目前常用的raid技术解读

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RAID技术解读

1、什么是RAID ？

RAID的全称（Redundant Array of inexpensive Disks廉价磁盘冗余阵列），而在我们的现实生活之中我们会发现磁盘并不廉价，所以我们现在也称之为独立磁盘冗余阵列。1988年由加利福尼亚大学伯克利分校（University of California-Berkeley） “A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”,多个磁盘合成一个“阵列”来提供更好的性能、冗余，或者两者都提供。

 

2、RAID功能实现

提高IO能力,磁盘并行读写

提高耐用性,磁盘冗余算法来实现

3、RAID实现的方式
外接式磁盘阵列：通过扩展卡提供适配能力

内接式RAID：主板集成RAID控制器，安装OS前在BIOS里配置

软件RAID：通过OS实现，比如：群晖的NAS

 

4、RAID级别

Raid技术主要包含Raid 0～Raid 50等数个级别，它们的侧重点各不相同，常见的级别有RAID0 1 2 3 4 5 6 7 (及10、01、50等组合级别)。

目前常用的有（RAID-0, RAID-1, RAID-5, RAID-10, RAID-50）

 

RAID 0

RAID0以条带的形式将数据均匀的分布在阵列上的各个磁盘之上。

是一种简单的、无数据校验的数据条带化技术。

                                                

• 性能：具备高读写性能

• 冗余：无冗余技术，一旦数据损坏，将无法恢复

• 磁盘利用率：100% 的高存储空间利用率

• 至少需要硬盘数：2N

• 允许坏硬盘数：允许坏0块磁盘

• 适应领域：一般适用于对性能要求严格但对数据安全性和可靠性不高的应用，如视频、音频存储、临时数据缓存空间等

• 优点：低成本、高读写性能、 100% 的高存储空间利用率 不存在校验、不会占用太多的CPU;设计、使用和配置比较简单

• 缺点：无冗余，一旦数据损坏，将无法恢复

 

RAID 1

RAID1 称为镜像，它将数据完全一致地分别写到工作磁盘和镜像磁盘

RAID1 在数据写入时，响应时间会有所影响，但是读数据的时候没有影响。

RAID1 提供了最佳的数据保护，一旦工作磁盘发生故障，系统自动从镜像磁盘读取数据，不会影响用户工作

                                         

 

• 性能：读性能提升、写性能略有下降

• 冗余：有冗余 技术 一旦工作磁盘发生故障，系统自动从镜像磁盘读取数据

• 磁盘利用率：50%

• 至少需要硬盘数：2N

• 允许坏硬盘数：允许坏1块磁盘

• 适应领域：财务、金融等高可用、高安全的数据存储环境

• 优点：具有100%的数据冗余，提供最高的数据安全保障，理论上可以实现2倍的读取效率，设计和使用也比较简单;

• 缺点：开销大，磁盘空间的利用率只有50%，在写操作方面性能并没有提升

 

RAID 5

RAID 5与RAID 4 相似，在此基础上做了改进，区别在于校验数据交叉分布在阵列中的所有磁盘上，而没有采用专门的校验磁盘。

RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高，存储成本相对较低

 

                        

• 性能：读、写性能提升

• 冗余：有冗余技术 当RAID 5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据
  

• 磁盘利用率：(N-1)/N

• 至少需要硬盘数：3N

• 允许坏硬盘数：允许多1块磁盘损坏

• 优点：一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案

• 缺点：坏盘时另外2块需要重新计算还原坏盘数据

 

RAID 6

RAID 6 是在 RAID 5 的基础上为了进一步增强数据保护而设计的一种 RAID 方式，它可以看作是一种扩展的 RAID5 ，因此它的工作模式与RAID 5有异曲同工之妙，不同的是RAID 5将校验码写入到一个驱动器里面，而RAID 6将校验码写入到两个驱动器里面，这样就增强了磁盘的容错能力。

RAID 6强大之处在于它允许同时出现两个磁盘失效时，阵列仍能够继续工作，不会发生数据丢失

RAID 6 具有快速的读取性能、更高的容错能力。但是，它的成本要高于 RAID 5 许多，写性能也较差，并有设计和实施非常复杂。因此， RAID 6 很少得到实际应用

 

                      

 

 

• 性能：读性能提升、写性能较差

• 冗余：有冗余技术  同时出现两个磁盘失效时，阵列仍能够继续工作，不会发生数据丢失

• 磁盘利用率：(N-2)/N

• 至少需要硬盘数：4N

• 允许坏硬盘数：允许坏2块磁盘

• 适应领域：主要用于对数据安全等级要求非常高的场合

• 优点：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

• 缺点：相对可以利用的空间减少很多

 

RAID 10

RAID 10是DAID 1+RAID 0的结合，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，也被称为镜像阵列条带。

 

                  

先做RAID1，然后再做RAID0，因此Raid 10允许坏多个盘，只要不是一对磁盘坏就OK，应用最为广泛。

 

 

• 性能：读写性能提升

• 冗余：有冗余技术  允许坏多个盘，只要不是一对磁盘坏就OK

• 磁盘利用率：50%

• 至少需要硬盘数：4N

• 允许坏硬盘数：允许坏多个盘，但不能是同一组镜像

• 优点：同时拥有RAID 0的超凡速度和RAID 1的数据高可靠性

• 缺点：CPU占用率高，而且磁盘的利用率只有50%

 

RAID 01

RAID 10是DAID 0+RAID 1的结合 它先用两块磁盘建立镜像，然后再在镜像内部做条带化。是存储性能和数据安全兼顾的方案

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

                       

先做两个RAID 0，然后再做RAID 1，因此RAID 01，允许坏多个盘，但只能坏在同一个RAID 0中，不允许两个RAID 0都有坏盘

 

 

• 性能：读写性能提升

• 冗余：有冗余技术  允许坏多个盘，但只能坏在同一个RAID 0中，不允许两个RAID 0都有坏盘

• 磁盘利用率：50%

• 至少需要硬盘数：4N

• 允许坏硬盘数：允许坏多个盘，但不能是同一组镜像

• 适应领域：银行、金融、商业超市、仓储库房、各种档案管理等

• 优点：数据的100%备份提供数据安全保障

• 缺点：存储成本高、而且磁盘的利用率只有50%

 

RAID 50

RAID 50提供可靠的数据存储和优秀的整体性能，并支持更大的卷尺寸。即使两个物理磁盘发生故障（每个阵列中一个），数据也可以顺利恢复过来。

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。

            

 

          多块磁盘先实现RAID5,再组合成RAID0

• 性能：读写性能提升

• 冗余：有冗余技术  即使两个物理磁盘发生故障（每个阵列中一个），数据也可以顺利恢复过来。

• 磁盘利用率：50%

• 至少需要硬盘数：6N

• 允许坏硬盘数：允许两个物理磁盘发生故障（每个阵列中一个）

• 优点：更高的容错能力，具备更快数据读取速率的潜力

• 缺点：价格过于昂贵 成本高 故障后重建信息的时间比镜像配置情况下要长

 RAID总结

对RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10、RAID 01分析比较

 

 

 

 

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