磁盘冗余阵列(RedundantArraysofIndependentDisks,RAID)是一种通过软件或硬件实现的技术,可以将多个较小的磁盘组合成一个具有容错功能的大型磁盘。RAID的具体等级根据使用需求选择,主要包括以下几种:标准RAID:RAID0、RAID1、RAID5、RAID6混合RAID:JBOD、RAID10、RAID01磁盘阵列比较RAID的数据组织方式条带:磁盘中单个或多个连续的扇区构成一个条带,是组成分条的元素。分条:同一磁盘阵列中多个磁盘驱动器上相同“...
磁盘冗余阵列(redundant arrays of independent disks,raid)是一种通过软件或硬件实现的技术,可以将多个较小的磁盘组合成一个具有容错功能的大型磁盘。raid的具体等级根据使用需求选择,主要包括以下几种:
标准RAID:RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6
混合RAID:JBOD、RAID 10、RAID 01
磁盘阵列比较
RAID的数据组织方式
条带:磁盘中单个或多个连续的扇区构成一个条带,是组成分条的元素。
分条:同一磁盘阵列中多个磁盘驱动器上相同“位置”(或相同编号)的条带。
分条宽度:在一个分条中数据成员盘的个数(上图分条宽度为3)。
分条深度:一个条带的容量大小(根据硬盘大小而定)。
RAID方式
JBOD
JBOD,Just a Bunch Of Disk,一堆硬盘。在分类上,JBOD不是标准的RAID等级,只是将多个硬盘空间合并成一个大的逻辑硬盘,没有错误冗余机制。
RAID 0
RAID 0:等量模式,stripe,效率最高。RAID 0又叫带区集,指将两个以上的硬盘并联起来,形成一个大容量的磁盘。RAID 0的容量为硬盘容量的总和。数据在写入时,分段后分散存储在这些磁盘上,因为读写具有并行性,所以RAID 0是所有级别中最快的。缺点是RAID 0既没有冗余功能,也不具备容错能力,其中一块坏了就莫得了。应用场景:不追求安全,只要速度,大规模并发的读取场景。如数据库(备)、存储库(备)。
RAID 1
RAID 1:镜像模式,mirror,完整备份。RAID 1由两组以上的N个磁盘互相作镜像。RAID 1容量为硬盘容量总和的一半。数据写入时,分别写入工作盘和镜像盘中,在多线程IO的场景中会有比较好的表现。应用场景:只追求安全性,不追求速度。比如系统盘和监控服务器。
RAID 5
RAID 5:奇偶校验,效率与数据备份兼顾,Disk Striping硬盘分割技术。RAID 5至少需要三块硬盘。RAID 5的容量 = (硬盘个数-1)* 单块硬盘容量。RAID 5不是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RAID 5的各个硬盘上,并且将奇偶校验信息分别存储于不同的磁盘上。当RAID 5的一个硬盘发生损坏,可用剩下的数据和奇偶校验信息来恢复被破坏的数据。RAID 5可以看作RAID 1和RAID 0的折中方案,既有近似RAID 0的读写速度,又有校验机制来保证数据的可靠性。应用场景:对安全性和速度有基本的需求。比如普通数据库、存储库。
RAID 6
RAID 6:两套奇偶校验,可以看作RAID 5的升级版,加入第二个独立的奇偶校验快。RAID 6至少需要四块硬盘。RAID 6的容量 = (硬盘个数-2)* 单块硬盘容量。RAID 6的两个独立的奇偶校验系统采用不同的算法,数据的可靠性非常高,任意两块磁盘同时失效也不会影响数据的完整性。相比RAID 5,RAID 6有着更大的IO吞吐和计算能力。RAID 6建议使用硬件的方式实现。应用场景:对安全性和速度有基本的需求。比如普通数据库、存储库。
RAID 10/01
RAID 10:先分割,再镜像。(常用,可靠性高)
RAID 01:先镜像,再分割。(可靠性低)
当RAID 10有一个硬盘损坏,其余的硬盘仍然可以正常运作;而RAID 01其中一个硬盘坏了,其他的就没法正常运作了。应用场景:对安全和性能都有较高要求的场景,比如数据库(主)、存储库(主)。
RAID实现
Win32 API函数手册 chm版
Win32_API_函数详解查询手册 chm格式,分为限制程序功能函数、注册表处理函数、对话框函数、时间处理函数、磁盘处理函数、进程函数、文件处理函数、断点设置列表等相关内容。
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软RAID
软RAID:由操作系统模拟的RAID,由CPU来代替硬件RAID卡进行调度任务,一旦硬盘损坏,操作系统就会损坏,模拟的RAID就会失效。
优点:便宜,不需要专门买RAID卡。简单,点就完事了。
缺点:需要占用CPU资源来进行RAID的模拟。由操作系统模拟,系统坏了,就无法实现RAID的磁盘容错功能了。
示例假设要写入的数据是{A1,A2,A3,……,A8},那么:
对于RAID1来说,需要做这样的转换:
12345678
|
+--+--+--+--+--+--+--+--+ +-->|A1|A2|A3|A4|A5|A6|A7|A8|+--+--+--+--+--+--+--+--+ | +--+--+--+--+--+--+--+--+|A1|A2|A3|A4|A5|A6|A7|A8|-->| Disk0+--+--+--+--+--+--+--+--+ | +--+--+--+--+--+--+--+--+ RAID 1 +-->|A1|A2|A3|A4|A5|A6|A7|A8| +--+--+--+--+--+--+--+--+ Disk1
|
对于四盘RAID0来说,需要做这样的转换:
12345678910111213141516
|
+--+--+ +-->|A1|A5| | +--+--+ | Disk0 | +--+--+ +-->|A2|A6|+--+--+--+--+--+--+--+--+ | +--+--+|A1|A2|A3|A4|A5|A6|A7|A8|-->| Disk1+--+--+--+--+--+--+--+--+ | +--+--+ RAID 0 +-->|A3|A7| | +--+--+ | Disk2 | +--+--+ +-->|A4|A8| +--+--+ Disk3
|
对于四盘RAID10来说,需要做这样的转换:
12345678910111213141516
|
+--+--+--+--+ +-->|A1|A3|A5|A7| | +--+--+--+--+ | Disk0 | +--+--+--+--+ +-->|A1|A3|A5|A7|+--+--+--+--+--+--+--+--+ | +--+--+--+--+|A1|A2|A3|A4|A5|A6|A7|A8|-->| Disk1| +--+--+--+--+--+--+--+--+ | +--+--+--+--+ RAID 10 +-->|A2|A4|A6|A8| | +--+--+--+--+ | Disk2 | +--+--+--+--+ +-->|A2|A4|A6|A8| +--+--+--+--+ Disk3
|
对于四盘RAID5来说,需要做这样的转换(其中B7、B8、Q3需要先从硬盘读出,P1、P2、P3需要进行计算):
12345678910111213141516
|
+--+--+------+ +-->|A1|A4|B7->A7| | +--+--+------+ | Disk0 | +--+--+------+ +-->|A2|A5|Q3->P3|+--+--+--+--+--+--+--+--+ | +--+  --+------+|A1|A2|A3|A4|A5|A6|A7|A8|-- | Disk1(P3=B7 XOR A7 XOR B8 XOR A8 XOR Q3)+--+--+--+--+--+--+--+--+ | +--+--+------+ RAID 5 +-->|A3|P2|B8->A8| | +--+--+------+ | Disk2(P2=A4 XOR A5 XOR A6) | +--+--+ +-->|P1|A6| +--+--+ Disk3(P1=A1 XOR A2 XOR A3)
|
类似的,读取数据需要进行反向转换。上述提到的这些转换、计算过程,如果由CPU执行硬盘控制器的驱动程序代码完成,就是软RAID。
硬RAID
硬RAID:n块独立硬盘+硬件RAID卡组成的,就算硬盘发生故障,RAID卡也不会发生故障,可以起到磁盘容错的作用。
参考资料
https://www./link/6881a152b83d09fd68ccb9be0f9d9adehttps://www./link/a6df0bdb9111011bb923c11b2bc2e5fd
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