jxnxsdengyu
作者jxnxsdengyu2020-04-24 18:31
系统工程师, 江西农信

技术对比---RAID

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RAID,磁盘阵列(ReDundant Arrays of Independent Disks),指由独立磁盘构成的的具有冗余能力的阵列。在生产环境中出于存储容量、性能、安全管理,常需要组成不同级别的磁盘阵列。本文就磁盘阵列不同级别进行和软硬件RAID进行介绍,加强读者对RAID不同级别特性的了解。

一、RAID作用
磁盘阵列(RAID)是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同的方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑磁盘)。从而提供比单个硬盘更高的容量、存储性能和提供数据备份技术。磁盘阵列的存储速度比单个磁盘高很多,而且可以提供自动数据备份

二、常用RAID场景
一般在生产环境中RAID0,1,5,10使用比较广泛
RAID0或RAID1:非重要业务可使用,RAID0提供最高的存储速度,RAID1提供高数据安全性。
RAID5或RAID10:在数据库服务器或其他重要业务中推荐使用,因为RAID5和RAID10安全性较高,性能比较均衡。

三、RAID级别

RAID级别技术原理磁盘数量性能可靠性成本应用场景
RAID0把连续的数据条带分散到多个磁盘上存取两块或以上硬盘组成非常好,读写速度理论为单个磁盘的N(磁盘数)倍无冗余,单一磁盘损坏数据有丢失风险成本低,每块磁盘容量被100%利用用于需要扩大磁盘容量,需要高读写速度,数据安全性要求不高的领域,如图形工作站,即时聊天等等
RAID1把写入硬盘的数据镜像复制到另外一个硬盘上由两块硬盘组成读取速度高,写速度较低可靠性高,单块磁盘故障数据不会丢失成本高,磁盘利用率仅有50%常用在保存关键性的重要数据场合
RAID5不对存储的数据进行备份,而是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,并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3块或以上硬盘组成读取速度高,接近RAID0.写速度较低,略低于单一磁盘可靠性较高,允许一块磁盘损坏数据不会丢失成本较低,约损失一块磁盘容量常用于存储性能,安全和成本兼顾的场景,生产中使用较广泛。
RAID6RAID5的扩展,在RAID5的基础上新增加一个独立的奇偶校验信息块四块或以上硬盘组成读速度较好,写速度非常低可靠性高,允许两块硬盘损坏数据不会丢失成本高,由于要2中不同奇偶校验方法,控制器设计复杂,造价昂贵使用范围较小,用于对安全性要求非常高的场景
RAID10组合RAID,又称为Raid 1+0,是raid0和raid1的组合。一组磁盘先做Raid1,然后组之间再做Raid0四块或以上硬盘组成读写速度较好可靠性高,非同组RAID1磁盘同时损坏数据不会丢失成本高,与RAID1一样仅有50%利用率常用于需要兼顾性能、安全性的生产场景。使用范围较广
RAID01组合RAID,又称为RAID 0+1,是raid0和raid1的组合。一组磁盘先做RAID0,然后组之间再做RAID1四块或以上硬盘组成读写速度较好可靠性较低,同组RAID0损坏则整组无法使用成本高,与RAID1一样仅有50%利用率可靠性不如RAID10,使用范围很小

四、实现方式
硬RAID,通过硬件来实现的RAID功能,通常为各种raid卡,主板集成的raid等。
软RAID,通过操作系统来实现的RAID功能,通常在虚拟磁盘,文件系统或逻辑磁盘管理(lvm)中使用。
软RAID与硬RAID区别:硬RAID有第三方的控制/处理(业界称其为RAID协处理器--RAID Co-Processor)与I/O芯片,软RAID所有RAID有关任务由CPU来完成。软raid依赖于操作系统,操作系统崩溃则无法运行。软RAID在磁盘发生损坏时,常常无法实现重建功能。在由于掉电等因素造成的raid信息丢失时,硬RAID由于独立的第三方缓存芯片不会造成信息丢失。
因此,在生产环境中使用硬RAID来确保性能、稳定性、兼容性和安全性。

常见的软RAID和硬RAID:
1.软RAID:
(1)Linux 通过开源软件MD-RAID,支持使用软件方式实现RAID0,1,5,6或组合RAID的功能
(2)AIX 经常通过LVM Mirror方式配置硬盘,实质上是软件RAID1。

2.硬RAID:
(1)独立RAID卡
这里指独立的硬件RAID卡,它提供独立的I/O处理器、磁盘控制器、硬盘连接器和缓存。由于缓存的存在,能极大的提高RAID的读写性能。传统RAID5比RAID10在读写性能上要低,但在使用缓存后两者性能相近。仅在大量小I/O离散读写时,由于命中率的降低,RAID5读写性能低于RAID10.
(2)主板集成RAID
RAID卡集成在主板上,RAID卡受主板影响,主板掉电时可能存储控制丢失信息。低端的主板RAID卡占用CPU较高。

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