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新聞資訊

    么是RAID ?

    RAID ——Redundant Arrays of Inexpensive Disks,廉價冗余磁盤陣列,由數顆硬盤組成一個容錯陣列系統。服務器或存儲,硬盤都需要做RAID進行數據備份。



    使用RAID的好處:

    1、提供硬盤串接,將所有的硬盤組成一個虛擬的大硬盤

    2、可將資料切割成許多區塊,當讀取或寫入資料時以并行的方式對多顆硬盤進行存取動作,當硬盤顆數愈多時,愈能增加存取速度。

    3、通過鏡像或異或校驗提供硬盤容錯功能。

    常用 RAID 級別

    RAID 0

    RAID 1

    RAID 10

    RAID 3

    RAID 5

    RAID 0 條帶存儲(Striping)



    RAID0工作原理:又稱數據分條,即把數據分成若干相等大小的小塊,并把它們寫到陣列上不同的硬盤上,這種技術又稱“Stripping”(即將數據條帶化),數據分布在多個盤上,在讀寫時是以并行的方式對各硬盤同時進行操作。


    RAID0優點

    1、磁盤空間利用率最高

    2、在所有的級別中,RAID 0的速度是最快的

    RAID0 缺點

    1、無冗余功能,如果一個磁盤損壞,則所有的數據都無法使用

    2、不適合關鍵業務

    RAID0應用范圍

    1、媒體編輯

    2、圖像編輯

    3、需要高帶寬的應用

    RAID 0 條帶存儲(Striping)存儲數據工作模式




    RAID 1 鏡像/雙工(Mirroring/ Duplexing)



    RAID1工作原理:即每個工作盤都有一個鏡像盤,每次寫數據時必須同時寫入鏡像盤,讀數據時只從工作盤讀出,一旦工作盤發生故障立即轉入鏡像盤,從鏡像盤中讀出數據。當更換故障盤后,數據可以重構,恢復工作盤正確數據。

    RAID1優點

    1、數據安全性相對其它RAID級,是最好的。

    RAID1缺點

    1、磁盤利用率只有50%,是所有RAID上磁盤利用率最低的一個級別。

    RAID1應用范圍

    1、財務

    2、金融

    3、需要高數據可用性的應用

    RAID 1鏡像/雙工(Mirroring/ Duplexing)存儲數據工作模式



    RAID 10 (鏡像陣列條帶化)(RAID1+0)



    RAID 10 ,也稱為鏡像陣列條帶

    RAID 10工作原理:建立在RAID1 和RAID0 的基礎上而形成的。使用4、6、8.…塊磁盤, 每兩塊磁盤作RAID1,然后將形成的低級陣列重新組合作RAID0。

    RAID 10優點

    1、容錯能力強

    2、高性能

    RAID 10缺點

    1、磁盤利用率低

    RAID10應用范圍

    1、需高性能、高可用性的數據庫應用

    RAID 10 (鏡像陣列條帶化)存儲數據工作模式



    RAID 3 (條帶分布+專用盤校驗)



    RAID3工作原理:使用至少三塊硬盤配置,在其中的一塊硬盤上存貯專用的校驗數據,當某塊硬盤出現故障時,其它硬盤可以通過校驗數據將有故障的硬盤的數據重新恢復出來。

    特點:數據以位或字節的方式存于各盤(分散記錄在組內相同扇區的各個硬盤上)

    RAID3優點

    1、高可用性

    2、磁盤利用率較高(N-1)

    3、并行I/O傳輸,順序讀性能較高

    RAID3缺點

    1、校驗盤成為性能瓶頸

    2、每次讀寫牽動整個組,每次只能完成一次I/O

    RAID3應用范圍

    1、流媒體服務器

    2、圖像編輯

    3、視頻編輯

    RAID 3 (條帶分布+專用盤校驗)存儲數據工作模式




    RAID 5 (條帶技術+分布式校驗)



    RAID5工作原理:RAID5將所有校驗的數據分別存貯在所有的硬盤上,每一個硬盤的不同地方既存貯數據,也存貯校驗數據。當某塊硬盤出現故障時,其它硬盤可以通過校驗數據將故障的硬盤的數據重新恢復出來。

    RAID5優點

    1、高可用性

    2、磁盤利用率較高(N-1)

    3、隨機讀寫性能高

    RAID5缺點

    1、異或較驗影響存儲性能

    應用范圍

    1、文件及應用服務器

    2、數據庫服務器

    3、Web, E-mail, and News 服務器

    4、局域網服務器

    5、RAID5企業當中應用最廣

    RAID 5 (條帶技術+分布式校驗)存儲數據工作模式





    總結:



    其中RAID3與RAID5的區別為:RAID3更適合于順序存取,RAID5更適合于隨機存取。需要根據具體的應用情況決定使用那種RAID級別。



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    早上好,我的網工朋友。

    大家都知道,無論是企業級服務器還是個人計算機,數據的安全性和可用性都是至關重要的。

    然而,硬盤驅動器(HDD)和其他存儲介質并非萬無一失,隨著時間的推移,它們可能會出現故障,導致數據的丟失。

    為了解決這個問題,RAID(Redundant Array of Independent Disks)應運而生。

    RAID 通過將多個硬盤驅動器組合起來,不僅可以顯著提高數據的讀寫速度,還能通過不同的配置方式提供不同程度的數據冗余和保護。

    RAID 因其獨特的安全性已經成為數據存儲領域不可或缺的一部分,但很多朋友還是對RAID的不同級別比較模糊,今天就來說說這些不同級別的不同情況,連帶著如何選擇配置也給你一文講清楚。


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    01 什么是 RAID?

    RAID(Redundant Array of Independent Disks)是一種通過將多個物理硬盤驅動器組合成一個邏輯單元來提高存儲性能和/或數據冗余的技術。

    最初的概念是將多個相對便宜的小型磁盤組成一個陣列來替代大型昂貴的磁盤,從而實現成本效益和性能的雙重提升。


    01 AID 的主要目標與優點

    RAID 技術的主要目標有兩個方面:性能提升和數據保護。

    這兩個目標通過不同的 RAID 級別得以實現,每個級別都有其獨特的特點和應用場景。下面是一些常見的優點:

    性能提升:通過并行處理讀寫操作,RAID 可以顯著提高數據傳輸速率。例如,在 RAID 0 中,數據被分割成塊并同時寫入所有磁盤,從而極大地提高了寫入速度。對于讀取操作,由于數據分布在多個磁盤上,因此也可以同時從各個磁盤讀取數據,提高了整體的讀取速度。

    數據保護:RAID 提供了多種方式來保護數據免受硬盤故障的影響。例如,RAID 1 使用鏡像技術,將數據同時寫入兩個或多個磁盤,這樣即使其中一個磁盤出現故障,數據仍然可以從其他磁盤恢復。而 RAID 5 和 RAID 6 則使用奇偶校驗信息,這種技術允許在磁盤發生故障時重建丟失的數據。

    高可用性:通過數據冗余,RAID 可以確保即使在部分磁盤發生故障的情況下,系統仍然可以繼續運行,從而提供了高可用性。

    可擴展性:RAID 技術使得用戶可以通過增加磁盤數量來擴展存儲容量,同時保持原有的性能和數據保護水平。

    成本效益:相較于使用單個大容量且價格昂貴的磁盤,使用多個較小且較便宜的磁盤構建 RAID 陣列通常更具成本效益。

    這些優點使得 RAID 成為了許多高性能計算環境、關鍵業務系統以及數據中心和云服務中不可或缺的一部分。


    02 RAID 的適用場景

    高性能計算環境:如科學計算、視頻編輯等需要高速數據訪問的應用。

    數據中心和云服務:為了保證高可用性和數據持久性。


    02 RAID 0 - Striping

    RAID 0(條帶化)是一種沒有冗余保護的數據存儲方式,它通過將數據均勻分布到多個物理硬盤上來提高存儲系統的讀寫性能。

    這種配置通常用于那些對性能要求極高但對數據冗余不那么敏感的應用場景。


    01 工作原理

    在 RAID 0 中,數據被分割成小塊,并行地寫入到陣列中的所有磁盤上。

    由于數據是在多個磁盤上并行處理的,因此讀寫操作的速度得到了顯著提升。

    RAID 0 不提供任何形式的數據冗余或錯誤校驗機制。


    02 性能特點

    • 讀寫性能:由于數據被并行地分散到多個磁盤上,因此 RAID 0 提供了極高的讀寫性能。
    • 延遲降低:并行處理減少了數據訪問的延遲,提高了整體響應速度。
    • 連續數據訪問優化:對于連續數據訪問模式特別有效,如視頻流或大文件傳輸。


    03 缺點與注意事項

    • 數據安全性:RAID 0 不提供任何冗余,一旦陣列中的任何一個磁盤發生故障,整個陣列的數據都會丟失。
    • 故障恢復:沒有內置的故障恢復機制,必須依賴外部備份來恢復數據。
    • 硬件要求:通常需要專門的 RAID 控制器來支持并行處理。
    • 維護成本:為了確保數據安全,需要定期備份和檢查磁盤健康狀況。


    03 RAID 1 - Mirroring

    RAID 1 是一種數據冗余技術,通過在兩個或多個磁盤上創建數據的完全復制(鏡像),從而提供數據保護。

    這種配置通常用于那些對數據保護和高可用性有嚴格要求的應用場景。


    01 工作原理

    在 RAID 1 中,數據被同時寫入到兩個或更多的磁盤上,形成一個完全相同的副本。

    這種鏡像確保了即使一個磁盤發生故障,另一個磁盤上的數據仍然可用。

    當一個磁盤故障時,系統可以立即切換到另一個磁盤繼續工作,無需手動干預。


    02 性能特點

    • 讀取性能:由于數據可以在多個磁盤上讀取,RAID 1 可以提高讀取性能。
    • 寫入性能:寫入性能可能會受限,因為數據需要同時寫入到所有的鏡像磁盤上。
    • 數據安全性:提供了非常高的數據安全性,因為即使一個磁盤故障,數據也不會丟失。


    03 缺點與注意事項

    • 存儲效率:RAID 1 的存儲效率較低,因為一半以上的磁盤空間用于冗余。
    • 成本:需要額外的磁盤來實現冗余,增加了硬件成本。
    • 性能限制:寫入性能可能不如其他 RAID 級別,尤其是在寫入密集型應用中。
    • 擴展性:當需要增加容量時,需要替換整個鏡像組,而不是僅僅添加新的磁盤。


    04 RAID 5 - Distributed Parity

    RAID 5 是一種通過在多個磁盤上分布數據和奇偶校驗信息來提供數據保護和性能提升的存儲技術。

    這種配置在犧牲一部分存儲空間的情況下,提供了對單個磁盤故障的容錯能力。


    01 工作原理

    數據被分割成塊并分布到所有磁盤上。

    奇偶校驗信息被分布到所有磁盤上,以確保即使有一個磁盤發生故障也能重建數據。

    RAID 5 可以容忍單個磁盤故障而不會導致數據丟失。


    02 性能特點

    • 讀取性能:由于數據和奇偶校驗信息分布在所有磁盤上,因此讀取性能得到增強。
    • 寫入性能:寫入性能通常受到奇偶校驗計算的影響,特別是對于小文件的頻繁寫入。
    • 數據安全性:提供了一定程度的數據安全性,能夠防止因單個磁盤故障導致的數據丟失。


    03 缺點與注意事項

    • 存儲效率:至少需要三個磁盤來構建 RAID 5 陣列,且其中一個磁盤的空間用于存儲奇偶校驗信息。
    • 性能瓶頸:在寫入密集型應用中,奇偶校驗的計算可能會成為性能瓶頸。
    • 重建時間:當一個磁盤發生故障時,重建過程可能需要較長時間,這期間陣列處于較脆弱的狀態。
    • 雙盤故障風險:如果在重建過程中又有一個磁盤發生故障,可能導致數據丟失。


    05 RAID 6 - Distributed Double Parity

    RAID 6 是一種通過在多個磁盤上分布數據和兩份獨立的奇偶校驗信息來提供數據保護和性能提升的存儲技術。

    這種配置在犧牲部分存儲空間的情況下,提供了對兩個磁盤故障的容錯能力。


    01 工作原理

    數據被分割成塊并分布到所有磁盤上。

    兩份獨立的奇偶校驗信息被分布到所有磁盤上,通常是一份垂直奇偶校驗(P)和一份水平奇偶校驗(Q),以確保即使有兩個磁盤發生故障也能重建數據。

    RAID 6 可以容忍兩個磁盤故障而不會導致數據丟失。


    02 性能特點

    • 讀取性能:由于數據和奇偶校驗信息分布在所有磁盤上,因此讀取性能得到增強。
    • 寫入性能:寫入性能通常受到雙重奇偶校驗計算的影響,尤其是對于小文件的頻繁寫入。
    • 數據安全性:提供了更高的數據安全性,能夠防止因兩個磁盤故障導致的數據丟失。


    03 缺點與注意事項

    • 存儲效率:至少需要四個磁盤來構建 RAID 6 陣列,且其中兩個磁盤的空間用于存儲奇偶校驗信息。
    • 性能瓶頸:在寫入密集型應用中,雙重奇偶校驗的計算可能會成為性能瓶頸。
    • 重建時間:當一個磁盤發生故障時,重建過程可能需要較長時間,這期間陣列處于較脆弱的狀態。
    • 成本:由于需要額外的磁盤空間用于奇偶校驗,因此構建 RAID 6 的成本較高。


    06 RAID 10 - Mirroring and Striping

    RAID 10(有時也被稱作 RAID 1+0 或 RAID 0+1)是一種結合了鏡像(RAID 1)和條帶化(RAID 0)兩種技術的存儲配置。

    這種配置提供了高性能和數據冗余,同時保持了較高的存儲效率。


    01 工作原理

    首先創建一對或多對鏡像磁盤,每對磁盤包含相同的數據。

    然后將這些鏡像對條帶化,即數據被分割成小塊,并行地寫入到所有鏡像對中。

    每個鏡像對提供冗余,而條帶化則提高了讀寫性能。


    02 性能特點

    • 讀取性能:由于數據被并行讀取,讀取性能非常高。
    • 寫入性能:寫入性能也得到提升,盡管寫入到多個鏡像對可能會稍微降低性能。
    • 數據安全性:每個鏡像對提供冗余,因此即使一個磁盤發生故障,數據仍然可以被恢復。


    03 缺點與注意事項

    • 存儲效率:RAID 10 至少需要四個磁盤,且每個鏡像對中的一半磁盤空間用于冗余。
    • 成本:由于需要額外的磁盤來實現冗余,因此構建 RAID 10 的成本較高。
    • 維護復雜性:相比其他 RAID 級別,RAID 10 的管理和維護更加復雜。
    • 重建時間:當一個磁盤發生故障時,重建過程可能需要較長時間,這期間陣列處于較脆弱的狀態。


    07 RAID 50 - Striping with Distributed Parity

    RAID 50(有時也被稱作 RAID 5+0)是一種結合了條帶化(RAID 0)和分布式奇偶校驗(RAID 5)兩種技術的存儲配置。

    這種配置提供了高性能和數據冗余,同時保持了較高的存儲效率。


    01 工作原理

    首先創建多個 RAID 5 子陣列,每個子陣列使用分布式奇偶校驗來提供冗余。

    然后將這些 RAID 5 子陣列條帶化,即將數據分割成小塊,并行地寫入到所有子陣列中。

    每個 RAID 5 子陣列提供冗余,而條帶化則提高了讀寫性能。


    02 性能特點

    • 讀取性能:由于數據被并行讀取,讀取性能非常高。
    • 寫入性能:寫入性能也得到提升,但由于需要計算奇偶校驗,可能會有所下降。
    • 數據安全性:每個 RAID 5 子陣列提供冗余,因此即使在一個子陣列中有一個磁盤發生故障,數據仍然可以被恢復。


    03 缺點與注意事項

    • 存儲效率:RAID 50 至少需要六個磁盤,且每個 RAID 5 子陣列中至少有一個磁盤的空間用于奇偶校驗。
    • 成本:由于需要額外的磁盤來實現冗余,因此構建 RAID 50 的成本較高。
    • 管理復雜度:相比其他 RAID 級別,RAID 50 的管理和維護更加復雜。
    • 重建時間:當一個磁盤發生故障時,重建過程可能需要較長時間,這期間陣列處于較脆弱的狀態。
    • 雙盤故障風險:雖然每個 RAID 5 子陣列可以容忍一個磁盤故障,但如果在一個子陣列中發生雙盤故障,則該子陣列的數據將丟失


    08 RAID 60 - Striping with Double Distributed Parity

    RAID 60(有時也被稱作 RAID 6+0)是一種結合了條帶化(RAID 0)和雙重分布式奇偶校驗(RAID 6)兩種技術的存儲配置。

    這種配置提供了高性能和數據冗余,同時保持了較高的存儲效率。


    01 工作原理

    首先創建多個 RAID 6 子陣列,每個子陣列使用兩份獨立的奇偶校驗信息來提供冗余。

    然后將這些 RAID 6 子陣列條帶化,即將數據分割成小塊,并行地寫入到所有子陣列中。

    每個 RAID 6 子陣列提供冗余,而條帶化則提高了讀寫性能。


    02 性能特點

    • 讀取性能:由于數據被并行讀取,讀取性能非常高。
    • 寫入性能:寫入性能也得到提升,但由于需要計算雙重奇偶校驗,可能會有所下降。
    • 數據安全性:每個 RAID 6 子陣列提供冗余,因此即使在一個子陣列中有兩個磁盤發生故障,數據仍然可以被恢復。


    03 缺點與注意事項

    • 存儲效率:RAID 60 至少需要八個磁盤,且每個 RAID 6 子陣列中至少有兩個磁盤的空間用于奇偶校驗。
    • 成本:由于需要額外的磁盤來實現冗余,因此構建 RAID 60 的成本較高。
    • 管理復雜度:相比其他 RAID 級別,RAID 60 的管理和維護更加復雜。
    • 重建時間:當一個磁盤發生故障時,重建過程可能需要較長時間,這期間陣列處于較脆弱的狀態。
    • 多盤故障風險:雖然每個 RAID 6 子陣列可以容忍兩個磁盤故障,但如果在一個子陣列中發生超過兩個磁盤故障,則該子陣列的數據將丟失。


    09 RAID 選擇建議


    01 考慮因素

    • 確定應用需求:分析你的應用是否側重于讀取還是寫入,是否需要高可用性或高冗余。
    • 評估存儲需求:考慮存儲空間的總需求以及可用的磁盤數量。
    • 權衡成本與性能:評估成本預算以及對性能的需求。
    • 考慮數據安全:確定數據的重要性以及是否需要冗余來防止數據丟失。
    • 評估維護能力:考慮是否有足夠的技術支持來維護所選的 RAID 配置。


    02 如何選擇

    如果你的應用程序需要高性能,RAID 0 或 RAID 10 可能是較好的選擇。

    對于需要高度數據保護的應用,RAID 1、RAID 5、RAID 6 或 RAID 10 都提供了不同程度的冗余。

    RAID 5 和 RAID 6 提供了相對較好的性價比,犧牲一個或兩個磁盤的空間換取冗余。

    簡單的配置如 RAID 1 或 RAID 0 更易于管理,而 RAID 5、RAID 6 或 RAID 10 則需要更復雜的管理和維護。


    原創:老楊丨11年資深網絡工程師,更多網工提升干貨,請關注公眾號:網絡工程師俱樂部

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