磁盘阵列 RAID分类 RAID 0/1/3/5/6/10/JBOD网络知识 2009-07-25 16:24:53 阅读227 评论0 字号：大中小 订阅 磁盘阵列 RAID分类 RAID 0/1/3/5/6/10/JBOD
RAID 分类 RIAD基础概念：所谓RIAD就是独立磁盘冗余阵列的英文缩写。英文好像是Redant Array of Disks..的吧。。 RAID磁盘阵列技术就是将所有磁盘分组来实现高写性能和数据保护性能。最早RIAD是一些高端服务器才用的高级东西（更早时候是中央情报局才用的东西- -。。），不过随着时代的发展RIAD技术已经应用到了各个领域。RAID可以存在于各种接口，现在来说，PATA SATA SCSI均可以组成RAID。INTEL 865 875发布后，接口开始转向SATA接口，RIAD也从PATA转向SATA了 RIAD有很多种，有RIAD 0～7，10 30 35 53 1.5。一般用户多数都选择组建RIAD 0 注重数据重要性的可以组建RIAD 1（是非常重要- -b）。 RIAD 0介绍： RAID 0是把数据分割后分布到各个磁盘上。然后每个被分割的数据被分散到连续的数据块上,数据被分成512字节到几兆的若干块后，然后交替写入磁盘。第1块写到磁盘1，第2块写到磁盘2，交替写入。当达阵列中的最后一个磁盘时，就写到磁盘1的下一段。就这样，负载被平均分配到磁盘中。由于磁盘可以同时读写，使得性能大大的提高~~~，不过它的数据安全性能不高。假设一个磁盘出现坏道等问题，那么数据就会连带性的全盘损坏。所以，RAID 0不适用银行等数据高重要性的环境，但是，它强大的数据读写能力是最关键,比如常年BT,游戏等硬盘高读写率的同志们,强烈推荐RIAD 0模式. RIAD 1介绍: (懒得打了..转一点.) RAID 1也被称为镜象，因为一个磁盘上的数据被完全复制到另一个磁盘上。如果一个磁盘的数据发生错误，或者硬盘出现了坏道，那么另一个硬盘可以补救回磁盘故障而造成的数据损失和系统中断。另外，RAID 1还可以实现双工——即可以复制整个控制器，这样在磁盘故障或控制器故障发生时，您的数据都可以得到保护。镜象和双工的缺点是需要多出一倍数量的驱动器来复制数据，但系统的读写性能并不会由此而提高，这可能是一笔不小的开支。RAID l可以由软件或硬件方式实现。 RAID 2: RAID 2是为大型机和超级计算机开发的带海明码校验磁盘阵列。磁盘驱动器组中的第1个、第2个、第4个......第2的n次幂个磁盘驱动器是专门的校验盘，用于校验和纠错。七个磁盘驱动器组建的RAID 2，第1、2、4个磁盘驱动器是纠错盘，其余的用于存放数据。RAID 2对大数据量的读写具有极高的性能，但少量数据的读写时性能反而不好，所以RAID 2实际使用较少。 由于RAID 2的特殊性，只要我们使用的磁盘驱动器越多，校验盘在其中占的百分比越少。如果希望达到比较理想的速度和较好的磁盘利用率，那最好可以增加保存校验码 ECC码的硬盘，但是这就要付出更多硬盘的购买成本，来确保数据冗余。对于控制器的设计来说，它比下面所说的RAID 3，4或5要简单。 RAID 3: RAID 3，即带有专用奇偶位（parity）的条带。每个条带片上都有相当于一"块"那么大的空间用来存储冗余信息，即奇偶位。奇偶位是编码信息，如果某个磁盘的数据有误，或者磁盘发生故障，就可以用它来恢复数据。在数据密集型环境或单一用户环境中，组建RAID 3对访问较长的连续记录有利，不过同RAID 2一样，访问较短记录时，性能会有所下降。 RAID 4: RAID 4是带奇偶校验码的独立磁盘结构。它和RAID 3很相似，不同的是RAID 4对数据的访问是按数据块进行的。RAID 3是一次一横条，而RAID 4一次一竖条。所以RAID 3常须访问阵列中所有的硬盘驱动器，而RAID 4只须访问有用的硬盘驱动器。这样读数据的速度大大提高了，但在写数据方面，需将从数据硬盘驱动器和校验硬盘驱动器中恢复出的旧数据与新数据校验，然后再将更新后的数据和检验位写入硬盘驱动器，所以处理时间较RAID 3长。 RAID 5: RAID 5也被叫做带分布式奇偶位的条带。每个条带上都有相当于一个"块"那么大的地方被用来存放奇偶位。与RAID 3不同的是，RAID 5把奇偶位信息也分布在所有的磁盘上，而并非一个磁盘上，大大减轻了奇偶校验盘的负担。尽管有一些容量上的损失，RAID 5却能提供较为完美的整体性能，因而也是被广泛应用的一种磁盘阵列方案。它适合于输入/输出密集、高读/写比率的应用程序，如事务处理等。 RAID 6: RAID 6是带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构。它使用了分配在不同的磁盘上的第二种奇偶校验来实现增强型的RAID 5。它能承受多个驱动器同时出现故障，但是，用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多，造成了系统的负载较重，大大降低整体磁盘性能，而且，系统需要一个极为复杂的控制器。当然，由于引入了第二种奇偶校验值，我们所以需要的是N+2个磁盘。 RAID 7: RAID 7自身带有智能化实时操作系统和用于存储管理的软件工具，可完全独立于主机运行，不占用主机CPU资源。RAID 7存储计算机操作系统（Storage Computer Operating System）是一套实时事件驱动操作系统，主要用来进行系统初始化和安排RAID 7磁盘阵列的所有数据传输，并把它们转换到相应的物理存储驱动器上。通过Storage Computer Operating System来设定和控制读写速度，可使主机I/O传递性能达到最佳。如果一个磁盘出现故障，还可自动执行恢复操作，并可管理备份磁盘的重建过程。 RAID 7采用的是非同步访问方式，极大地减轻了数据写瓶颈，提高了I/O速度。（所谓非同步访问，即RAID 7的每个I/O接口都有一条专用的高速通道，作为数据或控制信息的流通路径，因此可独立地控制自身系统中每个磁盘的数据存取。）如果RAID 7有N个磁盘，那么除去一个校验盘（用作冗余计算）外，可同时处理N－1个主机系统随机发出的读/写指令，从而显著地改善了I/O应用。RAID 7系统内置实时操作系统还可自动对主机发送过来的读/写指令进行优化处理，以智能化方式将可能被读取的数据预先读入快速缓存中，从而大大减少了磁头的转动次数，提高了I/O速度。RAID 7可帮助用户有效地管理日益庞大的数据存储系统，并使系统的运行效率提高至少一倍以上,满足了各类用户的不同需求。 RAID 10（RAID 0+1）: RAID 10，也被称为镜象阵列条带，现在我们一般称它为RAID 0+1。RAID 10（RAID 0+1）提供100%的数据冗余，支持更大的卷尺寸。组建RAID 10（RAID 0+1）需要4个磁盘，其中两个为条带数据分布，提供了RAID 0的读写性能，而另外两个则为前面两个硬盘的镜像，保证了数据的完整备份。 RAID 30: RAID 30也被称为专用奇偶位阵列条带。它具有RAID 0和RAID 3的特性，由两组RAID 3的磁盘（每组3个磁盘）组成阵列，使用专用奇偶位，而这两种磁盘再组成一个RAID 0的阵列，实现跨磁盘抽取数据。RAID 30提供容错能力，并支持更大的卷尺寸。象RAID 10一样，RAID 30也提供高可靠性，因为即使有两个物理磁盘驱动器失效（每个阵列中一个），数据仍然可用。 RAID 30最小要求有6个驱动器，它最适合非交互的应用程序，如视频流、图形和图象处理等。这些应用程序顺序处理大型文件，而且要求高可用性和高速度。 RAID 50: RAID 50被称为分布奇偶位阵列条带。同RAID 30相仿的，它具有RAID 5和RAID 0的共同特性。它由两组RAID 5磁盘组成（每组最少3个），每一组都使用了分布式奇偶位，而两组硬盘再组建成RAID 0，实验跨磁盘抽取数据。RAID 50提供可靠的数据存储和优秀的整体性能，并支持更大的卷尺寸。即使两个物理磁盘发生故障（每个阵列中一个），数据也可以顺利恢复过来。 RAID 50最少需要6个驱动器，它最适合需要高可靠性存储、高读取速度、高数据传输性能的应用。这些应用包括事务处理和有许多用户存取小文件的办公应用程序。 RAID 53: RAID 53称为高效数据传送磁盘结构。结构的实施同Level 0数据条阵列，其中，每一段都是一个RAID 3阵列。它的冗余与容错能力同RAID 3。这对需要具有高数据传输率的RAID 3配置的系统有益，但是它价格昂贵、效率偏低。 RAID 1.5: RAID 1.5是一个新生的磁盘阵列方式，它具有RAID 0+1的特性，而不同的是，它的实现只需要2个硬盘。从表面上来看，组建RAID 1.5后的磁盘，两个都具有相同的数据。当然，RAID 1.5也是一种不能完全利用磁盘空间的磁盘阵列模式，因此，两个80GB的硬盘在组建RAID 1.5后，和RAID 1是一样的，即只有80GB的实际使用空间，另外80GB是它的备份数据。如果把两个硬盘分开，分别把他们运行在原系统，也是畅通无阻的。但通过实际应用，我们发现如果两个硬盘在分开运行后，其数据的轻微改变都会引起再次重组后的磁盘阵列，没法实现完全的数据恢复，而是以数据较少的磁盘为准。
RAID 0 是最快，最有效率的阵列类型，但是不支持容错功能。 RAID 1 适合性能要求较高又需要容错功能的阵列。另外， RAID 1是在只有少于2个磁盘的环境下支持容错功能的唯一选择。 RAID 3 被用在数据加强和加速单用户对连续的长记录时的数据传输。 RAID 5 是在多用户，对数据写入的性能要求不高的环境下的最好选择。然而，它要求至少3个，通常使用5个磁盘来执行。 RAID 6 是在多用户，可以保护两只驱动器损坏情况下的数据。它要求至少4个驱动器，通常使用6个磁盘以上来执行。 RAID 10 集良好的可靠性和高性能于一身 RAID 0: RAID 0 将数据分条，存储到多个磁盘中，不带任何冗余信息。数据被分割成块，继续分布到磁盘中。这一级别也被认为是纯粹的数据分条。创建RAID 0 需要一个或多个磁盘。也就是说，单独的一个磁盘可以被认为是一个RAID 0 阵列。不幸的是，数据分条降低了数据的可用性，如果一个磁盘发生错误，整个阵列将会瘫痪。 优点： 易于实现 无容量损失－所有的存储空间都可用 缺点： 无容错能力 一个磁盘出错导致损失所有阵列内的数据 RAID 1 : RAID 3: RAID 5: RAID 6提供了比RAID 5更高级别的数据保护、数据可用性及容错性，但也要付出更大的代价。 冗余独立磁盘阵列（RAID）技术让你可以根据某个应用的特殊需要，建立不同程度的数据保护机制。RAID 0、RAID 1、RAID 5和RAID 10是应用最广泛的几种RAID；RAID 5（旋转奇偶校验）更是由于可以重建失效驱动器上的数据、照样能够访问存储的信息而最为流行；而RAID 6（双奇偶校验）万一遇到故障，可以保护两只驱动器上的数据，从而提供了更高级别的容错性。 更好的安全性 在RAID 5阵列中，所有驱动器上的数据进行了条带化处理;奇偶校验信息分布、保存在所有磁盘上。要是某只驱动器失效，剩余的那个阵列就会工作在降级模式下，直到失效驱动器被替换、上面的数据利用奇偶校验信息得到重建为止。但倘若第二只驱动器在重建过程中也失效了，或者潜伏的存储介质缺陷导致重新过程中引起读错误，所有数据就会丢失。如今更高的硬盘容量导致重建时间延长，这就增加了第二只驱动器在重建过程中失效的可能性。 RAID 6消除了这种风险。在使用RAID 6的系统中，第二组奇偶校验在所有驱动器上进行计算、写及分布。这第二个奇偶校验计算大大加强了容错性，因为即使两只驱动器都失效，也不会导致数据丢失。 但RAID 6所需的额外计算对写性能带来了不利影响。性能基准测试显示，与RAID 5控制器相比，RAID 6控制器的总体写性能下降了30%以上。RAID 5和RAID 6的读性能两者相当。 RAID提供商实现产品的方式各不相同，所以找到最大程度地减小RAID 6写开销的控制器，这很重要。应当物色这种控制器:不仅能同时进行双奇偶校验计算，而且使用基于硅的专用条带管理器，从而大大降低写开销。 更低存储容量 实现RAID 5至少需要三只驱动器，拥有N-1只驱动器的存储容量，因为相当于一只驱动器的容量专门用于保存奇偶校验数据。譬如在四只驱动器、每只驱动器容量为200GB的阵列中，总容量为800GB，而可用的存储容量为600GB。 实现RAID 6至少需要四只驱动器，拥有N-2只驱动器的存储容量，因为相当于两只驱动器的容量专门用于保存奇偶校验数据。总容量为800GB，而可用的存储容量只有400GB。 虽然只要四只驱动器就可以使用RAID 6，但是相对而言RAID 10却是性能更高的一种配置，它可以容许四只驱动器阵列下的两只驱动器失效。RAID 10可对数据进行镜像及条带处理，从而尽量提高冗余性和性能。RAID镜像不需要RAID 5和RAID 6阵列那样的读－修改－写操作。如果实施的驱动器数量超过4个，建议采用RAID 6，而不是RAID 10。 总体而言，RAID 6提供了比RAID 5更高级别的数据保护、数据可用性及容错性，但也要付出更大的代价。RAID 6需要阵列中相当于两只驱动器的容量，专门用于保存奇偶校验信息；而且大多数RAID 6系统在写性能方面的负担相当大，这归因于额外的奇偶校验计算和额外的内存中断。同步的奇偶校验计算可以缓解这些性能障碍。
JBOD
 JBOD(Just Bundle Of Disks)译成中文可以是"简单磁盘捆绑"或者“磁盘簇”，通常又称为Span。 JBOD 不是标准的RAID级别，它只是在近几年才被一些厂家提出，并被广泛采用。以三个硬盘组成的Span为例，其数据存储方式如图所示：Span是在逻辑上把几个物理磁盘一个接一个串联到一起，从而提供一个大的逻辑磁盘。Span上的数据简单的从第一个磁盘开始存储， 当第一个磁盘的存储空间用完后，再依次从后面的磁盘开始存储数据。Span存取性能完全等同于对单一磁盘的存取操作。Span也不提供数据安全保障。它只是简单的提供一种利用磁盘空间的方法，Span的存储容量等于组成Span的所有磁盘的容量的总和。如图例. |
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