存储基础原理二-RAID技术及应用

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  • 什么是 RAID

    RAID:Redundant Array of Independent Disks,独立冗余磁盘阵列,简称磁盘阵列。采用分条,并行方式进行有效的数据组织;采用校验、镜像进项数据安全的保护。

  • RAID 实现方式
    1. 硬件 RAID。采用集成了处理器的 RAID 适配卡(简称 RAID 卡)来实现的。他拥有自己的控制处理器、I/ O 处理芯片和存储器,减少对主机 CPU 运算时间的占用,提高数据传输速度。
    2. 软件 RAID。完全依赖于主机的 CPU,没有额外的处理器和 I / O 芯片。软件 RAID 需要占用 CPU 处理周期,并且依赖于操作系统。

条带 :磁盘中单个或多个连续的扇区构成一个条带。它是组成分条的元素。
分条:同一磁盘阵列中的多个磁盘驱动器上的相同“位置”(或者说是相同编号,即同一个磁道的同一个扇区)的条带。

校验 :采用 XOR 校验的算法,即相同为假,相异为真。异或校验冗余备份。允许其中一块出故障,通过其他两块数据的计算进行数据的恢复。

镜像:在进行数据存储时,存储两份或者多份。在写的过程中,重复的数据写到同一块硬盘上,故磁盘的可利用率低。

  • RAID 组的 4 个状态


  • 常见 RAID 级别

RAID 0:数据条带化,无校验。它代表了所有 RAID 级别中最高的存储性能,RAID 0 至少使用两个磁盘驱动器。在数据读写过程中,多块硬盘同时工作。由于无校验、镜像,所以数据传输速率高。正因为此,如果任何一个磁盘出问题,整个组的所有数据都不可用。应用于要求数据读写性能快,但不要求有数据保护的场景。

RAID 1:条带化存储,对数据镜像,无校验。使用两组磁盘互作镜像,速度没有提高,但允许单个磁盘故障,数据可靠性高。应用于要求数据读性能高,数据有一定可靠性。如 数据库场景。

RAID 3:数据条带化读写,校验信息存放于专用硬盘。当 N + 1 个硬盘中的其中一个硬盘出现故障时,可通过校验盘恢复数据,具有安全性。校验过程中,校验盘压力大,就会出现故障,校验盘失效。数据写入较慢,读取快。

RAID 5:数据条带化、校验信息分布式存放。校验信息均匀分布在阵列所属的硬盘上,每块硬盘上既有数据信息,又有校验信息。数据写入读取相对较快。至少需要 3 块硬盘。

RAID 6:带有两种校验的独立磁盘结构。采用两种奇偶校验方法,需要至少 N +2(N>2)个硬盘构成阵列。一般用在数据可靠性和可用性要求比较高的场合。实现方式:
1.RAID 6 P+Q– 需要计算出两个校验数据 P 和 Q,当有两个数据丢失时,根据 P 和 Q 恢复出丢失的数据;

2.RAID 6 DP– 同样有两个相互独立的校验信息块,但是与 RAID 6 P,Q 不同的是,它的第二块校验信息是斜向的。

RAID 10:将镜像和条带进行组合的 RAID 级别,先进行 RAID 1 镜像然后再做 RAID 0。至少需要 4 块硬盘。
RAID 50:先进行 RAID 5,再进行 RAID 0。主要应用于高性能场景。至少需要 6 块硬盘。

小结

正文完
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