几个重要Raid概念:
-
校验方式用在 RAID 重建中从校验所保存的信息中重新生成丢失的内容。 RAID 5,RAID 6 基于校验。
-
条带化是将切片数据随机存储到多个磁盘。它不会在单个磁盘中保存完整的数据。如果我们使用2个磁盘,则每个磁盘存储我们的一半数据。
-
镜像被用于 RAID 1 和 RAID 10。镜像会自动备份数据。在 RAID 1 中,它会保存相同的内容到其他盘上。
-
热备份只是我们的服务器上的一个备用驱动器,它可以自动更换发生故障的驱动器。在我们的阵列中,如果任何一个驱动器损坏,热备份驱动器会自动用于重建 RAID。
-
块是 RAID 控制器每次读写数据时的最小单位,最小 4KB。通过定义块大小,我们可以增加 I/O 性能。
三、Raid级别
RAID有不同的级别,下面列举比较常用的模式:
-
RAID0 = 条带化
-
RAID1 = 镜像
-
RAID5 = 单磁盘分布式奇偶校验
-
RAID6 = 双磁盘分布式奇偶校验
-
RAID10 = 镜像 + 条带。(嵌套RAID)
Raid 0
RAID 0,无冗余无校验的磁盘阵列。数据同时分布在各个磁盘上,没有容错能力,读写速度在RAID中最快,但因为任何一个磁盘损坏都会使整个RAID系统失效,所以安全系数反倒比单个的磁盘还要低。一般用在对数据安全要求不高,但对速度要求很高的场合,如:大型游戏、图形图像编辑等。此种RAID模式至少需要2个磁盘,而更多的磁盘则能提供更高效的数据传输。
条带化有很好的性能。在RAID0(条带化)中数据将使用切片的方式被写入到磁盘。一半的内容放在一个磁盘上,另一半内容将被写入到另一个磁盘。
假设我们有2个磁盘驱动器,例如,如果我们将数据“TECMINT”写到逻辑卷中,“T”将被保存在第一盘中,“E”将保存在第二盘,'C'将被保存在第一盘,“M”将保存在第二盘,它会一直继续此循环过程。(LCTT 译注:实际上不可能按字节切片,是按数据块切片的。)
在这种情况下,如果驱动器中的任何一个发生故障,我们就会丢失数据,因为一个盘中只有一半的数据,不能用于重建 RAID。不过,当比较写入速度和性能时,RAID 0 是非常好的。创建 RAID 0(条带化)至少需要2个磁盘。如果你的数据是非常宝贵的,那么不要使用此 RAID 级别。
特点:
-
高性能。
-
RAID 0 中容量零损失。
-
零容错。
-
写和读有很高的性能。
Raid 1
RAID 1,镜象磁盘阵列。每一个磁盘都有一个镜像磁盘,镜像磁盘随时保持与原磁盘的内容一致。RAID1具有最高的安全性,但只有一半的磁盘空间被用来存储数据。主要用在对数据安全性要求很高,而且要求能够快速恢复被损坏的数据的场合。此种RAID模式每组仅需要2个磁盘。
镜像可以对我们的数据做一份相同的副本。假设我们有两个2TB的硬盘驱动器,我们总共有4TB,但在镜像中,但是放在RAID控制器后面的驱动器形成了一个逻辑驱动器,我们只能看到这个逻辑驱动器有2TB。
当我们保存数据时,它将同时写入这两个2TB驱动器中。创建 RAID 1(镜像化)最少需要两个驱动器。如果发生磁盘故障,我们可以通过更换一个新的磁盘恢复 RAID 。如果在 RAID 1 中任何一个磁盘发生故障,我们可以从另一个磁盘中获取相同的数据,因为另外的磁盘中也有相同的数据。所以是零数据丢失。
特点:
-
良好的性能。
-
总容量丢失一半可用空间。
-
完全容错。
-
重建会更快。
-
写性能变慢。
-
读性能变好。
-
能用于操作系统和小规模的数据库
Raid 5
RAID 5, 无独立校验盘的奇偶校验磁盘阵列。同样采用奇偶校验来检查错误,但没有独立的校验盘,而是使用了一种特殊的算法,可以计算出任何一个带区校验块的存放位置。这样就可以确保任何对校验块进行的读写操作都会在所有的RAID磁盘中进行均衡,既提高了系统可靠性也消除了产生瓶颈的可能,对大小数据量的读写都有很好的性能。为了能跨越数组里的所有磁盘来写入数据及校验码信息,RAID 5设定最少需要三个磁盘,因此在这种情况下,会有1/3的磁盘容量会被备份校验码占用而无法使用,当有四个磁盘时,则需要1/4的容量作为备份,才能让最坏情况的发生率降到最低。当磁盘的数目增多时,每个磁盘上被备份校验码占用的磁盘容量就会降低,但是磁盘故障的风险率也同时增加了,一但同时有两个磁盘故障,则无法进行数据恢复。
RAID 5多用于企业级。 RAID 5的以分布式奇偶校验的方式工作。奇偶校验信息将被用于重建数据。它从剩下的正常驱动器上的信息来重建。在驱动器发生故障时,这可以保护我们的数据。
假设我们有4个驱动器,如果一个驱动器发生故障而后我们更换发生故障的驱动器后,我们可以从奇偶校验中重建数据到更换的驱动器上。奇偶校验信息存储在所有的4个驱动器上,如果我们有4个 1TB 的驱动器。奇偶校验信息将被存储在每个驱动器的256G中,而其它768GB是用户自己使用的。单个驱动器故障后,RAID 5依旧正常工作,如果驱动器损坏个数超过1个会导致数据的丢失。
特点:
-
性能卓越
-
读速度将非常好。
-
写速度处于平均水准,如果我们不使用硬件 RAID 控制器,写速度缓慢。
-
从所有驱动器的奇偶校验信息中重建。
-
完全容错。
-
1个磁盘空间将用于奇偶校验。
-
可以被用在文件服务器,Web服务器,非常重要的备份中。
Raid 6
RAID 6和RAID 5相似但它有两个分布式奇偶校验。大多用在大数量的阵列中。我们最少需要4个驱动器,即使有2个驱动器发生故障,我们依然可以更换新的驱动器后重建数据
它比RAID 5慢,因为它将数据同时写到4个驱动器上。当我们使用硬件 RAID 控制器时速度就处于平均水准。如果我们有6个的1TB驱动器,4个驱动器将用于数据保存,2个驱动器将用于校验。
特点:
-
性能不佳。
-
读的性能很好。
-
如果我们不使用硬件 RAID 控制器写的性能会很差。
-
从两个奇偶校验驱动器上重建。
-
完全容错。
-
2个磁盘空间将用于奇偶校验。
-
可用于大型阵列。
-
用于备份和视频流中,用于大规模。
Raid 10
RAID 10可以被称为1 + 0或0 +1。它将做镜像+条带两个工作。在 RAID 10中首先做镜像然后做条带。在 RAID 01上首先做条带,然后做镜像。RAID 10比RAID 01好。
假设,我们有4个驱动器。当我逻辑卷上写数据时,它会使用镜像和条带的方式将数据保存到4个驱动器上。
如果我在 RAID 10 上写入数据“TECMINT”,数据将使用如下方式保存。首先将“T”同时写入两个磁盘,“E”也将同时写入另外两个磁盘,所有数据都写入两块磁盘。这样可以将每个数据复制到另外的磁盘。
同时它将使用 RAID 0 方式写入数据,遵循将“T”写入第一组盘,“E”写入第二组盘。再次将“C”写入第一组盘,“M”到第二组盘。
特点:
-
良好的读写性能。
-
总容量丢失一半的可用空间。
-
容错。
-
从副本数据中快速重建。
-
由于其高性能和高可用性,常被用于数据库的存储中。
下面附录几张参考表:
针对不同RAID 模式在实际运用中可以使用的磁盘空间分别有多少,在用列表举例说明:
所有Raid级别的一些特性: