獨立磁盤冗餘陣列(RAID)技術全程圖解

  • 摘要:RAID翻譯成中文意思是“獨立磁盤冗餘陣列”,實際上也是我們經常所說的“磁盤陣列”。這種技術可以讓多個獨立的硬盤通過不同方式組合成一個硬盤組,硬盤組的性能較單個硬盤在性能上有大幅度的提升,並且硬盤組裏還提供了數據恢復功能,當硬盤組內的硬盤出現故障時,其他硬盤會將這些數據進行恢復,極大保護了數據的安全。
  • 標籤:RAID  raid 10  獨立磁盤冗餘陣列
RAID翻譯成中文意思是“獨立磁盤冗餘陣列”,實際上也是我們經常所說的“磁盤陣列”。這種技術可以讓多個獨立的硬盤通過不同方式組合成一個硬盤組,硬盤組的性能較單個硬盤在性能上有大幅度的提升,並且硬盤組裏還提供了數據恢復功能,當硬盤組內的硬盤出現故障時,其他硬盤會將這些數據進行恢復,極大保護了數據的安全。
通過RAID技術實現的硬盤組我們可以將它看成一個硬盤,可以對它進行分區,格式化等操作。因此,RAID技術出現後,在服務器和存儲行業得到廣泛應用,並且有一些簡單的RAID功能也逐步進入了家用市場。
在RAID技術中,我們常常聽到“RAID級別”這個詞,RAID級別是指磁盤陣列中硬盤的組合方式,RAID級別不同,硬盤組合的方式也就不同,爲用戶提供的磁盤陣列在性能上和安全性的表現上也有不同。目前常見的RAID級別有RAID0,1,3,5,10,30,50和JOBD等,關於這類RAID級別,已經有非常多的相關介紹,大家可以多查閱一些資料。
我們今天要說的是一些並不常見的RAID級別,這些RAID級別有些是將來發展的方向,有些是單個公司提出的標準,它們提出的這些RAID級別比我們常見的這些RAID級別在性能和數據恢復能力上要強大,因此,也被一些公司所採用。我們在這裏將這些RAID功能向大家作個介紹。
RAID 6
RAID 6是由一些大型企業提出來的私有RAID級別標準,它的全稱叫“Independent Data disks with two independent distributed parity schemes(帶有兩個獨立分佈式校驗方案的獨立數據磁盤)”。這種RAID級別是在RAID 5的基礎上發展而成,因此它的工作模式與RAID 5有異曲同工之妙,不同的是RAID 5將校驗碼寫入到一個驅動器裏面,而RAID 6將校驗碼寫入到兩個驅動器裏面,這樣就增強了磁盤的容錯能力,同時RAID 6陣列中允許出現故障的磁盤也就達到了兩個,但相應的陣列磁盤數量最少也要4個。下圖是RAID 6的圖解。
從圖中我們可以看到每個磁盤中都具有兩個校驗值,而RAID 5裏面只能爲每一個磁盤提供一個校驗值,由於校驗值的使用可以達到恢復數據的目的,因此多增加一位校驗位,數據恢復的能力就越強。不過在增加一位校驗位後,就需要一個比較複雜的控制器來進行控制,同時也使磁盤的寫能力降低,並且還需要佔用一定的磁盤空間。因此,這種RAID級別應用還比較少,相信隨着RAID 6技術的不斷完善,RAID 6將得到廣泛應用。RAID 6的磁盤數量爲N+2個。
RAID 7
RAID 7全稱叫“Optimized Asynchrony for High I/O Rates as well as High Data Transfer Rates(最優化的異步高I/O速率和高數據傳輸率)”,它與以前我們見到RAID級別具有明顯的區別。RAID 7完全可以理解爲一個獨立存儲計算機,它自身帶有操作系統和管理工具,完全可以獨立運行。RAID 7的圖解如下:
圖中每個“柱體”是由多個磁盤構成,而不是我們以前看到的一個磁盤表示一個“柱體”。從上圖我們可以看出,每個磁盤都有一個獨立的I/O通道,它們與主通道相連,操作系統可以直接對每個磁盤的訪問進行控制,可以讓每個磁盤在不同的時段進行數據讀寫,這樣就大大改善了I/O的應用,同時也提高了數據讀寫的能力,而這種磁盤訪問方式也叫做非同步訪問。在RAID 7中,提供了一個磁盤作爲專門的校驗盤,它適合於任何一個磁盤進行數據恢復。
總的來說,RAID 7與我們傳統的RAID級別有很大區別,它的優點很多,但缺點也非常明顯,那就是價格非常高,對於普通企業用戶並不實用。
RAID 5E
RAID 5E是由IBM公司提出的一種私有RAID級別,沒有成爲國際標準。這種RAID級別也是從RAID 5的基礎上發展而來的,它與RAID 5不同的地方是將數據校驗信息平均分佈在每一個磁盤中,並且每個磁盤都要預留一定的空間,這部分空間沒有進行條帶化(條帶是指數據爲了保存在RAID中,被劃分成的最小單元。
通過對條帶進行調整,可以使支持RAID的磁盤陣列性能更加優異)。當一個磁盤出現故障時,這個磁盤上的數據將被壓縮到其他磁盤預留沒有條帶化的空間內,達到數據保護的作用,而這時候的RAID級別則從RAID 5E轉換成了RAID 5,繼續保護磁盤數據。RAID 5E允許兩個磁盤出錯,最少也需要4個磁盤才能實現RAID 5E。下圖是RAID 5E的圖解:
RAID 5EE
RAID 5EE也是由IBM公司提出的一種私有RAID級別,它也沒有成爲國際標準。RAID 5EE的工作原理與RAID 5E基本相同,它也是在每個磁盤中預留一部分空間作爲分佈的熱備盤,當一個硬盤出現故障時,這個磁盤上的數據將被壓縮到分佈的熱備盤中,達到數據的保護作用。不過與RAID 5E不同的是RAID 5EE內增加了一些優化技術,使RAID 5EE的工作效率更高,壓縮數據的速度也更快。RAID 5EE允許兩個磁盤出錯,最少需要4個磁盤實現。
RAID 1E
RAID 1E是RAID 1的增強版本,它並不是我們通常所說的RAID 0+1的組合。RAID 1E的工作原理與RAID基本上是一樣的,只是RAID 1E的數據恢復能力更強,但由於RAID 1E寫一分數據至少要兩次,因此,RAID處理器的負載得到加強,從而造成磁盤讀寫能力的下降。RAID 1E至少需要3塊硬盤才能實現。RAID 1E和RAID 1的工作原理圖如下:
RAID DP
RAID DP也屬於一種私有的RAID標準,它實際上也就是雙RAID 3技術,所謂雙RAID 3技術主要是說在同一磁盤陣列中組建兩個獨立的不同算法的校驗磁盤,在單校驗磁盤下工作原理與RAID 3一樣,但增加了一個校驗盤之後,則使整個磁盤陣列的安全性得到提高,並且它的性能比RAID 3和RAID 5都要好。
RAID ADG
RAID ADG相當於雙RAID 5技術,是HP提出來的一種RAID技術。這種技術部署了2個奇偶校驗集,並提供了2個硬盤的容量存儲這些奇偶校驗信息,能同時允許2塊硬盤出現故障,有效提升了磁盤內數據的可靠性。不過這種技術會嚴重影響系統速度,所以並沒有得到推廣。
總結
以上提到的RAID技術都還不是規範的技術,因此,還有許多廠商也以定義了同樣名字的RAID標準,但它們的原理有所區別,所以,大家在見到這些技術時,一定要根據廠商方面的解釋爲主。
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