筆記本每日一貼——RAID

筆記本每日一貼——RAID

　RAID，為Redundant Arrays of Independent Disks的簡(jiǎn)稱，中文為廉價(jià)冗余磁盤陣列。冗余磁盤陣列技術(shù)誕生于1987年，由美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校提出。最初的研制目的是為了組合小的廉價(jià)磁盤來(lái)代替大的昂貴磁盤，以降低大批量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的費(fèi)用，同時(shí)也希望采用冗余信息的方式，使得磁盤失效時(shí)不會(huì)使對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)受損失，從而開發(fā)出一定水平的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，并且能適當(dāng)?shù)奶嵘龜?shù)據(jù)傳輸速度。

　　RAID的基本原理是把多個(gè)便宜的小磁盤組合到一起，成為一個(gè)磁盤組， 使性能達(dá)到或超過(guò)一個(gè)容量巨大、價(jià)格昂貴的磁盤。另外，磁盤組對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)， 看起來(lái)就象一個(gè)單獨(dú)的邏輯存儲(chǔ)單元或磁盤。 利用如 磁盤條紋化 (RAID 0) 和 磁盤鏡像 (RAID 1) 的技巧，把數(shù)據(jù)分布到各個(gè)磁盤上， 來(lái)達(dá)到亢余性、低延遲、讀寫的高帶寬、硬盤毀壞后的最大可恢復(fù)性。 RAID的概念，對(duì)操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，把各個(gè)硬盤上的空間組合成一個(gè)虛擬的邏輯盤。 帶區(qū)即是把每個(gè)磁盤的所有空間分割成一些小快。這些小快可以小到幾塊，也可以大到幾兆（實(shí)驗(yàn)證明塊的最佳大小是32K或64K）。 在組成的磁盤中的這些塊交叉被創(chuàng)建成“帶區(qū)”。 例如，每個(gè)磁盤上的第一個(gè)塊被組成一個(gè)“帶區(qū)”，而每個(gè)磁盤的第二個(gè)塊又被組成另一個(gè)“帶區(qū)”，依次類推。 通過(guò)這種方式，邏輯盤的大小就是所有加入磁盤大小的總和。

　　磁盤陣列其實(shí)也分為軟陣列 (Software Raid)和硬陣列 (Hardware Raid) 兩種。軟陣列即通過(guò)軟件程序并由計(jì)算機(jī)的CPU提供運(yùn)行能力所成。由于軟件程式不是一個(gè)完整系統(tǒng)故只能提供最基本的 RAID容錯(cuò)功能。其他如熱備用硬盤的設(shè)置, 遠(yuǎn)程管理等功能均一一欠奉。硬陣列是由獨(dú)立操作的硬件提供整個(gè)磁盤陣列的控制和計(jì)算功能。不依靠系統(tǒng)的CPU資源。

　　由于硬陣列是一個(gè)完整的系統(tǒng), 所有需要的功能均可以做進(jìn)去. 所以硬陣列所提供的功能和性能均比軟陣列好. 而且, 如果你想把系統(tǒng)也做到磁盤陣列中, 硬陣列是唯一的選擇. 故我們可以看市場(chǎng)上 RAID 5 級(jí)的磁盤陣列均為硬陣列. 軟陣列只適用于Raid 0 和 Raid 1. 對(duì)于我們做鏡像用的鏡像塔, 肯定不會(huì)用Raid 0或Raid 1。作為高性能的存儲(chǔ)系統(tǒng)，巳經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。RAID的級(jí)別從RAID概念的提出到現(xiàn)在，巳經(jīng)發(fā)展了六個(gè)級(jí)別， 其級(jí)別分別是0、1、2、3、4、5等。但是最常用的是0、1、3、5四個(gè)級(jí)別。下面就介紹這四個(gè)級(jí)別。

　　RAID 0：將多個(gè)較小的磁盤合并成一個(gè)大的磁盤，不具有冗余，并行I/O，速度最快。RAID 0亦稱為帶區(qū)集。它是將多個(gè)磁盤并列起來(lái)，成為一個(gè)大硬盤。在存放數(shù)據(jù)時(shí)，其將數(shù)據(jù)按磁盤的個(gè)數(shù)來(lái)進(jìn)行分段，然后同時(shí)將這些數(shù)據(jù)寫進(jìn)這些盤中。所以，在所有的級(jí)別中，RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0沒(méi)有冗余功能的，如果一個(gè)磁盤（物理）損壞，則所有的數(shù)據(jù)都無(wú)法使用。

　　RAID 1：兩組相同的磁盤系統(tǒng)互作鏡像，速度沒(méi)有提高，但是允許單個(gè)磁盤錯(cuò)。RAID 1就是鏡像。其原理為在主硬盤上存放數(shù)據(jù)的同時(shí)也在鏡像硬盤上寫一樣的數(shù)據(jù)。當(dāng)主硬盤（物理）損壞時(shí)，鏡像硬盤則代替主硬盤的工作。因?yàn)橛戌R像硬盤做數(shù)據(jù)備份，所以RAID 1的數(shù)據(jù)安全性在所有的RAID級(jí)別上來(lái)說(shuō)是最好的。但是其磁盤的利用率卻只有50%， 是所有RAID上磁盤利用率最低的一個(gè)級(jí)別。

　　RAID 3存放數(shù)據(jù)的原理和RAID0、RAID1不同。RAID 3是以一個(gè)硬盤來(lái)存放數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位，數(shù)據(jù)則分段存儲(chǔ)于其余硬盤中。它象RAID 0一樣以并行的方式來(lái)存放數(shù)，但速度沒(méi)有RAID 0快。如果數(shù)據(jù)盤（物理）損壞，只要將壞硬盤換掉，RAID控制系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)校驗(yàn)盤的數(shù)據(jù)校驗(yàn)位在新盤中重建壞盤上的數(shù)據(jù)。不過(guò)，如果校驗(yàn)盤（物理）損壞的話，則全部數(shù)據(jù)都無(wú)法使用。利用單獨(dú)的校驗(yàn)盤來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)雖然沒(méi)有鏡像的安全性高，但是硬盤利用率得到了很大的提高，為n-1。

　　RAID 5：向陣列中的磁盤寫數(shù)據(jù)，奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)存放在陣列中的各個(gè)盤上，允許單個(gè)磁盤出錯(cuò)。RAID 5也是以數(shù)據(jù)的校驗(yàn)位來(lái)保證數(shù)據(jù)的安全，但它不是以單獨(dú)硬盤來(lái)存放數(shù)據(jù)的校驗(yàn)位，而是將數(shù)據(jù)段的校驗(yàn)位交互存放于各個(gè)硬盤上。這樣，任何一個(gè)硬盤損壞，都可以根據(jù)其它硬盤上的校驗(yàn)位來(lái)重建損壞的數(shù)據(jù)。硬盤的利用率為n-1。

　　RAID 0－1：同時(shí)具有RAID 0和RAID 1的優(yōu)點(diǎn)。

　　冗余：采用多個(gè)設(shè)備同時(shí)工作，當(dāng)其中一個(gè)設(shè)備失效時(shí)，其它設(shè)備能夠接替失效設(shè)備繼續(xù)工作的體系。在PC服務(wù)器上，通常在磁盤子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)采用冗余技術(shù)。

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