第十一讲 磁盘冗余阵列 RAID
RAID （独立）磁盘冗余阵列
基本思想
- 将多个独立操作的磁盘按某种方式组织成磁盘阵列，以增加容量
- 将数据存储在多个盘体上，通过这些盘并行工作来提高数据传输率
- 采用数据冗余来进行错误恢复以提高系统可靠性
特性
- 由一组物理磁盘驱动器组成，被视为单个的逻辑驱动器
- 数据是分布在多个物理磁盘上
- 冗余磁盘容量用于存储校验信息，保证磁盘万一损坏时能恢复数据
RAID0
- 数据以条带的形式在可用的磁盘上分布
- 不采用冗余来改善性能（不是RAID家族中的真正成员）
用途 - 高数据传输率
- 高速响应I/O请求
RAID1
- 采用了数据条带
- 采用简单地备份所有数据的方法来实现冗余
优点 - 高速响应I/O请求：即便是同一个磁盘上的数据块，也可以由两组硬盘分别响应
- 读请求可以由包含请求数据的两个对应磁盘中的某一个提供服务，可以选择寻道时间较小的那个
- 写请求需要更新两个对应的条带：可以并行完成，但受限于写入较慢的磁盘
- 单个磁盘损坏时不会影响数据访问，恢复受损磁盘简单
缺点 - 价格昂贵
用途 - 只限于用在存储系统软件、数据和其他关键文件的驱动器中
与RAID 0 相比
- 如果有大批的读请求，则RAID 1能实现高速的I/O速率，性能可以达到RAID 0的两倍
- 如果I/O请求有相当大的部分是写请求，则它不比RAID 0的性能好多少
RAID 01和RAID 10
是先做RAID0, 还是先做RAID1
- 两者在数据传输率和磁盘利用率上没有明显区别，主要区别是对磁盘损坏的容错能力
RAID2
- 采用并行存取技术
- 所有磁盘都参与每个I/O请求的执行
- 各个驱动器的轴是同步旋转的，因此每个磁盘上的每个磁头在任何时刻都位于同一位置
- 采用数据条带：条带非常小，经常只有一个字节或一个字
纠错
- 对位于同一条带的各个数据盘上的数据位计算校验码（通常采用海明码），校验码存储在该条带中多个校验盘的对应位置
访问
- 读取：获取请求的数据和对应的校验码
- 写入：所有数据盘和校验盘都被访问
缺点
- 冗余盘依然比较多，价格较贵
- 适用于多磁盘易出错环境，对于单个磁盘和磁盘驱动器已经具备高可靠性的情况没有意义
RAID3
- 和RAID2一样, 并行存取
- 和RAID2不同的是, 纠错使用的是, 对所有数据盘上同一位置的数据计算奇偶校验码
优点:
- 能够获得非常高的数据传输率, 对于大量传送，性能改善特别明显
缺点: - 一次只能执行一个I/O请求, 在面向多个IO请求时，性能将受损
RAID4
- 采用独立存取技术,每个磁盘成员的操作是独立的，各个I/O请求能够并行处理
- 采用相对较大的数据条带
- 根据各个数据盘上的数据来逐位计算奇偶校验条带，奇偶校验位存储在奇偶校验盘的对应条带上
性能
- 当执行较小规模的I/O写请求时，RAID4会遭遇写损失,对于每一次写操作，阵列管理软件不仅要修改用户数据，而且要修改相应的校验位
- 当涉及所有磁盘的数据条带的较大I/O写操作时，只要用新的数据位来进行简单的计算即可得到奇偶校验位
- 每一次写操作必须涉及到唯一的校验盘，校验盘会成为瓶颈
RAID5
- 与RAID 4 组织方式相似
- 在所有磁盘上都分布了奇偶校验条带,避免潜在的I/O瓶颈问题
- 访问时的“两读两写”:为了更新数据和相应的奇偶校验信息，需要进行两次读操作和两次写操作
RAID 50
RAID6
- 采用两种不同的校验码，并将校验码以分开的块存于不同的磁盘中
优点: - 提升数据可用性：只有在平均修复时间间隔内3个磁盘都出了故障，才会造成数据丢失
缺点: - 写损失, 每次写都要影响两个校验块