RAID简介

随着服务器在企业的应用越来越广泛,数据安全,数据存储,数据恢复,存储速度等方面对企业用户来说越来越重要,而RAID卡在此过程中起着至关重要的作用,RAID卡本身的性能和特点往往会被一些用户忽视,而服务器厂商为节约成本也会搭配一些比较初级甚至一些小品牌的RAID卡产品,在使用过程中出现问题时用户也只是把关注点放在硬盘上。今天我们服务器频道将对主流一些品牌的SAS接口的RAID卡进行详细介绍。

RAID(独立冗余磁盘阵列)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(逻辑硬盘),从而提供比单个硬盘更高的存储性能与数据备份能力的技术。

RAID特色是N块硬盘同时读取速度加快及提供容错性。冗余磁盘阵列技术诞生于1987年,由美国加州大学伯克利分校提出。根据磁盘陈列的不同组合方式,可以将RAID分为不同级别。级别并不代表技术高低,选择哪一种RAID level的产品纯视用户的操作环境及应用而定,与级别高低没有必然关系。


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RAID结构图

  RAID扩大了存储能力可由多个硬盘组成容量巨大的存储空间,并且降低了单位容量的成本,市场上最大容量的硬盘每兆容量的价格要大大高于普及型硬盘,因此采用多个普及型硬盘组成的阵列其单位价格要低得多。提高了存储速度单个硬盘速度的提高均受到各个时期的技术条件限制,要更进一步往往是很困难的,而使用RAID,则可以让多个硬盘同时分摊数据的读或写操作,因此整体速度有成倍地提高。

可靠性方面,RAID系统可以使用两组硬盘同步完成镜像存储,这种安全措施对于网络服务器来说是最重要不过的了。 RAID控制器的一个关键功能就是容错处理。容错阵列中如有单块硬盘出错,不会影响到整体的继续使用,高级RAID控制器还具有拯救数据功能。对于IDE RAID来说,目前还有一个功能就是支持ATA/66/100。RAID也分为SCSI RAID和IDE RAID两类,当然IDE RAID要廉价得多。如果主机主板不支持ATA/66/100硬盘,通过RAID卡,则能够使用上新硬盘的ATA/66/100功能。

RAID分类

RAID 分类

通常我们有5种常见的RAID级别,这些级别不是刻意分出来的,而是按功能分的。不同的RAID级别提供不同的性能,数据的有效性和完整性取决于特定的I/O环境。没有任何一种RAID级别可以完美的适合任何用户。

RAID 0:


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RAID 0

  RAID 0 将数据分条,存储到多个磁盘中,不带任何冗余信息。数据被分割成块,继续分布到磁盘中。这一级别也被认为是纯粹的数据分条。创建RAID 0 需要一个或多个磁盘。也就是说,单独的一个磁盘可以被认为是一个RAID 0 阵列。在所有的级别中,RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0没有冗余功能的,如果一个磁盘(物理)损坏,则所有的数据都无法使用。

RAID 1 :

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RAID 1

  RAID 1至少要有两个(只有两个)硬盘才能组成,因此也称为镜像(Mirroring)方式。所谓镜像就是每两个硬盘的内容一模一样,但是对操作系统而言只呈现一个硬盘,以便于管理。由此可见,RAID 1对数据进行了完全的备份,其可靠性是最高的。当然,其数据的写入时间可能会稍长一点,但因为两个镜象硬盘可以同时读取数据,故读数据与RAID 0一样。

磁盘阵列的总容量为其中N/2块硬盘的容量在RAID 级别中,RAID 1通过数据镜像提供了最高的信息可用性。镜像硬盘相当于一个备份盘,可想而知,这种硬盘模式的安全性是非常高的,RAID 1的数据安全性在所有的RAID级别上来说是最好的。但是其磁盘的利用率却只有50%,是所有RAID级别中最低的。

RAID 3:

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RAID 3

  RAID 3 是最常使用的硬盘阵列技术。RAID 3至少需要3个硬盘。RAID 3的总容量为各个硬盘容量之和减去一块硬盘的容量。

应用此技术,数据被分条存储在多个磁盘内。另外,会产生奇偶校验,并一并存储在磁盘内.使用RAID 3,数据知识块会比平均I/O大小来的小的多,同时磁盘主轴会被同步,以便提高数据传送的带宽。由于使用奇偶校验,RAID 3的数据条带可以抵抗其中的一个磁盘出错而不丢失任何信息。RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率,但对于随机数据,奇偶盘会成为写操作的瓶颈。利用单独的校验盘来保护数据虽然没有镜像的安全性高,但是硬盘利用率得到了很大的提高,为(n-1)/n。

RAID 5:


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RAID 5

  RAID 5 和RAID 3极为相似,都是数据分条,奇偶校验产生冗余。但是,它不采用一个固定的硬盘来存储奇偶校验值,所有数据和校验值都分布在所有硬盘上。RAID5最大的好处是在一块盘掉线的情况下,RAID照常工作,相对于RAID0必须每一块盘都正常才可以正常工作的状况容错性能好多了。因此RAID5是RAID级别中最常见的一个类型。

RAID 10:

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RAID 10

  RAID 10的容错功能和RAID 1相同,分条使用RAID 1 段得到较高的I/O率。RAID 10巧妙的利用了RAID 0的速度以及RAID 1的保护两种特性,不过它的缺点是需要的硬盘数较多,因为至少必须拥有四个以上的偶数硬盘才能使用。

主流RAID卡的生产厂商

目前主流的生产商有Adaptec、LSI Logic、HighPoint、Promise、欧迅特,另外IBM、HP也有自己的产品不过并没有针对零售市场。

RAID0,RAID1,RAID10,RAID5各需几块盘才可组建

RAID 0

RAID 0即Data Stripping(数据分条技术)。整个逻辑盘的数据是被分条(stripped)分布在多个物理磁盘上,可以并行读/写,提供最快的速度,但没有冗余能力。要求至少两个磁盘。我们通过RAID 0可以获得更大的单个逻辑盘的容量,且通过对多个磁盘的同时读取获得更高的存取速度。RAID 0首先考虑的是磁盘的速度和容量,忽略了安全,只要其中一个磁盘出了问题,那么整个阵列的数据都会不保了。

问:RAID0至少几块盘?  答:RAID0最少要两块硬盘才能实现。

 

RAID 1

RAID 1,又称镜像方式,也就是数据的冗余。在整个镜像过程中,只有一半的磁盘容量是有效的(另一半磁盘容量用来存放同样的数据)。同RAID 0相比,RAID 1首先考虑的是安全性,容量减半、速度不变。

问:RAID1至少几块盘?  答:RAID1最少要两块硬盘才能实现。

 

RAID 0+1  为了达到既高速又安全,出现了RAID 10(或者叫RAID 0+1),可以把RAID 10简单地理解成由多个磁盘组成的RAID 0阵列再进行镜像。

问:RAID0+1至少几块硬盘才能实现。 答:RAID0+1至少需要4块盘。

 

RAID 3和RAID 5

RAID 3和RAID 5都是校验方式。RAID 3的工作方式是用一块磁盘存放校验数据。由于任何数据的改变都要修改相应的数据校验信息,存放数据的磁盘有好几个且并行工作,而存放校验数据的磁盘只有一个,这就带来了校验数据存放时的瓶颈。RAID 5的工作方式是将各个磁盘生成的数据校验切成块,分别存放到组成阵列的各个磁盘中去,这样就缓解了校验数据存放时所产生的瓶颈问题,但是分割数据及控制存放都要付出速度上的代价。

常见的问题

问:RAID5需要几块硬盘?为什么损失一个盘的容量?

答:至少3块  RAID5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,其中任意N-1块磁盘上都存储完整的数据,也就是说有相当于一块磁盘容量的空间用于存储奇偶校验信息。因此当RAID5的一个磁盘发生损坏后,不会影响数据的完整性,从而保证了数据安全。当损坏的磁盘被替换后,RAID还会自动利用剩下奇偶校验信息去重建此磁盘上的数据,来保持RAID5的高可靠性。

选购注意事项

RAID的选购注意事项:

我们在选购的时候既要注意公司升级需求,也要考虑产品价格,具体选择哪家的产品要看用户的实际应用、价格和售后等方面的考虑。