RAID(獨立磁盤冗余陣列)技術由加州大學伯克利分校於1987年提出。最開始是把便宜的小磁盤組合起來代替昂貴的大磁盤,同時希望磁盤出現故障時數據的訪問不丟失,所以開發了壹定級別的數據保護技術。RAID是由幾個廉價磁盤組成的冗余陣列,在操作系統下以獨立的大存儲設備出現。RAID可以充分發揮多硬盤的優勢,增加硬盤的速度和容量,提供容錯功能保證數據安全,易於管理,在任何硬盤出現問題的情況下都可以繼續工作,不受損壞硬盤的影響。
二、RAID的幾種工作模式
1、RAID0
即數據條帶化技術。RAID 0可以將多個硬盤連接成壹個更大的硬盤組,可以提高磁盤的性能和吞吐量。RAID 0沒有冗余和錯誤恢復能力,成本低。至少需要兩個磁盤,壹般只在數據安全性不高的情況下使用。
(1),RAID 0最簡單的方式
x個相同的硬盤通過智能磁盤控制器以硬件的形式或者通過操作系統中的磁盤驅動程序以軟件的形式串聯起來,形成壹個獨立的邏輯驅動器,其容量是單個硬盤的x倍。當計算機數據被寫入時,它被依次寫入每個磁盤。當壹個磁盤的空間用完時,數據會自動寫入下壹個磁盤,這樣做的好處是增加了磁盤的容量。速度與任何壹個磁盤的速度相同。任何壹個磁盤出現故障,整個系統都會被破壞,可靠性是單個硬盤的1/n。
(RAID 0的另壹種方式
就是用N個硬盤選擇壹個合理的條帶大小來創建壹個條帶集。最好給每個硬盤配備壹個專用的磁盤控制器,在讀寫電腦數據時同時讀寫數據到N個硬盤,速度提高N倍。提高系統的性能。
2、RAID 1
RAID 1稱為磁盤鏡像:將壹個磁盤的數據鏡像到另壹個磁盤上,在不影響性能的情況下,最大程度地保證了系統的可靠性和可修復性。而磁盤e78988e69d的利用率為50%,所以成本最高,多用於保存關鍵和重要數據的場合。RAID 1具有以下特性:
(1)和RAID 1的每個磁盤都有對應的鏡像磁盤,隨時同步鏡像數據。系統可以從壹組鏡像磁盤中的任何磁盤讀取數據。
(2)磁盤能使用的空間只有總磁盤容量的壹半,所以系統成本高。
(3)只要系統中任意壹對鏡像磁盤中至少有壹個磁盤可以使用,即使壹半硬盤出現問題,系統也能正常運行。
(4)硬盤出現故障的RAID系統不再可靠,損壞的硬盤要及時更換,否則剩下的鏡像磁盤也會出現問題,整個系統崩潰。
(5)更換新磁盤後需要很長時間來同步和鏡像原始數據,外部對數據的訪問不受影響,但會降低整個系統的性能。
(6)RAID 1磁盤控制器的負載相當大,使用多個磁盤控制器可以提高數據的安全性和可用性。
3、RAID0 1
結合RAID0和RAID1技術,數據分布在多個磁盤上,每個磁盤都有自己的物理鏡像磁盤,提供全冗余,允許少於壹個磁盤出現故障而不影響數據可用性,具有快速讀/寫能力。RAID0 1在壹個磁盤映像中,至少應條帶化4個硬盤。
4、RAID2
計算機在寫入數據時,將數據的每壹位保存在壹個磁盤上,同時將壹個數據的不同位計算得到的漢明校驗碼保存在另壹組磁盤上。因為漢明可以在數據出錯的情況下糾錯,所以可以保證輸出正確。但漢明使用數據冗余技術,使得輸出數據速率依賴於驅動器組中最慢的磁盤。RAID2控制器的設計很簡單。
5.RAID3:帶奇偶校驗碼的並行傳輸
RAID 3使用壹個特殊的磁盤來存儲所有的驗證數據,並使用剩余磁盤中的分散數據創建讀寫操作。在完整的RAID 3系統中讀取數據時,只需在數據存儲磁盤中找到相應的數據塊進行讀取操作即可。但是,在向RAID 3寫入數據時,需要計算與數據塊在同壹頻段的所有數據塊的校驗值,並將新值重新寫入校驗塊,無形中增加了系統開銷。當磁盤出現故障時,必須使用檢查信息重建磁盤上的所有數據塊。如果要讀取的數據塊恰好位於損壞的磁盤上,則必須同時讀取同壹條帶中的所有其他數據塊,並且必須根據校驗值重建丟失的數據,這會降低系統速度。當替換損壞的磁盤時,系統必須逐塊重建壞磁盤中的數據,整個系統的性能將受到嚴重影響。RAID 3最大的缺點就是校驗磁盤很容易成為整個系統的瓶頸,頻繁的大量寫操作的應用會導致整個RAID系統性能的下降。RAID 3適用於數據庫和WEB服務器。
6、RAID4
RAID4是具有奇偶校驗碼的獨立磁盤結構。RAID4與RAID3非常相似。它以塊為單位訪問數據,即壹次訪問壹個磁盤。RAID4的特點和RAID3類似,但是故障恢復難度大得多,控制器的設計難度大得多,訪問數據的效率也不是很好。
7、RAID5
RAID 5將校驗塊分配給所有數據磁盤。RAID 5使用壹種特殊的算法,可以計算任何帶狀校驗塊的存儲位置。這樣,就可以保證校驗塊上的任何讀寫操作在所有RAID磁盤上都是平衡的,從而消除了瓶頸的可能性。RAID5讀效率高,寫效率壹般,塊集體訪問效率好。RAID 5提高了系統的可靠性,但不能很好地解決數據傳輸的並行性,控制器的設計難度相當大。
8、RAID6
RAID6是壹種獨立的磁盤結構,具有兩種分布式奇偶校驗碼。它是RAID5的擴展。它主要用於數據不能出錯的情況。使用了兩個奇偶校驗值,因此需要N 2個磁盤。同時控制器的設計變得非常復雜,寫入速度也不好。計算奇偶值和驗證數據的正確性需要大量的時間,造成不必要的負載,很少有人使用。
9、RAID7
RAID7是壹種優化的高速數據傳輸磁盤結構。所有I/O傳輸都是同步的,可以單獨控制,提高了系統的並行性和訪問數據的速度。每個磁盤都有壹個緩存,實時操作系統可以使用任何實時操作芯片來滿足不同實時系統的需求。允許使用SNMP協議進行管理和監控,並且可以為檢查區域指定獨立的傳輸通道以提高效率。可以連接多臺主機,多用戶訪問系統時,訪問時間幾乎為零。但是如果系統斷電,緩存中的數據會全部丟失,需要配合UPS工作,RAID7系統的成本非常高。
10、RAID10
RAID10是壹種高可靠性、高效率的磁盤結構。它是條紋結構和鏡面結構,可以同時實現高效率和高速度。這種新結構價格高,可擴展性差。
11、RAID53
RAID7是壹種高效的數據傳輸磁盤結構,是RAID3和條帶結構的統壹,所以速度更快,具有容錯功能。但是價格很高,不容易實現。
個人使用磁盤RAID主要使用RAID0、RAID1或RAID 0+1工作模式。