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RAID級別的技術原理以及優缺點簡介

RAID 0

原理及簡介:系統向三個磁碟組成的邏輯硬碟(RAID 0 磁碟組)
發出的I/O資料請求被轉化為3項操作,其中的每一項操作都對應於一塊物理硬碟
從理論上講,速度為硬碟吞吐量*硬碟數量

優點:沒有資料冗餘,高可用性,很高的傳輸速率,大大提高儲存效能

缺點:正是因為沒有資料冗餘,RAID 0在提高效能的同時,並沒有提供資料可靠性,
   如果磁碟失效,將影響到整個資料,一旦損壞,無法恢復。

適用:適用於個人、者圖形工作站等資料安全要求不高的領域。

注意事項:
1.raid0的兩個硬碟必須容量、規格相同。
2.組成raid0的兩個硬碟在改變主從盤設定時將需要重新分割槽,原來磁盤裡的所有資料將全部丟失。
同一通道的兩個硬碟在不改變主從盤設定的前提下可以更改位置,其結果不影響磁盤裡的資料和讀寫操作。
3.組成raid0的磁碟改變為無raid的模式或無raid模式的一對磁碟改變為帶raid0的模式時,
系統將需要對相應的磁碟重新分割槽,原硬盤裡的所有資料將全部丟失。


RAID 1

原理及簡介:將一塊硬碟的資料以相同位置指向另一塊硬碟的位置,
RAID 1的操作方式是把使用者寫入硬碟的資料百分之百地自動複製到另外一個硬碟上

優點:最大限度的保證使用者資料的可用性和可修復性,安全性高

缺點:由於完整備份,導致磁碟利用率底下(1/2),儲存成本高,不能提高儲存效能

適用:存放重要資料,如伺服器和資料庫儲存等領域。

注意事項:
1.兩個硬碟必須容量、規格相同。


RAID 0+1

原理及簡介:正如其名字一樣RAID 0+1是RAID 0和RAID 1的組合形式,也稱為RAID 10
先建立2個獨立的Raid1,然後將這兩個獨立的Raid1組成一個Raid0,當往這個邏輯Raid中寫資料時
資料被有序的寫入兩個Raid1中,

優點:既有RAID0的速度,又有RAID1的資料安全,且方案價效比較高

缺點:儲存成本高,RAID 0+1的磁碟空間利用率與RAID 1相同。
(雖然Raid10方案造成了50%的磁碟浪費,但是它提供了200%的速度和單磁碟損壞的資料安全性)

示例:伺服器級別的電腦可以通過HP NetRaid磁碟控制器實現。
家用機器市場可以透過主機板整合晶片,
例如 ICH10R 晶片(Intel Matrix Storage Manager)   
支援ICH10R晶片的主機板例子:
技嘉 GA-EP45-UD3R
華碩 P5Q (還有 PRO, DELUXE 版)

適用:既有大量資料需要存取,同時又對資料安全性要求嚴格的領域
如銀行、金融、商業超市、倉儲庫房、各種檔案管理等

注意事項:
1.選用的所有硬碟必須容量、規格相同。


RAID 2
原理及簡介:與RAID3大致相同。 是為大型機和超級計算機開發的帶海明碼校驗磁碟陣列。
磁碟驅動器組中的第1個、第2個、第4個......第2的n次冪個磁碟驅動器是專門的校驗盤,用於校驗和糾錯。

優點:大資料量的讀寫具有極高的效能

缺點:少量資料的讀寫時效能反而不好,資料整體的容量會比原始資料大一些,實際使用較少。

適用:大資料量的讀寫

注意事項:由於RAID 2的特殊性,只要我們使用的磁碟驅動器越多,校驗盤在其中佔的百分比越少。
如果希望達到比較理想的速度和較好的磁碟利用率,
那最好可以增加儲存校驗碼ECC碼的硬碟,但是這就要付出更多硬碟的購買成本,來確保資料冗餘。
對於控制器的設計來說,它比下面所說的RAID 3,4或5要簡單。


RAID 3

原理及簡介:RAID 3是把資料分成多個“塊”,按照一定的容錯演算法,存放在N+1個硬碟上,
實際資料佔用的有效空間為N個硬碟的空間總和,而第N+1個硬碟上儲存的資料是校驗容錯資訊,
當這N+1個硬碟中的其中一個硬碟出現故障時,從其它N個硬碟中的資料也可以恢復原始資料

優點:安全性是可以得到保障

缺點:校驗盤很容易成為整個系統的瓶頸。訪問較短記錄時,效能會有所下降。實際適用較少。

適用:大檔案型別且安全性要求較高的應用,如視訊編輯、web伺服器,硬碟播出機、大型資料庫等

注意事項:
對於那些經常需要執行大量寫入操作的應用來說,校驗盤的負載將會很大,無法滿足程式的執行速度,
從而導致整個RAID系統性能的下降。
鑑於這種原因,RAID 3更加適合應用於那些寫入操作較少,讀取操作較多的應用環境


RAID 4
原理及簡介:RAID4和RAID3很象,不同的是,它對資料的訪問是按資料塊進行的,每次是按磁碟進行。
可以這麼看,RAID3是一次一橫條,而RAID4一次一豎條

優點:RAID3訪問所有磁碟,RAID4只訪問有用的,讀資料的速度大大提高

缺點:寫資料需要校驗,處理時間較長。恢復資料難度大,控制器的設計難度也大。

適用:由於恢復資料難度大,控制器的設計難度也大,推薦其他RAID


RAID 5
原理及簡介:RAID 5把奇偶位資訊也分佈在所有的磁碟上,而並非一個磁碟上,大大減輕了奇偶校驗盤的負擔。儘管有一些容量上的損失,RAID 5卻能提供較為完美的整體效能,因而也是被廣泛應用的一種磁碟陣列方案
硬碟的利用率為n-1,容量n-1

優點:RAID5最大的好處是在一塊盤掉線的情況下,RAID照常工作,資料安全性高,速度較快,
磁碟利用率也相對較高,應用廣泛。

缺點:只允許有一塊硬碟出現故障,必須及時恢復

應用:輸入/輸出密集、高讀/寫比率的應用程式,事務處理等

注意事項:
只允許有一塊硬碟出現故障,出現故障時需要儘快更換。當更換故障硬碟後,在故障期間寫入的資料會進行重新校驗。 如果在未解決故障又壞1塊,那就是災難性的了。


原理及簡介:RADI6技術是在RAID 5基礎上,為了進一步加強資料保護而設計的一種RAID方式,
實際上是一種擴充套件RAID 5等級。
速度低於N-2,容量N-2,成本高了不少,但更安全。

優點:1、相對於RAID 5更高的資料冗餘效能;2、堅強的資料保護能力,可以應付多個硬碟同時發生故障;
3、完美的任務應急操作應。

缺點:1非常複雜的控制器設計;2、計算校驗地址將佔用相當多的處理時間;
3、由於第二個效驗區,將至少需要N+2個硬碟(N是大於等於1色整數)。

注意事項:
一個RAID-6的陣列中可以最多有16個硬碟


RAID 7


原理及簡介:RAID7 不僅僅是一種技術,還是一種儲存計算機,RAID 7 儲存計算機作業系統是一套實時事件驅動作業系統。
RAID 7 突破了以往RAID 標準的技術架構,採用了非同步訪問,極大地減輕了資料寫瓶頸,提高了I/O 速度。
RAID 7等級是至今為止,理論上效能最高的RAID模式

優點:
1、全面寫入的效能領先但盤效能25%至90%並且強於其他陣列1.5至6倍;
2、主機介面通過可升級的連通性來增加傳輸頻寬;
3、在小規模使用者讀取操作時,Cache的命中率極高,幾乎可以將定址時間變相降低為零;
4、陣列中的磁碟數量越多,寫入效率提高越大,讀取時定址時間越短;
5、沒有額外的頻寬用於效驗操作。
6、RAID 7可完全獨立於主機執行,不佔用主機CPU資源

缺點:
1、很可能造成一個賣主一個方案的局面;
2、儲存容量中,每MB成本極高;
3、相對而言,非常短的保修期;
4、大多數使用者可能都用不到;
5、必須要有UPS的配合以保證意外斷電時Cache中的資料順利儲存。

適用:效地管理日益龐大的資料儲存系統,滿足各類使用者的不同需求,系統的執行效率提高至少一倍以上

注意事項:
1.所有的I/O傳輸都是非同步的,因為它有自己獨立的控制器和帶有Cache的介面,與系統時鐘並不同步   
2.所有的讀與寫的操作都將通過一個帶有中心Cache的高速系統匯流排,我們稱之為X-Bus   
3.專用的校驗硬碟可以用於任何通道
4.帶有完整功能的即時作業系統內嵌於陣列控制微處理器,這是RAID 7的心臟

其他資料:
連通性:可增至12個主機介面
擴充套件性:線性容量可增至48個硬碟
開放式系統:運用標準的SCSI硬碟、標準的PC匯流排、主機板以及SIMM記憶體
高速性:整合Cache的資料匯流排(就是上文提到的X-bus)   在Cache內部完成校驗生成工作
 多重的附加驅動可以隨時熱機待命,提高冗餘率和靈活性   
易管理性:SNMP可以讓管理員遠端監視並實現系統控制


RAID 30

原理及簡介:RAID 30也被稱為專用奇偶位陣列條帶。它具有RAID 0和RAID 3的特性,由兩組RAID 3的磁碟(每組3個磁碟)組成陣列,使用專用奇偶位,而這兩種磁碟再組成一個RAID 0的陣列,實現跨磁碟抽取資料。RAID 30提供容錯能力,並支援更大的捲尺寸。象RAID 10一樣,RAID 30也提供高可靠性,因為即使有兩個物理磁碟驅動器失效(每個陣列中一個),資料仍然可用

優點:結合RAID3和RAID0,實現資料的高可靠性

缺點:

適用:非互動的應用程式,如視訊流、圖形和圖象處理等
這些應用程式順序處理大型檔案,而且要求高可用性和高速度。

注意事項:最小要求有6個驅動器

RAID 50

原理及簡介: RAID 50被稱為分佈奇偶位陣列條帶。同RAID 30相仿的,它具有RAID 5和RAID 0的共同特性。它由兩組RAID 5磁碟組成(每組最少3個),每一組都使用了分散式奇偶位,而兩組硬碟再組建成RAID 0,實驗跨磁碟抽取資料。RAID 50提供可靠的資料儲存和優秀的整體效能,並支援更大的捲尺寸。即使兩個物理磁碟發生故障(每個陣列中一個),資料也可以順利恢復過來。

優點:高可靠性儲存、高讀取速度、高資料傳輸效能

缺點:成本高

適用:高可靠性儲存、高讀取速度、高資料傳輸效能的事務處理和有許多使用者存取小檔案的辦公應用程式

注意事項:
綜合RAID5&RAID0


RAID 53

原理及簡介:RAID 53稱為高效資料傳送磁碟結構。結構的實施同Level 0資料條陣列,其中,每一段都是一個RAID 3陣列。冗餘與容錯能力同RAID 3。

優點:具有高資料傳輸率的RAID 3配置

缺點:價格昂貴、效率偏低。

適用:資料安全要求高,吞吐量小的單位或個人

注意事項:
技術不成熟,操作麻煩,成本高,慎用。

RAID 1.5

原理及簡介:RAID 1.5是一個新生的磁碟陣列方式,它具有RAID 0+1的特性,而不同的是,它的實現只需要2個硬碟。從表面上來看,組建RAID 1.5後的磁碟,兩個都具有相同的資料。當然,RAID 1.5也是一種不能完全利用磁碟空間的磁碟陣列模式,因此,兩個80GB的硬碟在組建RAID 1.5後,和RAID 1是一樣的,即只有80GB的實際使用空間,另外80GB是它的備份資料

優點:儲存成本低,需要少,操作簡單

缺點:技術不成熟,易出現數據無法恢復的尷尬

適用:資料安全要求不高的領域和個人

注意事項:
1.兩個硬碟必須容量、規格相同。
2.通過實際應用,我們發現如果兩個硬碟在分開執行後,其資料的輕微改變都會引起再次重組後的磁碟陣列,沒法實現完全的資料恢復,而是以資料較少的磁碟為準。