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磁盘阵列(RAID)

2014-07-21 17:40:33 来源:安防知识网 有...人评论

[摘要] 磁盘阵列(Redundant Arrays of independent Disks,RAID),有“价格便宜具有冗余能力的磁盘阵列”之意。原理是利用数组方式来作磁盘组,配合数据分散排列的设计,提升数据的安全性。磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘,组合成一个容量巨大的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。磁盘阵列还能利用同位检查(Parity Ch

   磁盘阵列(Redundant Arrays of independent Disks,RAID),有“价格便宜具有冗余能力的磁盘阵列”之意。原理是利用数组方式来作磁盘组,配合数据分散排列的设计,提升数据的安全性。磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘,组合成一个容量巨大的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。磁盘阵列还能利用同位检查(Parity Check)的观念,在数组中任一颗硬盘故障时,仍可读出数据,在数据重构时,将数据经计算后重新置入新硬盘中。

  RAID磁盘阵列的分类

  磁盘阵列其样式有叁种,一是外接式磁盘阵列柜、二是内接式磁盘阵列卡,叁是利用软件来模拟。

  外接式磁盘阵列柜最常被使用大型伺服器上,具可热插拔(Hot Swap)的特性,不过这类産品的价格都很贵。

  内接式磁盘阵列卡,因爲价格便宜,但需要较高的安装技术,适合技术人员使用操作。

  利用软件模拟的方式,由于会拖累机器的速度,不适合大数据流量的伺服器。

  RAID磁盘阵列的优点

  可提高传输速率。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。因爲当时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。因此就有了RAID。

  通过数据校验提供容错功能。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模式中都有较爲完备的相互校验/恢復的措施,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磁盘阵列的缺点

  在做不同的RAID时,有RAID模式硬碟利用率低,价格昂贵的缺点。

  RAID0没有冗余功能,如果一个磁盘(物理)损坏,则所有的数据都无法使用。


RAID0示意图

  磁盘阵列不同格式的说明

  RAID1磁盘的利用率最高只能达到50%(使用两块硬碟的情况下),是所有RAID级别中最低的。

  RAID0+1以理解爲是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 0+1可以爲系统提供数据安全保障,但保障程度要比镜射Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。


RAID0+1示意图

  应用方式

  磁盘阵列有两种应用方式可以实现,那就是“软件阵列”与“硬件阵列”。

  软件阵列是指通过网路操作系统自身提供的磁盘管理功能将连接的普通SCSI卡上的多块硬碟配置成逻辑碟,组成阵列。软件阵列可以提供数据冗余功能,但是磁盘子系统的性能会有所降低,有的降低幅度还比较大,达30%左右。

  硬件阵列是使用专门的磁盘阵列卡来实现的。硬件阵列能够提供在线扩容、动态修改阵列级别、自动数据恢復、驱动器漫游、超高速缓衝等功能。它能提供性能、数据保护、可靠性、可用性和可管理性的解决方案。阵列卡专用的处理单元来进行操作,它的性能要远远高于常规非阵列硬碟,并且更安全更稳定。

  磁盘阵列其实也分爲软阵列 (Software Raid)和硬阵列 (Hardware Raid) 两种。软阵列即通过软件程序并由电脑的CPU提供运行能力所成。 由于软件程式不是一个完整系统故只能提供最基本的 RAID容错功能,其他如热备用硬盘的设置,远程管理等功能均一一欠奉。硬阵列是由独立操作的硬件提供整个磁盘阵列的控制和计算功能,不依靠系统CPU资源。由于硬阵列是一个完整的系统,所有需要的功能均可以做进去。所以硬阵列所提供的功能和性能都比软阵列好;而且,如果你想把系统也做到磁盘阵列中,硬阵列是唯一的选择。故我们可以看市场上 RAID 5 级的磁盘阵列均爲硬阵列, 软阵列只适用于Raid 0 和 Raid 1。对于我们做镜像用的镜像塔, 肯定不会用 Raid 0或 Raid 1。作爲高性能的存储系统,已经得到了越来越广泛的应用。RAID的级别从RAID概念的提出,已经发展了七个级别, 其级别分别是RAID 0、1、2、3、4、5、6等。但是最常用的是RAID 0、1、5、6四个级别。


RAID3示意图


RAID5示意图

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[责任编辑:郑川川]

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