raid详解
RAID(Redundant Array of Independent Disks,独立磁盘冗余阵列)是一种将多个独立的硬盘组合成一个逻辑单元的数据存储技术,以下是关于RAID的详解、作用及好处:
RAID的详解
- RAID 0:将数据分散存储到阵列中的各个硬盘上,最少需要两块硬盘,容量为所有硬盘容量的和。其读写性能高,随机写性能高,但无冗余、无热备、无容错性,安全性低,适用于无故障的迅速读写,要求安全性不高的使用场景。
- RAID 1:把相同的数据分别写入阵列中的每一块磁盘中,最少需要两块硬盘,容量是总容量的一半。读写性能低,随机写性能低,但利用复制进行冗余,有热备,可容错,安全性高,适用于随机数据写入,要求安全性高的场景,如服务器、数据库存储领域。
- RAID 5:把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上,且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上,最少需要三块硬盘,容量为(n-1)/n,n为磁盘数量。随机和连续写性能低,读性能高,利用奇偶校验进行冗余,可容错,安全性高,适用于随机数据传输要求安全性高的场景,如金融、数据库、存储等领域。
- RAID 6:在RAID5的基础上改良而成,增加了数据校验位,允许损坏的硬盘数量为两个,需要N+2个磁盘。读取性较高,但成本高于RAID 5,写入性能较低,适用于对数据安全要求非常高、成本同样重要的场景。
- RAID 10:是RAID 1和RAID 0的组合,先将数据进行镜像操作,然后再对数据进行分组。至少需要四块硬盘,读取性能仅次于RAID0,镜像中的磁盘没有全部故障,数据就不会丢失,适用于读写性能要求高,数据安全大于磁盘成本的场景。
对比表
说明
- 容量计算公式:
- RAID 0:所有硬盘容量相加。
- RAID 1:总容量为一块硬盘的容量(因为数据完全镜像)。
- RAID 5:总容量为 ( (n-1) * 单块硬盘容量,其中 n 为硬盘数量,因为一块硬盘用于存储校验信息。
- RAID 6:总容量为 (n-2) * 单块硬盘容量,因为两块硬盘用于存储校验信息。
- RAID 10:总容量为 (n/2) * 单块硬盘容量,因为一半的硬盘用于镜像。
- 数据安全性:
- RAID 0:无冗余,单块硬盘故障即导致数据丢失。
- RAID 1:镜像冗余,单块硬盘故障不影响数据。
- RAID 5:奇偶校验冗余,可容错一块硬盘。
- RAID 6:双奇偶校验冗余,可容错两块硬盘。
- RAID 10:镜像冗余,可容错部分硬盘(镜像组内一块硬盘故障不影响数据)。
- 适用场景:
- RAID 0:适合对性能要求极高,但对数据安全性要求低的场景。
- RAID 1:适合对数据安全性要求高,读取性能有一定要求的场景。
- RAID 5:适合对数据安全性要求高,读取性能要求高,写入性能要求中等的场景。
- RAID 6:适合对数据安全性要求极高,读取性能要求高,成本敏感的场景。
- RAID 10:适合对性能和数据安全性要求都极高的场景。
RAID的作用
- 提升存储性能:通过在多个磁盘上同时存储和读取数据,大幅提高存储系统的数据吞吐量。例如RAID 0模式下,数据被分散到多个硬盘上进行存储和读取,理想状态下硬盘设备的读写性能会提升数倍。
- 提供数据冗余:在很多RAID模式中都有较为完备的相互校验/恢复的措施,甚至是直接相互的镜像备份,从而大大提高了RAID系统的容错度,保障数据的安全性。比如RAID 1模式通过镜像的方式,将数据完全复制到另一块硬盘上,当一块硬盘故障时,另一块硬盘仍可正常工作。
- 增加存储容量:将多个硬盘组合成一个逻辑单元,可获得比单个硬盘更大的存储空间。比如RAID 0模式下,容量为所有硬盘容量的和。
- 保障系统运行:在包含一个硬盘驱动器的计算机上,如果驱动器发生故障,操作系统将立即停止。但在RAID阵列中,如果硬盘发生故障,系统将能够保持正常运行一段时间。
RAID的好处
- 数据安全性高:RAID通过数据冗余技术,如镜像、校验等方式,大大降低了数据丢失的风险。例如RAID 5和RAID 6通过奇偶校验信息,可在硬盘损坏时恢复数据。
- 性能提升明显:RAID系统的运行速度比单个驱动器快得多,数据的读写可以同时进行,提高了传输速率。像RAID 0和RAID 10模式,都能显著提升硬盘的读写速度。
- 成本效益较好:虽然RAID需要多块硬盘,但相比购买一块大容量且高性能的硬盘,使用RAID可以在一定程度上降低成本。
- 易于管理:在操作系统下,RAID作为一个独立的大型存储设备出现,方便用户进行管理和操作。