RAID 磁盘阵列详解，RAID分类及优缺点

Posted 2022-11-07 宝山的博客

文章目录

• Raid 基础知识
• • 1. 什么RAID磁盘阵列
  • 2.RAID 磁盘阵列分类
  • 3.RAID的逻辑分类
  • • 3.1 RAID 0模式(速度很快)
    • 3.2 RAID 1(护卫镜像)
    • 3.3 RAID 2
    • 3.4 RAID3
    • 3.5 RAID4
    • 3.6 RAID 5（重要，允许挂一块）
    • 3.6 RAID 6(重要)
    • 3.7 RAID 7(美国SCC的专利)
    • 3.8 RAID 10（混合RAID）
    • 3.9 JBOD 和 UNRAID
  • RAID 总结

Raid 基础知识

1. 什么RAID磁盘阵列

• RAID 是美国加州伯克利 D.A.Patterson 教授 在1988年提出的
• 中文全称 独立磁盘冗余阵列，简称 磁盘阵列

把多块独立的磁盘,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,并通过储存冗余数据也增加容错能力。

2.RAID 磁盘阵列分类

按照物理类型可以分为2大类：硬RAID 、软RAID
通过硬件实现RAID功能的，俗称硬RAID。通常有2种解决方案，一是外接式 磁盘阵列柜(价格贵，企业级才需要)。二是通过在电脑上假装 阵列卡，通过磁盘阵列卡实现RAID。阵列卡更快(提示读写速度)更稳定(好一点的阵列卡会带电池，防止突然断电)

用软件模拟RAID，就是软RAID

3.RAID的逻辑分类

3.1 RAID 0模式(速度很快)

• 将2个以上的磁盘并联起来，形成一个大的磁盘。

• 可用容量= 所有硬盘之和

• 当进行写入的时候，是把 数据分段后，分别存在不同的硬盘中

• 容量最大，读写速度最快

• 极致的速度带来的就是不安全

• 一定不要用RAID 0 存放重要数据
  

缺点：没有冗余和容错能力，磁盘阵列只要坏一块盘，所有数据跟着玩完

3.2 RAID 1(护卫镜像)

RAID1模式最少需要2块磁盘，所有硬盘互为镜像，每块硬盘上存储的数据都一样。阵列磁盘中，只要有一块硬盘没坏，数据都可以完整读取出来

RAID 1理论去读速度和RAID0 相同，有几块硬盘，读取速度就是几倍，但是写入速度等于单块硬盘，没有任何提升。当RAID1 某一块硬盘损坏时，拔出损坏的盘，插入新的盘，阵列会恢复数据到新插入硬盘(重建阵列)

注释：如果各个硬盘大小不一，最终容量会以最小的为准，整体利用率是所有RAID分类中最低的

3.3 RAID 2

如果想要安全的提升，又不追求极致的速度，那就了解下RAID2、3、4、5、6吧

RAID 2、3、4在设计之初，主要针对特定的应用场景，因为各种各样的缺陷，很少会用到，很多阵列卡也都不支持RAID 2、3、4

RAID 2 模式至少需要3块盘，读写是需要对 数据进行实时编码，分段写入不同的硬盘，得到的数据总量会比原始数据大。

RAID2 模式在读写是需要实时校验数据，校验算法较为复杂，硬件开销偏大。所以提出了RAID3

3.4 RAID3

• RAID3 是在RAID 2基础是提出来的，因为采用跟简单算法，对硬件开销相对较小

• RAID 3最少3块硬盘，读写操作时，数据分段写入不同的硬盘，校验数据单独存放在，另一个硬盘里。

• 由于每次读写操作都会访问校验盘，导致校验盘长时间高负荷工作，非常容易挂掉。如果校验盘坏了，那数据就没救了。

3.5 RAID4

• RAID 4和RAID3 相似，是把校验数据单独存放在一个硬盘里

• 与RAID3 不同的是，RAID4 数据分段的方式不一样。

RAID 3按照bit 比特分割数据，RAID4 按照数据块分割，数据块大小按照系统决定，通常比 bit 大很多，所以小文件写入会比RAID3 快。

RAID4 的缺点是非校验盘数据损坏，数据恢复概率比RAID 3低一些

如果是校验盘损坏，RAID3 和RAID4 都无法恢复数据

3.6 RAID 5（重要，允许挂一块）

• RAID 5 原理和RAID3 相似，区别是RAID3 把校验数据存放在一个硬盘里，但RAID 5的校验数据是分散 在各个磁盘里。每个硬盘都有校验数据

• 当一块硬盘损坏，所有其它盘里的数据，配合校验信息，就可以进行信息恢复，避免了RAID3 校验盘坏了，无法恢复数据的缺陷

RAID 5模式至少需要3块硬盘，其中1/3的空间作为冗余。2/3空间存放原始数据。

• RAID 读取数据和RAID0 相近，写入速度不急RAID0。但因为1/3的空间作为校验数据，允许阵列损坏一块硬盘的情况下，实现数据完全恢复，安全性比RAID0 高出很多

注意：RAID 5还有一个子模式 RAID F1,主要针对固态硬盘。采用类似RAID5的阵列模式，对SSD写入有特定的优化，校验数据会尽量放在一个SSD里，降低其他固态硬盘的写入量，当发现SSD写入快到上限时，支持自动数据转移。(由于价格贵，一般接触不到)

3.6 RAID 6(重要)

• 与RAID5 相比，增加到了2个硬盘空间，存放校验数据，导致RAID6

• 至少需要4块硬盘才行。

RAID 6模式数据安全性非常高，2个冗余磁盘空间，使用不同校验算法，任意坏2块硬盘，都能实现数据完全恢复，安全性相对RAID5更高一级

但因为采用双算法校验数据，校验数据量是RAID5的2倍，同时校验算法计算量也偏大，导致RAID6读写速度不及RAID5.

RAID6 写入慢，还多站了一个磁盘容量

注意：机械硬盘先天性缺陷URE，大概是每12TB的数据，可能会出现一个URE。当RAID5正在进行磁盘构建的时候，出现一次URE错误，就会导致RAID5认为数据出现问题，需要从新构建阵列。多次重建阵列导致硬盘长时间高负荷运作，如果硬盘是同一时期买的，一块硬盘挂了，其它硬盘的状态也好不到哪里去，非常容易导致更多硬盘损坏(RAID5只允许坏掉一块硬盘，重建过程中在挂掉一块硬盘，数据就恢复不回来了。)

个人建议RAID 5尽量少用。重建阵列成功率偏低，安全性相对RAID 6差很多

3.7 RAID 7(美国SCC的专利)

3.8 RAID 10（混合RAID）

把RAID1 和RAID0 两种模式合二为一，既保证数据安全，大幅度提升读写速度。缺点是可用容量 只有总容量的一半

RAID 10 至少需要四块硬盘，其中 先 两两组成RAID1 ,然后把两组 RAID 1 组成RAID0/

• 所以RAID 10,是先RAID1 在RAID 0

3.9 JBOD 和 UNRAID

Just a Bunch Of Disks
只是一堆磁盘

JBOD模式下，数据从第一块磁盘开始，一直往后边的硬盘存。系统只能看到包含所有硬盘容量的大分区，那个硬盘坏了，坏盘里的数据就会损坏。由于第一块硬盘包含了个盘上的数据分段表。第一块盘不能坏，如果坏的是第一块硬盘 的。如果坏的是第一块硬盘，整个阵列都会报废

JBOD 优点是：系统会把多块硬盘认成一个，可用容量为所有硬盘容量之和，而且每次写入只会占用一块磁盘，读写是其它硬盘处于闲置状态，不会导致过劳而死

JBOD的缺点是：安全性偏低，读写速度和单块硬盘速度一样，没有任何的提升

UNRAID（安RAID），不组RAID

UNRAID 本身是基于LINUX 的RAID 系统，和JBOD非常相似。

事实上就是带冗余的JBOD

RAID 总结

RAID 技术对磁盘存储来说，是比较重要的，选择一个好的RAID方案，是可以达到意向不到的效果。常用的RAID 0 适用于对速度要求较高，且安全性低的业务场景。而对安全性要求较高的话，可以考虑RAID 1,如果考虑成本问题，要求硬盘大容量、安全性及速度的话，可以考虑RAID 5，RAID 10