RAID全面解析

RAID0到RAID6全解析

 

   RAID是通过磁盘阵列与数据条块化方法相结合, 以提高数据可用率的一种结构。IBM早于1970年就开始研究此项技术 。RAID 可分为RAID级别1到RAID级别6, 通常称为： RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3,RAID4,RAID 5,RAID6。每一个RAID级别都有自己的强项和弱项. “奇偶校验”定义为用户数据的冗余信息, 当硬盘失效时, 可以重新产生数据。

    RAID 0： RAID 0 并不是真正的RAID结构, 没有数据冗余。 RAID 0 连续地分割数据并并行地读/写于多个磁盘上。 因此具有很高的数据传输率。 但RAID 0在提高性能的同时,并没有提供数据可靠性,如果一个磁盘失效, 将影响整个数据.因此RAID 0 不可应用于需要数据高可用性的关键应用。

    RAID 1： RAID 1通过数据镜像实现数据冗余, 在两对分离的磁盘上产生互为备份的数据。 RAID 1可以提高读的性能,当原始数据繁忙时, 可直接从镜像拷贝中读取数据.RAID 1是磁盘阵列中费用最高的, 但提供了最高的数据可用率。当一个磁盘失效, 系统可以自动地交换到镜像磁盘上, 而不需要重组失效的数据。

    RAID0+1：正如其名字一样RAID01是RAID 0和RAID 1的组合形式；RAID 10则是RAID1和RAID0的组合形式。RAID10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。
     RAID 2： 从概念上讲, RAID 2 同RAID 3类似, 两者都是将数据条块化分布于不同的硬盘上, 条块单位为位或字节。然而RAID 2 使用称为“加重平均纠错码”的编码技术来提供错误检查及恢复。这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息, 使得RAID 2技术实施更复杂。 因此,在商业环境中很少使用。

    RAID 3：不同于RAID 2, RAID 3使用单块磁盘存放奇偶校验信息。 如果一块磁盘失效, 奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据。 如果奇偶盘失效,则不影响数据使用。RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率, 但对于随机数据, 奇偶盘会成为写操作的瓶颈。

    RAID 4： 同RAID 2, RAID 3一样, RAID 4, RAID 5也同样将数据条块化并分布于不同的磁盘上, 但条块单位为块或记录。 RAID 4使用一块磁盘作为奇偶校验盘, 每次写操作都需要访问奇偶盘, 成为写操作的瓶颈。 在商业应用中很少使用。

    RAID 5：RAID 5没有单独指定的奇偶盘, 而是交叉地存取数据及奇偶校验信息于所有磁盘上。 在RAID5 上, 读/写指针可同时对阵列设备进行操作, 提供了更高的数据流量。 RAID 5更适合于小数据块,随机读写的数据.RAID 3与RAID 5相比, 重要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输,需涉及到所有的阵列盘。而对于RAID 5来说, 大部分数据传输只对一块磁盘操作, 可进行并行操作。在RAID 5中有“写损失”, 即每一次写操作,将产生四个实际的读/写操作, 其中两次读旧的数据及奇偶信息, 两次写新的数据及奇偶信息。

    RAID 6：RAID 6 与RAID 5相比,增加了第二个独立的奇偶校验信息块。 两个独立的奇偶系统使用不同的算法, 数据的可靠性非常高. 即使两块磁盘同时失效,也不会影响数据的使用。 但需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间,相对于RAID 5有更大的“写损失”。RAID 6 的写性能非常差, 较差的性能和复杂的实施使得RAID 6很少使用。
 
磁盘阵列，需要阵列卡将硬盘连接在一起。也可以将硬盘直接插在主板上，组建软阵列。

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，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。至少需要2个驱动器组建。

RAID 1：它是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。当一个磁盘失效时，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。至少需要2个驱动器组建。

RAID 01/10:根据组合分为RAID 10和RAID 01，实际是将RAID 0和RAID1标准结合的产物，在连续地以位或字节为单位分割数据并且并行读/写多个磁盘的同时，为每一块磁盘作磁盘镜像进行冗余。它的优点是同时拥有RAID 0的超凡速度和RAID 1的数据高可靠性，但是CPU占用率同样也更高，而且磁盘的利用率比较低。RAID 1+0是先镜射再分区数据，再将所有硬盘分为两组，视为是RAID 0的最低组合，然后将这两组各自视为RAID 1运作。RAID 0+1则是跟RAID 1+0的程序相反，是先分区再将数据镜射到两组硬盘。它将所有的硬盘分为两组，变成RAID 1的最低组合，而将两组硬盘各自视为RAID 0运作。性能上，RAID 0+1比RAID 1+0有着更快的读写速度。可靠性上，当RAID 1+0有一个硬盘受损，其余三个硬盘会继续运作。RAID 0+1 只要有一个硬盘受损，同组RAID 0的另一只硬盘亦会停止运作，只剩下两个硬盘运作，可靠性较低。因此，RAID10远较RAID 01常用，零售主板绝大部份支持RAID0/1/5/10，但不支持RAID 01。

至少需要4个驱动器组建。

RAID 2：将数据条块化地分布于不同的硬盘上，条块单位为位或字节，并使用称为“加重平均纠错码（汉明码）”的编码技术来提供错误检查及恢复。

RAID 3：它同RAID 2非常类似，都是将数据条块化分布于不同的硬盘上，区别在于RAID 3使用简单的奇偶校验，并用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块磁盘失效，奇偶盘及其他数据盘可以重

新产生数据；如果奇偶盘失效则不影响数据使用。RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据来说，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。

至少需要3个驱动器组建。

RAID 5：RAID 5不单独指定的奇偶盘，而是在所有磁盘上交叉地存取数据及奇偶校验信息。在RAID 5上，读/写指针可同时对阵列设备进行操作，提供了更高的数据流量。RAID 5更适合于小数据块和随机读写的数据。RAID 3与RAID 5相比，最主要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输就需涉及到所有的阵列盘；而对于RAID 5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，并可进行并行操作。在RAID 5中有“写损失”，即每一次写操作将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。

至少需要3个驱动器组建。

RAID 50：RAID50是RAID5与RAID0的结合。此配置在RAID5的子磁盘组的每个磁盘上进行包括奇偶信息在内的数据的剥离。每个RAID5子磁盘组要求三个硬盘。RAID50具备更高的容错能力，因为它允许某个组内有一个磁盘出现故障，而不会造成数据丢失。而且因为奇偶位分部于RAID5子磁盘组上，故重建速度有很大提高。优势：更高的容错能力，具备更快数据读取速率的潜力。需要注意的是：磁盘故障会影响吞吐量。故障后重建信息的时间比镜像配置情况下要长。

至少需要6个驱动器组建。

每个企业对数据的管理有不同的要求，并且对成本也有一定的控制。对于硬盘阵列的了解，有助于选择最合适的硬盘阵列级别，以最安全高效的方式组建阵列。

本文转自：https://wenku.baidu.com/view/a2eb2c1d11a6f524ccbff121dd36a32d7375c756.html