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RAID阵列的原理

RAID是“Redundant Array of Independent Disks”的缩写,中文意思独立磁盘冗余阵列,早期又称“Redundant Array of Inexpensive Disks”廉价磁盘冗余阵列,由美国加州伯克利分校的D.A.Patterson教授在1988年提出。
简单的说,RAID是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同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冗余的技术。组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别(RAID Levels)。了解更多相关RAID阵列信息,请联系我们互盾数据恢复中心工程师
数据冗余的功能是在用户数据一旦发生损坏后,利用冗余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。
RAID的采用为存储系统(或者服务器的内置存储)带来巨大利益,其中提高传输速率和提供容错功能是最大的优点。
RAID 0:条带化结构
RAID 0:以条带形式将RAID组的数据均匀分布在各个硬盘中,因此具有很高的数据传输率。它没有数据冗余,尽管不占用CPU资源,但并不能算是真正的RAID结构。RAID 0只是单纯地提高性能,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。因此,RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合。

RAID 1:镜象结构
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,100%的数据冗余。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的成本比较高,其硬盘空间利用率只有1/2。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,提供了很高的数据安全性和可用性。最小磁盘数2个。

RAID5:分布式奇偶校验的独立磁盘结构
RAID5:RAID5实际是由RAID3所衍生而来的技术。而RAID3可以看作是RAID0的一种扩展,它也是把数据分块存放在各个硬盘中的,不过为了增加数据的安全性,RAID3又另外接一块硬盘存放数据奇偶校验信息,由于在存取的时候要进行数据的奇偶校验,所以RAID3的工作速度比RAID0要慢一些,如果存储数据的硬盘发生损坏,可利用校验盘上的校验信息恢复数据,不过如果校验盘也损坏,就无法恢复数据了。RAID5则针对RAID所存在的安全隐患,将数据奇偶校验信息均匀分布在各数据硬盘上,硬盘同时保存数据和校验信息,这样就不用担心校验盘损坏所带来的数据安全问题,RAID 5是最常用的RAID方式之一。最小磁盘数3个。

RAID6:带有两种分布存储的奇偶校验的独立磁盘结构
RAID 6:与RAID 5相比,RAID 6增加了第二个独立的奇偶校验信息块,能够允许两个硬盘同时失效,数据的可靠性非常高。但目前RAID 6还没有统一的标准,各家公司的实现方式都有所不同。相较于RAID5,磁盘的利用率更低,且出现硬盘失效时,RAID重建时对系统性能影响更大、重建时间,因此实际应用比较少。最少磁盘数4个。

常用RAID的比较

RAID级别  RAID 0 RAID 1  RAID 3 RAID 5 RAID 10  RAID 0+1
别名 条带 镜像 专用奇偶位条带 分布奇偶位条带  镜像阵列条带 条带阵列镜像
容错性  无
冗余类型  无 复制 奇偶校验 奇偶校验 复制 复制
热备盘选项  有  有  有
读性能 一般
随机写性能 最低 一般 一般
连续写性能 一般 一般
最小硬盘数  2块 2块 3块 3块 4块 4块
可用容量 N * 单块硬盘容量,N为RAID组成员数量,一般不大于16 (N /2) * 单块硬盘容量, N为RAID组成员数量,一般不大于16 (N -1) * 单块硬盘容量,  N为RAID组成员数量,一般不大于16 (N -1) *单块硬盘容量, N为RAID组成员数量,一般不大于16 (N /2) * 单块硬盘容量, N为RAID组成员数量,一般不大于16 (N /2) * 单块硬盘容量,  N为RAID组成员数量,一般不大于16
典型应用环境  迅速读写,安全性要求不高,如图形工作站等 随机数据写入,安全性要求高,如服务器、数据库存储领域  连续数据传输,安全性要求高,如视频编辑、大型数据库等  随机数据传输,安全性要求高,如金融、数据库、存储等 数据量大,安全性要求高,如银行、金融等领域 高性能和高安全性,如视频服务器
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