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raid1e和raid10,孟荀异同

张世龙 05-13 11:45 129次浏览

RAID0、RAID1、RAID5、RAID6、RAID10、RAID50的异同与应用

磁盘阵列(redundantarraysofindependentdisks,RAID )的含义是“由独立磁盘组成的冗馀阵列”。 其思想是通过以不同的方式将多个独立磁盘组合成一个逻辑磁盘,来提高存储容量、提高存储性能或提供数据备份功能。 RAID存储系统的组合方式是根据RAID级别定义的。

根据组合方式的不同,RAID有多种设计方案,下面介绍几种常见的RAID方案。 1、RAID 0(不含验证和冗馀的条带化存储) 2、RAID1(不含验证的镜像存储) 3、RAID 5(块级分布式验证条带化存储) 4、RAID 6)两种存储类型的奇偶校验

1、RAID 0(无检测和冗馀条带存储)1、RAID 0(不含校验与冗余的条带存储)

RAID 0(也称为条带化)在所有RAID级别提供最高的存储性能。 如果将多个磁盘合并为RAID 0,则数据将被分割并存储在每个硬盘上,从而最大限度地提高存储性能和存储容量,并允许连续数据分布在多个磁盘上进行访问,从而将来自系统的数据请求发送到多个磁盘每个磁盘执行自己的部分数据请求。 这些数据上的并行处理可以充分利用总线带宽,大大提高磁盘的整体访问性能,但没有容错能力。 构建RAID 0至少需要两个磁盘。 RAID 0适用于大型并发读写,如mysql slave、群集节点RS和服务人员,但适用于对数据安全要求不高的情况。工作原理:

如果RAID 0磁盘阵列中存在需要写入的文件,则文件分为多个部分,D1和D2分别同步存储在磁盘1和磁盘2上,如下图1-1所示。 其他部分也是如此,读取文件时,从磁盘1和磁盘2同时读取数据。 如果两个磁盘的存储容量都为150G,则RAID 0的总存储容量为300G。

图1-1 RAID 0工作原理优点:速度快、无冗馀、容量无损耗、读写并发、磁盘使用率100%。

缺点:由于没有验证和备份,如果两个硬盘中的一个磁盘损坏,也就是磁盘中的任何数据块损坏,整个文件将无法读取

2、RAID1(未经验证的镜像存储) RAID1又称Mirror或Mirrooring,旨在最大限度地确保用户数据的可用性和可修复性。 RAID1的操作方法是将用户写入硬盘的数据100%自动复制到另一个硬盘中,并存储两个数据。 RAID1是磁盘阵列中价格最高的方法,磁盘利用率只有50%。 此外,阵列的大小取决于两个硬盘中最小的驱动器的容量,构建RAID1至少需要两个磁盘。 RAID 1级别的磁盘阵列安全性最高,磁盘利用率在所有阵列组合中最低。工作原理:

如果有文件要写入RAID 1,则该文件将写入磁盘1,同时作为副本写入磁盘2,D1和D2同时写入磁盘1和磁盘2,如下图1-2所示。 其他都一样。

图1-2 RAID 1的工作原理优点:RAID 1通过磁盘镜像数据实现数据冗馀,保证数据安全,可靠性高。 可以同时读取数据,相当于两个RAID 0的读取效率。

缺点:RAID 1上的写操作效率低下。 另外,如果磁盘利用率低,两个磁盘的存储容量都为50G,则RAID 1的总存储容量仍然为50G。

3、RAID 5)块级分布式验证条带化存储) RAID 5是一个兼具存储性能、数据安全和存储成本的存储解决方案。 RAID5技术将硬盘装置的数据奇偶校验信息保存在其他硬盘装置中。 RAID5磁盘阵列组中数据的奇偶校验信息存储在每个其他磁盘上,而不是存储在每个磁盘设备上。 如果其中一个磁盘损坏,这不会造成致命缺陷,但如果只有一个磁盘损坏,这是允许的。 否则,无法使用剩下的数据和验证信息恢复数据。 构建RAID 5至少需要三个磁盘。 构建阵列后磁盘的可用数量为[n-1]/n,n为磁盘数量。 RAID 5可以理解为RAID 0和RAID 1的折中方案,对性能和冗馀性都有要求,适用于不高的情况。 构建mysql的主从库都可以使用。 普通服务器需要RAID 5 工作原理:

如下图1-3所示,在RAID 5磁盘阵列写入数据时,将校验码信息分散到各磁盘。 例如,如果总共有n个磁盘,则写入的数据将分为n个,同时写入n个磁盘。 此外,数据的校验码信息Parity也会写入这n个磁盘。 数据和相应的校验码信息必须存储在单独的磁盘上。 “奇偶校验”部分包含数据的奇偶校验信息。 实际上,RAID 5没有备份磁盘中的实际数据信息,如果在硬盘设备出现问题后尝试使用奇偶校验信息重建损坏的数据,当磁盘损坏时

可以用剩下的数据和对应的奇偶校验码信息去恢复损坏的数据。

图1-3 RAID 5 工作原理

优点: 兼顾存储性能、数据安全和存储成本,相对于RAID 1 磁盘空间利用率高,能够支持在一块盘离线的情况下保证数据的正常访问,是在企业存储中应用较多的一种解决方案。

缺点: 写入性能相对较差,而且只允许单磁盘故障,在有磁盘离线的情况下,RAID 5 的读写性能较差,在重建数据时,性能会受到较大的影响。


4、RAID 6(两种存储的奇偶校验码的磁盘结构)

RAID6技术是在RAID 5基础上,为了进一步加强数据保护而设计的一种RAID方式,实际上是一种扩展RAID 5等级。与RAID 5的不同之处于除了每个硬盘上都有同级数据XOR校验区外,还有一个针对每个数据块的XOR校验区。与RAID 5 相同的是当前磁盘数据块的校验数据不可能存在当前磁盘中,而是交错存储的。组建RAID 6 要求至少4块硬盘,而RAID 6可以允许坏掉两块硬盘。在实际应用中RAID6的应用范围并没有其它的RAID模式那么广泛,对于数据中心,信息中心等对数据安全级别要求比较高的企业才会使用到RAID 6 进行数据的保护。
工作原理:
如下图1-4所示,与RAID 5相似,RAID 6根据条带化的数据生成校验信息,条带化数据和校验数据一起分散存储到RAID组的各个磁盘上。在下图中,A、B、C、D是条带化的数据,p代表校验数据,q是第二份校验数据。

图1-4 RAID 6 工作原理

优点: RAID 6的数据冗余性能相当好,在使用大数据块时,随机读取性能好,允许两块硬盘的掉线,有更高的容错能力。

缺点: 由于增加了一个校验,所以写入的效率比RAID 5还差,而且RAID控制系统的设计也更为复杂,第二块的校验区也减少了硬盘有效存储空间。


5、RAID 10(镜像与条带存储)

RAID 10 不是独创的一种RAID级别,它由RAID 1 和 RAID 0 两种阵列形式组合而成,RAID 10继承了RAID 0 的快速与高效,同时也继承了RAID 1 的数据安全,RAID 10 至少需要四块硬盘。RAID 1+0,先使用四块硬盘组合成两个独立的RAID 1 ,然后将两个RAID 1 组合成一个RAID 0。需要注意Raid 10 和 Raid01的区别,RAID01又称为RAID0+1,先进行条带存放(RAID0),再进行镜像(RAID1),而RAID10又称为RAID1+0,先进行镜像(RAID1),再进行条带存放(RAID0)。组成RAID 10 至少需要四块磁盘,是在实际应用中较为常见阵列形式。
工作原理:
如下图1-5所示,系统首先创建2个独立的RAID1,然后将这两个独立的RAID1组成一个RAID0,当往这个逻辑Raid中写数据时,数据被有序的以条带的方式写入两个RAID1组合成的RAID 0 中,随后两个独立的RAID 1 又可以实现双磁盘镜像的功能。

图1-5 RAID 10 工作原理

优点: RAID10兼备了RAID1和RAID0的优点,不仅实现了数据保障的作用,也保障数据读写的效率。

缺点: 由于一半的磁盘空间都用于存储冗余数据,所以RAID 10的磁盘利用率很低,只有50%。


6、RAID 50

RAID50是RAID5与RAID0的结合。此配置在RAID5的子磁盘组的每个磁盘上进行包括奇偶信息在内的数据的剥离。每个RAID5子磁盘组要求至少三个硬盘。RAID50具备更高的容错能力,因为它允许某个组内有一个磁盘出现故障,而不会造成数据丢失。而且因为奇偶位分部于RAID5子磁盘组上,故重建速度有很大提高。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。如大型数据库服务器、应用服务器、文件服务器等。

工作原理:如下图1-6所示,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,实现跨磁盘抽取数据,RAID 50最少需要6个磁盘。

图1-6 RAID 50 的工作原理

优点: 比RAID5有更好的读性能,比相同容量的RAID5重建时间更短,可以容许N个磁盘同时失效,更高的容错能力,具备更快数据读取速率的潜力。

缺点: 设计复杂,比较难实现;同一个RAID5组内的两个磁盘失效会导致整个阵列失效;磁盘故障会影响吞吐量。故障后重建信息的时间比镜像配置情况下要长。


RAID总结如下表1-1所示:

RAID类型RAID0RAID1RAID5RAID6RAID10别名条带镜像分布式奇偶校验条带双重奇偶校验条带镜像加条带容错性最差(完全无安全保障)最高(提供数据的百分之百备份有一定容错性有有热备选择无有有有有随机读写性能高低低一般低磁盘利用率最高(100%)差(50%)(n-1)/n(n-2)/n差(50%)需使用的磁盘数量n≥12n≥3n≥44应用个人用户适用于存放重要数据,如服务器和数据库存储等领域。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。数据中心,信息中心等对数据安全级别要求比较高的企业集合了RAID0,RAID1的优点,但是空间上由于使用镜像,而不是类似RAID5的“奇偶校验信息”,磁盘利用率一样是50%

作者: 迷你的钢铁侠
排版: 粗暴的楼房连
审核: wwdsmt


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