独立冗余磁盘阵列
Redundant Array of Independent Disks的,翻译成中文意思是“独立磁盘冗余阵列”,有时也简称磁盘阵列(Disk Array)。
简单的说,RAID是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同的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备份技术。组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别(RAID Levels)。数据备份的功能是在用户数据一旦发生损坏后,利用备份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。在用户看起来,组成的磁盘组就像是一个硬盘,用户可以对它进行分区,格式化等等。总之,对磁盘阵列的操作与单个硬盘一模一样。不同的是,磁盘阵列的存储速度要比单个硬盘高很多,而且可以提供自动数据备份。
RAID技术特点
RAID技术的三大特点:一是增加存储空间,二是提高了速度、三是安全,由于这三项优点,RAID技术早期被应用于高级服务器中的SCSI接口的硬盘系统中,随着近年计算机技术的发展,PC机的CPU的速度已进入GHz 时代。IDE接口的硬盘也不甘落后,相继推出了ATA66和ATA100硬盘。这就使得RAID技术被应用于中低档甚至个人PC机上成为可能。RAID通常是由在硬盘阵列塔中的RAID控制器或电脑中的RAID卡来实现的。
RAID 的优点
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通过同时使用多个磁盘,提高了传输速率。RAID通过在多个磁盘上同时存储和读取数据来大幅提高存储系统的数据吞吐量(Throughput)。在RAID中,可以让很多磁盘驱动器同时传输数据,而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器,所以使用RAID可以达到单个磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率。这也是RAID最初想要解决的问题。因为当时CPU的速度增长很快,而磁盘驱动器的数据传输速率无法大幅提高,所以需要有一种方案解决二者之间的矛盾。RAID最后成功了。
通过数据校验,RAID可以提供容错功能。这是使用RAID的第二个原因,因为普通磁盘驱动器无法提供容错功能,如果不包括写在磁盘上的CRC(循环冗余校验)码的话。RAID容错是建立在每个磁盘驱动器的硬件容错功能之上的,所以它提供更高的安全性。在很多RAID模式中都有较为完备的相互校验/恢复的措施,甚至是直接相互的镜像备份,从而大大提高了RAID系统的容错度,提高了系统的稳定冗余性。
RAID级别
RAID技术经过不断的发展,现在已拥有了从 RAID 0 到 6 七种基本的RAID 级别。另外,还有一些基本RAID级别的组合形式,如RAID 10(RAID 0与RAID 1的组合),RAID 50(RAID 0与RAID 5的组合)等。不同RAID 级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本。
RAID级别主要细分如下:
Raid0:在若干磁盘上加载数据,没有奇偶性,没有冗余。比如两块硬盘做raid0,虚拟成一个硬盘,容量为两块硬盘容量之和.这是最常用的方案。
以间隔分布的方式将数据分配到磁盘上,可提供更快的访问速度,但并不能为数据提供更好的保护。
RAID1:运用磁盘映射也叫磁盘双工的方式,把数据写入各自硬盘相同的分区内,这样创建了一种自动备份,容量为两块硬盘容量之和的一半。存储成本较为昂贵。
对数据进行复制,并以镜像方式存在于不同的磁盘中,从而为提供良好的容错能力。
RAID2:使用错误检查方式在若干磁盘上写入数据。
RAID3:每次加载1bit数据,有一个专门的奇偶驱动器
以间隔分布的方式将数据分配到不同的磁盘上,并且以并行方式访问数据,从而提高数据的读写速度。该模式将校验位存储在独立的专用磁盘上,因而可以提供较好的容错性能。
RAID4:每次加载一部分数据,有一个专门的奇偶驱动器.
RAID5:在若干磁盘上加载数据和奇偶性.
将数据和校验位都以间隔分布的方式存储在所有的磁盘上,从而取得更好的负载平衡。该模式在增加数据读取速度的同时还可以有效地提高数据保护性能。
RAID3--6的级别数据安全性是不断提升的,同时存储成本也是不断提高,存储性能却有所降低,或者大幅度降低,因此目前来说实用性不是很强。
目前比较常见的是将不同层的RAID组合使用的方式,例如RAID 1 和0 (通常写作1+0)及RAID 0 和1 (通常写作0+1)。1+0 就是镜像式的间隔存储,而0+1则是间隔存储的镜像,虽然两者都是同样两种RAID级别的组合,但它们组合的结果却是完全不同的。
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