高级磁盘管理之RAID

一、RAID的原理基础

RAID(Redundant Array of Independent Disks)是廉价磁盘冗余阵列技术的英文缩写,它的原理就是通过多个磁盘并行运行来提高整个计算机的I/O存储性能。

RAID的评判标准有如下三个:

①速度:读写速度的提升

②磁盘使用率:多磁盘的空间使用率

③冗余性: 能够支持几块磁盘损坏而不丢失数据

所以,基于以上三个评判标准,RAID分为很多种类,称之为RAID级别,现代RAID一共有7个级别,分别是RAID0~RAID6,但是常用的RAID级别主要是以下四种:

①RAID0:提高读写性能

②RAID1:提高读写性能、冗余性

③RAID5:提高读写性能、冗余性(允许1块硬盘发生故障)

④RAID6:提高读写性能、冗余性(运行2块硬盘发生故障)

下面我们就基于RAID的三个评判标准来看看常用的这四个RAID级别各自的特点

1.RAID0

RAID的工作原理就是通过多块硬盘并行运行来提高整个计算机的I/O存储性能。所以如果是RAID0这个级别,我们至少需要2块硬盘,在读写数据时,RAID0是通过将数据分开读写到多块硬盘的方式来提高读写性能的。我们可以通过下图来看看RAID0的工作原理

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RAID0至少需要两块硬盘,当使用RAID0时,我们在读写数据的时候是将数据分开读写到多块硬盘上,所以其读写速度是最快的,但是因为多块硬盘上保存了数据的一部分,所以当一块硬盘发生损坏时,其整个RAID的数据也就损坏了。

①空间利用率:所有硬盘空间之和

②性能:所有硬盘读写速度之和

③冗余能力:无

2.RAID1

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RAID1也是至少需要2块硬盘,在写数据的时候就不同于RAID0了,RAID1在写数据时会将数据复制到多块硬盘上,即每块硬盘都会保存该数据的一个备份,在读数据时,以提高冗余性。读的时候同时从多块硬盘上读取数据,以提高读的性能。

①空间利用率:所有磁盘中最小的那块(其实在使用RAID时,最好每块硬盘的大小及型号都一样)

②性能:读性能是所有硬盘之和,写性能有所减弱

③冗余能力:只要有一块硬盘正常,数据就正常

3.RAID5

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RAID5至少需要3块硬盘,RAID5与RAID0类似,读写数据的时候会将数据分布的读写到所有硬盘上。但是在写数据的时候RAID5会对数据进行奇偶校验运算,并将校验信息也保存在了硬盘上,所以即使我们其中一块硬盘发生了损坏,RAID5也能通过其他硬盘以及校验信息对数据进行恢复使用。但是如果2块或者2块以上的硬盘发生了损坏,整个数据也就损坏了。

①空间利用率:1-1/n

②性能:读性能接近RAID0,写性能相比RAID0要弱一些

③冗余能力:可以接受1块硬盘的损坏

4.RAID6

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RAID6至少需要4块硬盘,RAID6与RAID5相类似,读写数据的时候会将数据分布的读写到所有硬盘上。在写数据的时候RAID5会对数据进行奇偶校验运算,并将校验信息也保存在了硬盘上,但是RAID6会比RAID5多保存一份校验信息,所以RAID6的冗余性比RAID5就有所提升,可以允许2块硬盘发生损坏。

①空间利用率:1-2/n

②性能:读性能接近RAID5,写性能相比RAID5还要弱一些

③冗余能力:可以接受2块硬盘的损坏

以上四种RAID级别是我们最常用的四种级别,对于个人PC机来说,可能我们最需要提高的是硬盘存储性能,所以基本上使用的是RAID0,其读写性能得到了最大的提高,但是其冗余性为0,当硬盘发生损坏时,数据也就损坏了。而在生产环境下的服务器,使用的最多是RAID5或者RAID6,其即提供了读写性能,也提供了冗余性。RAID1通常会对于那些对数据准确性要求及其严格的场合才会使用。

我们来总结一下这4个常用的RAID级别各自的优缺点:

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RAID的实现有两种方式:软件RAID和硬件RAID

①软件RAID

通过系统功能或者RAID软件来实现RAID,没有独立的硬件和接口,需要占用一定的系统资源(CPU、硬盘接口速度),并且受到操作系统稳定性的影响

②硬件RAID

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