教你安裝磁盤陣列:組建RAID需要幾塊硬盤
磁盤陣列有兩種方式可以實(shí)現(xiàn),那就是“軟件陣列”與“硬件陣列”。
軟件陣列是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)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。軟件陣列可以提供數(shù)據(jù)冗余功能,但是磁盤子系統(tǒng)的性能會(huì)有所降低,有的降低幅度還比較大,達(dá)30%左右。
硬件陣列是使用專門的磁盤陣列卡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。硬件陣列能夠提供在線擴(kuò)容、動(dòng)態(tài)修改陣列級(jí)別、自動(dòng)數(shù)據(jù)恢復(fù)、驅(qū)動(dòng)器漫游、超高速緩沖等功能。它能提供性能、數(shù)據(jù)保護(hù)、可靠性、可用性和可管理性的解決方案。陣列卡專用的處理單元來(lái)進(jìn)行操作,它的性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)非陣列硬盤,并且更安全更穩(wěn)定。
適合家庭用戶的是固態(tài)硬盤做系統(tǒng)盤,然后用兩塊一樣的機(jī)械硬盤做高速的RAID 0,如果有數(shù)據(jù)安全需求,可以考慮RAID 0+1,以四個(gè)磁盤組成的RAID 0+1為例,其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式如圖所示:RAID 0+1是存儲(chǔ)性能和數(shù)據(jù)安全兼顧的方案。它在提供與RAID 1一樣的數(shù)據(jù)安全保障的同時(shí),也提供了與RAID 0近似的存儲(chǔ)性能。
RAID技術(shù)主要包含RAID 0~RAID 7等數(shù)個(gè)規(guī)范,它們的側(cè)重點(diǎn)各不相同,常見的規(guī)范有如下幾種(下面的圖例同時(shí)表明了每種RAID所需的最少的磁盤數(shù)量):
RAID 0:RAID 0連續(xù)以位或字節(jié)為單位分割數(shù)據(jù),并行讀/寫于多個(gè)磁盤上,因此具有很高的數(shù)據(jù)傳輸率,但它沒有數(shù)據(jù)冗余,因此并不能算是真正的RAID結(jié)構(gòu)。RAID 0只是單純地提高性能,并沒有為數(shù)據(jù)的可靠性提供保證,而且其中的一個(gè)磁盤失效將影響到所有數(shù)據(jù)。因此,RAID 0不能應(yīng)用于數(shù)據(jù)安全性要求高的場(chǎng)合。
RAID 1:它是通過(guò)磁盤數(shù)據(jù)鏡像實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余,在成對(duì)的獨(dú)立磁盤上產(chǎn)生互為備份的數(shù)據(jù)。當(dāng)原始數(shù)據(jù)繁忙時(shí),可直接從鏡像拷貝中讀取數(shù)據(jù),因此RAID 1可以提高讀取性能。RAID 1是磁盤陣列中單位成本最高的,但提供了很高的數(shù)據(jù)安全性和可用性。當(dāng)一個(gè)磁盤失效時(shí),系統(tǒng)可以自動(dòng)切換到鏡像磁盤上讀寫,而不需要重組失效的數(shù)據(jù)。
RAID 0+1: 也被稱為RAID 10標(biāo)準(zhǔn),實(shí)際是將RAID 0和RAID 1標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合的產(chǎn)物,在連續(xù)地以位或字節(jié)為單位分割數(shù)據(jù)并且并行讀/寫多個(gè)磁盤的同時(shí),為每一塊磁盤作磁盤鏡像進(jìn)行冗余。它的優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)擁有RAID 0的超凡速度和RAID 1的數(shù)據(jù)高可靠性,但是CPU占用率同樣也更高,而且磁盤的利用率比較低。
RAID 2:將數(shù)據(jù)條塊化地分布于不同的硬盤上,條塊單位為位或字節(jié),并使用稱為“加重平均糾錯(cuò)碼(海明碼)”的編碼技術(shù)來(lái)提供錯(cuò)誤檢查及恢復(fù)。這種編碼技術(shù)需要多個(gè)磁盤存放檢查及恢復(fù)信息,使得RAID 2技術(shù)實(shí)施更復(fù)雜,因此在商業(yè)環(huán)境中很少使用。
RAID 3:它同RAID 2非常類似,都是將數(shù)據(jù)條塊化分布于不同的硬盤上,區(qū)別在于RAID 3使用簡(jiǎn)單的奇偶校驗(yàn),并用單塊磁盤存放奇偶校驗(yàn)信息。如果一塊磁盤失效,奇偶盤及其他數(shù)據(jù)盤可以重 新產(chǎn)生數(shù)據(jù);如果奇偶盤失效則不影響數(shù)據(jù)使用。RAID 3對(duì)于大量的連續(xù)數(shù)據(jù)可提供很好的傳輸率,但對(duì)于隨機(jī)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō),奇偶盤會(huì)成為寫操作的瓶頸。
RAID 4:RAID 4同樣也將數(shù)據(jù)條塊化并分布于不同的磁盤上,但條塊單位為塊或記錄。RAID 4使用一塊磁盤作為奇偶校驗(yàn)盤,每次寫操作都需要訪問(wèn)奇偶盤,這時(shí)奇偶校驗(yàn)盤會(huì)成為寫操作的瓶頸,因此RAID 4在商業(yè)環(huán)境中也很少使用。
RAID 5:RAID 5不單獨(dú)指定的奇偶盤,而是在所有磁盤上交叉地存取數(shù)據(jù)及奇偶校驗(yàn)信息。在RAID 5上,讀/寫指針可同時(shí)對(duì)陣列設(shè)備進(jìn)行操作,提供了更高的數(shù)據(jù)流量。RAID 5更適合于小數(shù)據(jù)塊和隨機(jī)讀寫的數(shù)據(jù)。RAID 3與RAID 5相比,最主要的區(qū)別在于RAID 3每進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸就需涉及到所有的陣列盤;而對(duì)于RAID 5來(lái)說(shuō),大部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸只對(duì)一塊磁盤操作,并可進(jìn)行并行操作。在RAID 5中有“寫損失”,即每一次寫操作將產(chǎn)生四個(gè)實(shí)際的讀/寫操作,其中兩次讀舊的數(shù)據(jù)及奇偶信息,兩次寫新的數(shù)據(jù)及奇偶信息。
RAID 6:與RAID 5相比,RAID 6增加了第二個(gè)獨(dú)立的奇偶校驗(yàn)信息塊。兩個(gè)獨(dú)立的奇偶系統(tǒng)使用不同的算法,數(shù)據(jù)的可靠性非常高,即使兩塊磁盤同時(shí)失效也不會(huì)影響數(shù)據(jù)的使用。但RAID 6需要分配給奇偶校驗(yàn)信息更大的磁盤空間,相對(duì)于RAID 5有更大的“寫損失”,因此“寫性能”非常差。較差的性能和復(fù)雜的實(shí)施方式使得RAID 6很少得到實(shí)際應(yīng)用。
RAID 7:這是一種新的RAID標(biāo)準(zhǔn),其自身帶有智能化實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和用于存儲(chǔ)管理的軟件工具,可完全獨(dú)立于主機(jī)運(yùn)行,不占用主機(jī)CPU資源。RAID 7可以看作是一種存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)(Storage Computer),它與其他RAID標(biāo)準(zhǔn)有明顯區(qū)別。除了以上的各種標(biāo)準(zhǔn)(如表1),我們可以如RAID 0+1那樣結(jié)合多種RAID規(guī)范來(lái)構(gòu)筑所需的RAID陣列,例如RAID 5+3(RAID 53)就是一種應(yīng)用較為廣泛的陣列形式。用戶一般可以通過(guò)靈活配置磁盤陣列來(lái)獲得更加符合其要求的磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)。
RAID 5E(RAID 5 Enhencement): RAID 5E是在RAID 5級(jí)別基礎(chǔ)上的改進(jìn),與RAID 5類似,數(shù)據(jù)的校驗(yàn)信息均勻分布在各硬盤上,但是,在每個(gè)硬盤上都保留了一部分未使用的空間,這部分空間沒有進(jìn)行條帶化,最多允許兩塊物理硬盤出現(xiàn)故障。看起來(lái),RAID 5E和RAID 5加一塊熱備盤好象差不多,其實(shí)由于RAID 5E是把數(shù)據(jù)分布在所有的硬盤上,性能會(huì)與RAID5 加一塊熱備盤要好。當(dāng)一塊硬盤出現(xiàn)故障時(shí),有故障硬盤上的數(shù)據(jù)會(huì)被壓縮到其它硬盤上未使用的空間,邏輯盤保持RAID 5級(jí)別。
RAID 5EE: 與RAID 5E相比,RAID 5EE的數(shù)據(jù)分布更有效率,每個(gè)硬盤的一部分空間被用作分布的熱備盤,它們是陣列的一部分,當(dāng)陣列中一個(gè)物理硬盤出現(xiàn)故障時(shí),數(shù)據(jù)重建的速度會(huì)更快。
RAID 50:RAID50是RAID5與RAID0的結(jié)合。此配置在RAID5的子磁盤組的每個(gè)磁盤上進(jìn)行包括奇偶信息在內(nèi)的數(shù)據(jù)的剝離。每個(gè)RAID5子磁盤組要求三個(gè)硬盤。RAID50具備更高的容錯(cuò)能力,因?yàn)樗试S某個(gè)組內(nèi)有一個(gè)磁盤出現(xiàn)故障,而不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。而且因?yàn)槠媾嘉环植坑赗AID5子磁盤組上,故重建速度有很大提高。優(yōu)勢(shì):更高的容錯(cuò)能力,具備更快數(shù)據(jù)讀取速率的潛力。需要注意的是:磁盤故障會(huì)影響吞吐量。故障后重建信息的時(shí)間比鏡像配置情況下要長(zhǎng)。
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