云计算奇妙学习之旅第六期：各级别RAID详解

Posted 2021-09-29 ICT技术交流

在上一期的分享中，我们了解到企业级的存储是什么样子的，它由什么组成的。那么，本期分享我们该如何来使用存储，拿到一台新的存储设备，首先要什么呢？首先要做的是给存储上电开机然后做RAID，才能使用存储提供的空间。这个时候就要知道RAID是什么，我们该给存储选择配置什么样的RAID呢？

 

RAID的来历

 

随着科技的进步，现在来说，cpu和内存，已经不再是计算机的性能瓶颈了，IO才是计算机的瓶颈，特别是磁盘。即使存储上接了很多硬盘对性能是没有多少帮助的，所以有人就说，能不能把多个硬盘合在一起来提升性能呢？这就是RAID解决的第一个问题：性能。那如果这个磁盘坏掉了，数据不就丢了吗？这就是RAID解决的第二个问题：冗余。就是说当其中一个硬盘坏掉了，依然能够保证数据的完整性。如果把这两个问题解决了，那RAID我们就可以拿来用了。RAID全称Redundant Arrays of Independent Drives，有“廉价冗余磁盘阵列”之意。然后，研究这些的科学家根据不同的业务种类，又把磁盘阵列有分为很多种类，接下来为大家一一分析。

RAID-0

 

第一种：RAID-0，也称“条带化”。它必须由≥1块磁盘组成。

 

它的架构是什么样的呢？ 

 

假如说写一个word文档，这个文件100M，他会把这个100M文件进行切割，比如说按64K（一个切片大小，可以根据需要来设定）切割，然后分别写在不同的磁盘上。这样，就可以把100M数据同时写在多个硬盘上，而且多个硬盘能同时进行读写，是不是就提高了性能。而且是磁盘数越多，性能就越好，这就是RAID-0的特点。但是这种RAID-0没有冗余，也就是说任何一个磁盘故障，那么这个RAID组的整个数据就损坏了。所以，RAID-0的优点特别明显，缺点也特别明显。

RAID-1

 

第二种：RAID-1，也称“镜像RAID”，它必须是≥2的倍数块磁盘组成。

 

它的架构是什么样的呢？

 

 RAID-1是将一个两块硬盘所构成RAID磁盘阵列，其容量仅等于一块硬盘的容量，因为另一块只是当作数据“镜像”。在写数据的时候，同时写两份，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据。它的优点是，冗余性高，缺点就是没有提高性能，不仅没有提高性能，还影响写性能。因为，RAID-0一个数据写1次，现在RAID-1要写2次；对读性能没有影响。这种方法可以解决硬件故障，但是不能解决软件的故障，就是说当一个硬盘故障了，镜像盘中的数据还可以使用进行数据恢复，但是当通过软件删除一个文件的时候，镜像盘的数据也会删除，这样才能保证数据一致了。

RAID-5

 

第三种：RAID-5，也称“分布式奇偶校验”，它必须是≥3的倍数块磁盘组成。

 

在实际的生产环境中，随后相继又推出RAID-2、RAID-3、RAID-4，但是现在只有RAID-3还在用，由于它们各自有不同的缺陷，渐渐就被放弃了，所以又出现了RAID-5，其实RAID-3和RAID-5很像。

 

它的架构是什么样的呢？ RAID- 5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。RAID-5可以理解为是RAID-0和RAID-1的折中方案。RAID-5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID- 5具有和RAID-0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID-5的磁盘空间利用率要比 RAID-1高，存储成本相对较低，是运用较多的一种解决方案。

 

RAID-5写数据,b1+b2+b3 +P1的方式存储，这个P值就是校验数据 ，也就是说当b2故障了，可以通过b1b3加P1校验算出b2。 学过计算机的原理应该都知道，所有存放在磁盘上的不是数据不是文件，而是0和1，通过与或运算（相同为真，相异为假），就是说0X0=0、1X0=1、1X1=0 。通过这样的算法，当一块盘故障后换上新盘，就可以计算出对应的数据了，进行数据恢复。 RAID-5校验数据是随机分布在各个盘上的，所以每一个盘都不会成为性能瓶颈。而RAID-3是有一个专门的盘只做校验盘，这个盘会成为性能瓶颈，因为所有的数据都只由一个校验盘参与，就导致校验盘压力特别大。而RAID-5是随机分布的，压力也是分散的。所以，RAID-5和RAID-0相比，有容错功能，最多可以坏一个盘，在企业中也是运用比较多的一种RAID。

 

RAID-6

 

第四种：RAID-6，它必须是≥4的倍数块磁盘组成。

 

RAID-6是由一些大型企业提出来的私有RAID级别标准，它的全称叫“independent data disks with two independent distributed parity schemes（带有两个独立分布式校验方案的独立数据磁盘）”。 它的架构是什么样的呢？ 这种RAID级别是在RAID-5的基础上发展而成，因此它的工作模式与raid 5有异曲同工之妙，不同的是RAID-5将校验码写入到一个驱动器里面，而raid 6将校验码写入到两个驱动器里面，这样就增强了磁盘的容错能力，同时RAID-6阵列中允许出现故障的磁盘也就达到了两个，但相应的阵列磁盘数量最少也要4个。

 

RAID-6 是在RAID-5基础上把校验信息由一位增加到两位的raid级别。

 RAID-6和RAID-5一样对逻辑盘进行条带化然后存储数据和校验位，只是对每一位数据又增加了一位校验位。这样在使用RAID-6时会有两块硬盘用来存储校验位，增强了容错功能，同时必然会减少硬盘的实际使用容量。以前的raid级别一般只允许一块硬盘坏掉，而RAID-6可以允许坏掉两块硬盘，因此，RAID-6 要求至少4块硬盘。

RAID-10

 

第五种：raid10，它必须是≥4的倍数块磁盘组成。

 

这个不读“RAID十”，读 “十”就不专业了，要读“raid一零”。它是RAID-0和RAID-1的组合，结合一起就很完美了。只是利用率没有RAID-5高，但是性能更好一些。我们知道，RAID-1是一个冗余的磁盘阵列，而RAID-0则负责数据的读写阵列。由于利用了RAID-0极高的读写效率和RAID-1较高的数据保护、恢复能力，使RAID-10成为了一种性价比较高的RAID。因此，RAID-10即高可靠性与高效磁盘结构它是一个带区结构加一个镜象结构，可以达到既高速又安全的目的，RAID-10能提供比RAID-5更好的性能。

 

RAID特性总结