Linux进阶文件系统管理之RAID
RAID
1、引言
RAID全称Redundant Arrays of Inexpensive Disks
/ Redundant Arrays of Independent Disks
,即独立冗余磁盘阵列。RAID可以通过相关技术(软件/硬件),将多个较小的磁盘整合成为一个较大的磁盘整体,而且能从某些方面提高数据的读写及数据保护。RAID分为不同的等级,各个不同的等级均在数据可靠性及读写性能上做了不同的权衡。在实际应用中,可以依据自己的实际需求选择不同的RAID方案。
2、RAID特性简述
- ①提高IO能力:磁盘并行读写;
- ②提高耐用性:磁盘冗余来实现;
3、RAID实现方式
- ①外接式RAID:通过扩展卡提供适配能力;
- ②内接式RAID:主板集成RAID控制器;
- ③Software RAID:软件方式所实现的RAID,软件磁盘阵列;
【注】硬件式raid是在BIOS中实现,无需安装操作系统;
4、RAID级别
①RAID-0
RAID0称为条带化(Striping)存储,将数据分段存储于各个磁盘中,读写均可以并行处理。因此其读写速率为单个磁盘的N倍(N为组成RAID0的磁盘个数),但是却没有数据冗余,单个磁盘的损坏会导致数据的不可修复。
如上图所示,在组成RAID0时,磁盘DiskA/B都会被先切成小区块(chunck)。当有数据写入RAID时,数据data会被切成符合小区块的大小,然后在依次一个一个地放置到DiskA和DiskB中去。由于data已经被切割且放置在不同的磁盘上面,因此每颗磁盘所负责的数据量都降低了。无论是写入操作,还是今后调用数据时候的读操作,RAID-0机制都是得读、写性能提升。
②RAID-1
镜像存储(mirroring),没有数据校验。数据被同等地写入两个或多个磁盘中,可想而知,写入速度会比较慢,但读取速度会比较快。读取速度可以接近所有磁盘吞吐量的总和,写入速度受限于最慢的磁盘。RAID1也是磁盘利用率最低的一个。如果用两个不同大小的磁盘建立RAID1,可以用空间较小的那一个,较大的磁盘多出来的部分可以作他用,不会浪费。
如上图所示,一份数据传送到RAID-1之后,会被复制,然后分别写入各个磁盘里面。由于两个磁盘的数据一模一样,所以任何一个磁盘损坏,资料都是可以保存下来的。RAID-1写的效能不佳,但是数据有冗余作用,而且将来在读取这部分数据的时候,因为数据在不同的磁盘上,可以有多个进程,读取同一个数据,读性能大大提升。
③RAID-5
RAID-5至少需要三颗硬盘才能组成这种类型的磁盘阵列。这种磁盘阵列的数据写入有点类似RAID-0,不过每个循环的写入过程中,在每颗磁盘还加入一个同位检查数据Parity,这个数据会记录其他磁盘的备份数据,用于当磁盘损坏时候,用于计算生成还原数据的。
如图所示,每个循环写入时,都有部分的同位检查码parity生成,并且记录在不同的硬盘上,因此任何一个磁盘损坏的时候,都能依靠另外两个磁盘恢复数据。
④RAID-6
RAID-6至少需要4块磁盘。在RAID-5的基础上,RAID-6校验盘有两块,存两份,再一次提升了冗余能力。总的可用空间:(总的磁盘数N-2)*min(S1, S2, ...)
。其中min(S1, S2, ...)
指磁盘S1,S2等所有磁盘中,最小的容量;
⑤RAID-10和RAID-01
RAID-0的效能佳但是没有冗余能力,RAID-1数据安全但是效能欠佳,为了综合RAID-0和RAID-1的优势,就有了RAID-10和RAID-01两种方案。RAID-10是:先让两颗磁盘组成RAID-1,并且这样设定两组,再让这两组RAID-1再组成一组RAID-0。RAID-01是:先让两颗磁盘组成RAID-0,并且这样设定两组,再让这两组RAID-0再组成一组RAID-1。
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