初探磁盤陣列

初識磁盤陣列
第一節 什麼是RAID?
        RAID是Redundant Array of Independent Disks的縮寫,翻譯過來意思是:獨立磁盤冗餘陣列,簡稱磁盤陣列。其基本思想就是把多個相對便宜、容量較小、穩定性較高的硬盤組合起來,成爲一個硬盤陣列組,使性能達到甚至超過一個價格昂貴、容量巨大的硬盤。

第二節 磁盤陣列的功能
       一般來說,磁盤陣列有三個功能。
             1.整合閒置的磁盤空間
       你可以通過磁盤陣列,把原本閒置、不具經濟價值的磁盤,整合成爲一個新的磁盤空間。例如,把3個2GB的磁盤合併成爲一個6GB大小的磁盤空間,這樣就可以更方便地存儲數據。
             2.提高磁盤讀取的效率
       當磁盤陣列在寫入數據時,會把數據拆解成若干等份,同時寫入到各個磁盤中;在讀取數據時,又會從各個磁盤中同時讀出所需的數據。因爲磁盤陣列具備如此的讀取特性,讓我們可以加快讀取的速度,提高磁盤的效率。
       假設一個磁盤讀寫100MB數據需花費1分鐘的時間,如果我們使用兩個磁盤創建磁盤陣列時,同樣的100MB大小的數據寫入磁盤陣列時,由於每一個磁盤只負責存儲50MB的數據,因此,磁盤陣列只需花費半分鐘的時間,就可完成寫入的動作。
             3.提供容錯性
       由於存儲在磁盤陣列上的數據,實際上是分散在不同的磁盤中的,所以,當某一個磁盤發生故障時,磁盤陣列便可以從其他正常的磁盤中讀取文件數據;另外,磁盤數組還允你加入新的磁盤來重建先前損壞的那個磁盤上的數據。


第三節 磁盤陣列的分類
       分爲RAID-0,RAID-1,RAID-2,RAID-3,RAID-4,RAID-5,RAID-6,RAID-7,RAID-10/01,RAID-50,RAID-53。下面我麼分別來看看各種陣列。
       RAID-0:它是將多個磁盤並列起來,成爲一個大磁盤。在存放數據時,其將數據按磁盤的個數來進行分段,然後同時將這些數據寫進這些盤中,所以在所有的級別中,RAID-0的速度是最快的。但是RAID-0沒有冗餘功能,如果一個磁盤(物理)損壞,則所有的數據都會丟失。
RAID-0如下圖所示:


       RAID-1:每一個磁盤都有一個鏡像磁盤,鏡像磁盤隨時保持與原磁盤的內容一致。RAID-1具有最高的安全性,但只有一半的磁盤空間被用來存儲數據。
RAID-1如下圖所示:


       RAID-2:以漢明碼(Hamming Code)的方式將數據進行編碼後分割爲獨立的位元,並將數據分別寫入硬盤中。因爲在數據中加入了錯誤修正碼(ECC,Error Correction Code),所以數據整體的容量會比原始數據大一些,RAID2最少要三臺磁盤機方能運作。
RAID-2如下圖所示:


       RAID-3:將數據條塊化分佈於不同的硬盤上,並使用簡單的奇偶校驗,且用單塊磁盤存放奇偶校驗信息。如果一塊磁盤失效,奇偶盤及其他數據盤可以重新產生數據;如果奇偶盤失效則不影響數據使用。
RAID-3如下圖所示:


       RAID-4:同樣也將數據條塊化並分佈於不同的磁盤上,但以區塊爲單位分別存在硬盤中。RAID-4使用一塊磁盤作爲奇偶校驗盤,每次寫操作都需要訪問奇偶盤,這是奇偶校驗盤會成爲寫操作的瓶頸。
RAID-4如下圖所示:


       RAID-5:RAID-5不對存儲的數據進行備份,而是把數據和相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID-5的各個磁盤上,並且奇偶校驗信息和相對應的數據分別存儲於不同的磁盤上。當RAID-5的一個磁盤數據發生損壞後,利用剩下的數據和相應的奇偶校驗信息去恢復被損壞的數據。
RAID-5如下圖所示:

       RAID-6:與RAID-5相比,RAID-6增加了第二個獨立的奇偶校驗信息塊。兩個獨立的奇偶系統使用不同的算法,數據的可靠性非常高,即使兩塊磁盤同時失效也不會影響數據的使用。但RAID-6需要分配給奇偶校驗信息更大的磁盤空間,相對於RAID-5有更大的“寫損失”,因此“寫性能”非常差。
RAID-6如下圖所示:

       RAID-7:這是一種新的RAID標準,其自身帶有智能化實時操作系統和用於存儲管理的軟件工具,可完全獨立於主機運行,不佔用主機CPU資源。RAID 7可以看作是一種存儲計算機(Storage Computer),它與其他RAID標準有明顯區別。

RAID-10/01:此種又分爲RAID-10和RAID-01。
       RAID-10:先鏡射再分割。將所有硬盤分爲兩組,視爲是RAID-0的最低組合,然後將這兩組各自視爲RAID-1來使用。
RAID-10如下圖所示:

       RAID-01:先分割再鏡射到兩組硬盤。將所有的硬盤分爲兩組,變成RAID-1的最低組合,而將兩組硬盤各自視爲RAID-0運作。
RAID-01如下圖所示:


       RAID-50也被稱爲鏡象陣列條帶,由至少六塊硬盤組成,像RAID-0一樣,數據被分割成條帶,在同一時間內向多塊磁盤寫入;像RAID-5一樣,也是以數據的校驗位來保證數據的安全,且校驗條帶均勻分佈在各個磁盤上。其目的在於提高RAID-5的讀寫性能。
       RAID-53:它擁有一個鏡射條帶陣列,硬盤裏其中一個條帶就是一個是由3組以上的RAID-5組成RAID-3硬盤陣列。

第四節 磁盤陣列的樣式
       磁盤陣列的樣式有三種,分別爲:
             1.外接式磁盤陣列櫃
             2.內接式磁盤陣列櫃
             3.利用軟件來仿真


第五節 磁盤陣列的實現
       磁盤陣列有兩種實現方式,分別爲:
             1.軟件陣列:通過網絡操作系統自身提供的磁盤管理功能將連接的普通SCSI卡上的多塊硬盤配置成邏輯盤,組成陣列。
             2.硬件陣列:使用專門的磁盤陣列卡來實現。


參考資料:維基百科磁盤陣列百度百科磁盤陣列大話存儲

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