重要的而成本不是一个主要因素,则根据硬盘数量选择RAID 1。如果可用性、成本和性能都同样重要,则根据一般的数据传输和硬盘的数量选择RAID3、RAID5。

RAID 0
RAID 0
又称为Stripe(条带化)或Striping,它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID 0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取,这样,系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行,每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽,显著提高磁盘整体存取性能。
如图所示:系统向三个磁盘组成的逻辑硬盘(RADI 0 磁盘组)发出的I/O数据请求被转化为3项操作,其中的每一项操作都对应于一块物理硬盘。我们从图中可以清楚的看到通过建立RAID 0,原先顺序的数据请求被分散到所有的三块硬盘中同时执行。从理论上讲,三块硬盘的并行操作使同一时间内磁盘读写速度提升了3倍。 但由于总线带宽等多种因素的影响,实际的提升速率肯定会低于理论值,但是,大量数据并行传输与串行传输比较,提速效果显著显然毋庸置疑。
RAID 0
的缺点是不提供数据冗余,因此一旦用户数据损坏,损坏的数据将无法得到恢复。
  RAID 0
具有的特点,使其特别适用于对性能要求较高,而对数据安全不太在乎的领域,如图形工作站等。对于个人用户,RAID 0也是提高硬盘存储性能的绝佳选择。
  目前RAID技术大致分为两种:基于硬件的RAID技术和基于软件的RAID技术。这两种技术都将在近期成为性能比较适中的产品,并联用户提供可行的数据保护措施。其中基于硬件的RAID解决方案比基于软件RAID技术在使用性能和服务性能上稍胜一筹,具体表现在检测和修复多位错误的能力、RAID保护的可引导阵列、错误磁盘自动检测、剩余空间取代和阵列重建、共有的或指定的剩余空间和彩色编码报警等许多方面优于后者。另外,还提供从单一控制实施的对多RAID安装、多操作系统远程检测和管理的能力。从安装过程来看,两种RAID解决方案的安装过程都比较容易,安装耗时也相差无几。从CPU占有率来看,基于硬件的RAID显然能够减少CPU的中断次数,同时降低主PCI总线的数据流量。从而是系统的性能产生一个提升。从I/O占用角度考虑,两种解决方案的差别并不算很大。基于硬件的RAID方案仅在下列两方面有一定优势;减少RAID5阵列在降级模式的运行时间;平行引导阵列的能力。另外,在硬件解决方案中,可以采用RAID0/1取代RAID1来提高性能。  软件RAID是级别0,它使多个硬盘看起来像一个磁盘,但是速度比任何单个磁盘快得多,因为驱动器被并行访问。软件RAID可以用IDESCSI控制器,也可以使用任何磁盘组合。在软件RAID 中不能提供如下功能:硬盘热拔插,硬盘热备用,远程阵列管理,可引导阵列支持,在硬盘上实现阵列配置,SMART硬盘支持等.

RAID 1
  RAID 1
又称为MirrorMirroring(镜像),它的宗旨是最大限度的保证用户数据的可用性和可修复性。 RAID 1的操作方式是把用户写入硬盘的数据百分之百地自动复制到另外一个硬盘上。

如图所示:当读取数据时,系统先从RAID 0的源盘读取数据,如果读取数据成功,则系统不去管备份盘上的数据;如果读取源盘数据失败,则系统自动转而读取备份盘上的数据,不会造成用户工作任务的中断。当然,我们应当及时地更换损坏的硬盘并利用备份数据重新建立Mirror,避免备份盘在发生损坏时,造成不可挽回的数据损失。
 
由于对存储的数据进行百分之百的备份,在所有RAID级别中,RAID 1提供最高的数据安全保障。同样,由于数据的百分之百备份,备份数据占了总存储空间的一半,因而Mirror(镜像)的磁盘空间利用率低,存储成本高。
  Mirror
虽不能提高存储性能,但由于其具有的高数据安全性,使其尤其适用于存放重要数据,如服务器和数据库存储等领域.

RAID 0+1
 
正如其名字一样RAID 0+1RAID 0RAID 1的组合形式,也称为RAID 10

 
以四个磁盘组成的RAID 0+1为例,其数据存储方式如图所示:RAID 0+1是存储性能和数据安全兼顾的方案。它在提供与RAID 1一样的数据安全保障的同时,也提供了与RAID 0近似的存储性能。
 
由于RAID 0+1也通过数据的100%备份功能提供数据安全保障,因此RAID 0+1的磁盘空间利用率与RAID 1相同,存储成本高。
  RAID 0+1
的特点使其特别适用于既有大量数据需要存取,同时又对数据安全性要求严格的领域,如银行、金融、商业超市、仓储库房、各种档案管理等。
  这种RAID就像是由RAID 0RAID 1组合而成。方法就是镜像一个串行集和或将镜像做串行格式化。这样的效果是相同的。因为使用了串行结构,所以读写性能极佳,只要没有损坏的硬盘需要重新镜像。系统也十分可靠,因为数据在另外一部硬盘上还是有一份完整的备份。不过必须比RAID 0多用一倍的硬盘数来达到相同的容量。
  先DISK1DISK2RAID0DISK3DISK4RAID0。在做这两个虚拟盘的RAID1。容量是DISK1+DISK2DISK3DISK4

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