RAID 是英文 Redundant Array of Independent Disks 的缩写,中文简称为独立冗余磁盘阵列。简单的说,RAID 是一种把多块独立的硬盘(单个物理硬盘)按不同的方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘),从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份的技术。
组成磁盘阵列的不同方式称为 RAID 级别(RAID Levels)。数据备份的功能是在用户数据一旦发生损坏后,利用备份信息可以使损坏数据得以恢复,从而保障用户数据的安全性。在用户看来,组成的磁盘组就像是一个硬盘,用户可以对它进行分区,格式化等操作。总之,对磁盘阵列的操作与单个硬盘基本一样。不同的是,磁盘阵列的存储速度要比单个硬盘高,而且可以提供自动数据冗余备份。
RAID 具有如下基本特点:
1、支持自动检测故障硬盘
2、支持重建硬盘坏道数据
3、支持硬盘备份
4、支持硬盘热插拔
5、支持硬盘扩容
RAID 级别
按照用户实际应用需求,RAID 技术分为很多不同的等级,分别可以提供不同的速度、安全性和性价比。根据用户实际情况选择适当的 RAID 级别可以满足用户对存储系统可用性、性能和容量的要求。目前常用的 RAID 级别有:RAID 0,RAID 1,RAID 5,RAID 6,RAID 10,RAID 1E,RAID 50,RAID 60 等。
RAID 0
RAID 0 是把数据分成若干相等大小的数据块,并把它们写到阵列中不同的硬盘上,这种技术又称【Striping】(即将数据条带化)。这种把数据分布在多个硬盘上的布局,在数据读写时是以并行的方式对各硬盘同时进行操作,因此,从理论上讲,其容量和数据传输率是单个硬盘的 N 倍(N 为构成 RAID 0 的硬盘总数)。但由于其没有数据冗余,无法保护数据的安全性,只能适用于 I/O 要求高,但数据安全性要求低的场合。
RAID 1
RAID 1 又称镜像,即每个数据盘都有一个镜像盘,每次写数据时必须同时写入镜像盘,读数据时只从数据盘读出,一旦数据盘发生故障立即转入镜像盘,从镜像盘中读出数据。当更换故障盘后,数据可以重构,恢复数据盘正确数据。RAID 1 可靠性高,但其有效容量减小到总容量的一半,因此常用于对容错要求较高的应用场合,如财政、金融等领域。
RAID 5
RAID 5 是一种旋转奇偶校验独立存取的阵列方式,没有固定的校验盘,而是按某种规则把奇偶校验信息均匀地分布在阵列所属的硬盘上,所以在每块硬盘上,既有数据信息也有校验信息。如果阵列内的某个磁盘出现故障,丢失的数据可以根据其它磁盘上的奇偶位数据进行重建。
RAID 5 配置要求至少 3 块硬盘。
优势:更有效地利用所有冗余 RAID 配置的磁盘容量。
保持良好的读写性能。需要注意的是:磁盘故障会影响吞吐速率。故障后重建信息的时间比镜像配置情况下要长。
RAID 6
RAID 6与RAID 5相比,RAID 6增加了第二个独立的奇偶校验信息块,进行双重校验。两个独立的奇偶系统使用不同的算法,数据的可靠性非常高,即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。但RAID 6需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间,相对于RAID 5有更大的“写损失”,因此“写性能”较差。
RAID 10
RAID 10 是 RAID 1 和 RAID 0 的结合。此配置要求至少 4 块硬盘,在所有 RAID 等级中,性能、保护功能及容量都是最佳的。RAID 10 包含成对的镜像磁盘,其数据在整个阵列上进行剥离。多数情况下,RAID 10 能够承受多个磁盘出现故障的情况,因此更能保证系统的正常运行。其数据丢失的几率最小。优势:与 RAID 1(镜像)有同样的冗余特性,是数据保护的理想选择。
RAID 1E
RAID 1E 是 RAID 1 的增强版本,整合了镜像和数据条带,RAID 1E 的数据恢复能力更强,但由于 RAID 1E 写一份数据至少要两次,因此,导致 RAID 处理器的负载增大,从而造成磁盘读写能力的下降。跟 RAID 1 一样,数据是镜像的,逻辑盘的容量是硬盘总容量的一半。RAID 1E 至少需要 3 块硬盘才能实现。
RAID 50
RAID 50 即 RAID (5+0),也被称为镜像阵列条带,像 RAID 0 一样,数据被分区成条带,在同一时间内向多块磁盘写入;像 RAID 5 一样,也是以数据的校验位来保证数据的安全,且校验条带均匀分布在各个磁盘上。因此 RAID 50 较 RAID 0 而言提高了其安全性,较 RAID 5 而言提高了其读写性能。
RAID 60
RAID 60 即 RAID (6+0),产生的背景与 RAID 50 相同
各级别 RAID 性能及硬盘利用率如下图