RAID磁盘阵列的原理

RAID概念

RAID(Redundant Array of Independent Disks,独立磁盘冗余阵列)可以提供较普通磁盘更高的速度、安全性,所以服务器在安装时都会选择创建RAID。

RAID的创建有两种方式:软RAID(通过操作系统软件来实现)和硬RAID(使用硬件阵列卡);在企业中用的最多的是:raid1、raid10和raid5。不过随着云的高速发展,供应商一般可以把硬件问题解决掉。

RAID几种常见的类型

注释:

n:是磁盘个数   默认最好不要超过16个 硬盘大小最好都一样

RAID类型 说 明  最低磁盘个数 空间利用率 各自的优缺点
RAID0 数据条带化 2+ 100% 读写速度快,不容错 (比如两块盘分别大小为1T,两块盘都做raid0,读写速度是最快的,而且可以使用100%的磁盘空间,但是如果一块盘坏掉了数据是无法还原回来的。)
RAID1 数据镜像化 2 50% 读写速度一般,容错   (比如两块盘分别大小为1T,两块盘都做raid1,读写速度肯定没有raid0读写快,使用率也没有raid0好,优点就是可以容错,相当于一块盘坏掉了还可以把原来的数据恢复回来,但是只有1T的存储空间。)
RAID5 带奇偶校验的条带集 3+ (n-1)/n 读写速度快,容错,允许坏一块盘
RAID6 带奇偶校验的条带集,双校验 4+ (n-2)/n 读写快,容错,允许坏两块盘
RAID10 RAID1的安全+RAID0的高速 4  50% 读写速度快,容错
RAID50 RAID5的安全+RAID0的高速 6 (n-2)/n 读写速度快,容错
RAID60 RAID5的安全+RAID0的高速 8 (n-4)/n 读写速度快,容错

RAID出现的原因

RAID基本思想:把好几块便宜的硬盘通过一定组合方式把它组合起来,成为一个新的硬盘阵列组,从而使它能够达到高性能硬盘的要求

RAID有三个关键技术:

镜像:提供了数据的安全性;

条带(块大小也可以说是条带的粒度),它的存在的就是为了提高I/O,提供了数据并发性

数据的校验:提供了数据的安全

容量   ————————》  性能  --------》 可靠性 ——————————》     RAID

企业级RAID 0, 1,5,10的工作原理

2.1 RAID-0

条带 (strping),也是我们最早出现的RAID模式

需磁盘数量:2块以上(大小最好相同)

是组建磁盘阵列中最简单的一种形式,只需要2块以上的硬盘即可.

特点:

成本低,可以提高整个磁盘的性能和吞吐量。

RAID 0没有提供冗余或错误修复能力,速度快.

任何一个磁盘的损坏将损坏全部数据;磁盘利用率为100%。

RAID0工作原理

注释:

A:代表20G文件    B:代表20G文件 C:代表20G文件     D:代表20G文件

写入数据:

用户导入服务器100G大小的文件等,将50G数据写入到第一块硬盘上面,同时在把另外50G的数据写到另一块硬盘上,这100G文件又分成A,B,C,D  将A 写入第一块硬盘上,将B写到第二块硬盘上,将C写到第一块硬盘上,将D写到第二块硬盘上,这个就是数据的条带,并行传输到硬盘上

读取数据:

将上传上去的100G文件复制到别的服务器上,读取的时候也是先从第一块读取数据A,然后再从第二块硬盘上读取B,然后再从第一块硬盘读取C数据,然后再从第二块硬盘读取数据D,但是如果有一块硬盘有损坏会导致数据不全。

RAID-1

mirroring(镜像卷)

需要磁盘两块以上

原理:是把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上,也就是说数据在写入一块磁盘的同时,会在另一块闲置的磁盘上生成镜像文件,(同步)

RAID 1 mirroring(镜像卷),至少需要两块硬盘,raid大小等于两个raid分区中最小的容量(最好将分区大小分为一样),数据有冗余,在存储时同时写入两块硬盘,实现了数据备份;

磁盘利用率为50%,即2块100G的磁盘构成RAID1只能提供100G的可用空间。如下图

RAID1工作原理:

注释:

A:代表50G文件  B:代表50G文件

写入数据:

用户导入服务器100G大小的文件等,将A,B写到第一块硬盘,同时将A,B写到另一块硬盘上,进行镜像操作(备份)

读取数据:

将上传上去的100G文件复制到别的服务器上,直接读取一块盘的数据即可,而且如果有一块盘坏掉的话另一块数据还是可以进行正常读写等。

RAID-5

需要三块或以上硬盘,可以提供热备盘实现故障的恢复;只损坏一块,没有问题。但如果同时损坏两块磁盘,则数据将都会损坏。 空间利用率: (n-1)/n   2/3  如下图所示

RAID 5原理

写入数据:

100G文件分别写入3块硬盘,写入第一块硬盘时,会有一个校验值,然后将A数据写入第二块硬盘,将B数据写入第三块硬盘,将C数据写入第一块硬盘,第二块硬盘生成校验值,将数据D写入第三块硬盘以此类推。

校验值的作用可以推算出第三块盘的数据,不论哪一块盘,但是如果坏掉两块盘那就恢复不了了。

奇偶校验信息的作用:

当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后,利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。

扩展异或运算:

是用相对简单的异或逻辑运算(相同为0,相异为1)

A值 B值 Xor结果

0 0 0

1 0 1

0 1 1

1 1 0

RAID10

镜像+条带

RAID 10是将镜像和条带进行两级组合的RAID级别,第一级是RAID1镜像对,第二级为RAID 0。RAID10也是一种应用比较广泛的RAID级别。

RAID 1+0的特点使其特别适用于既有大量数据需要存取,同时又对数据安全性要求严格的领域,如银行、金融、商业超市、仓储库房、各种档案管理等。

一共8块硬盘做RAID 10

是从下往上看的,最后面试raid1,上面是raid0所以就是raid10

不同的数据分别用字母代替:A,B,C,D,E,F,G,H

首先4块做raid0  后4块做raid1,用户写入数据到服务器上,首先经过4块raid0,A数据写到raid0的第一块硬盘上,B数据写到raid0的第二块硬盘上,C数据写到raid0的第三块硬盘上,D数据写到raid0的第四块硬盘上以此类推

然后将这4块raid0硬盘和4块raid1做镜像(同步)如果其中一块raid0硬盘坏掉同时做同步的raid1并顶替上即可。

RAID的选择

RAID硬盘失效处理

一般两种处理方法:热备和热插拔

热备:HotSpare

定义:当冗余的RAID组中某个硬盘失效时,在不干扰当前RAID系统的正常使用的情况下,用RAID系统中另外一个正常的备用硬盘自动顶替失效硬盘,及时保证RAID系统的冗余性

全局式:备用硬盘为系统中所有的冗余RAID组共享

专用式:备用硬盘为系统中某一组冗余RAID组专用

如下图所示:是一个全局热备的示例,该热备盘由系统中两个RAID组共享,可自动顶替任何一个RAID中的一个失效硬盘

热插拔:HotSwap

定义:在不影响系统正常运转的情况下,用正常的物理硬盘替换RAID系统中失效硬盘

关键在于热插拔时电子器件的保护机制

RAID的使用

RAID的实现方式

我们使用RAID,是在装系统前还是之后?

硬RAID:需要RAID卡,我们的磁盘是接在RAID卡的,由它统一管理和控制。数据也由它来进行分配和维护;它有自己的cpu,处理速度快

操作视频链接:链接:http://pan.baidu.com/s/1kVPyror 密码:bd82

软RAID:通过操作系统实现

管理软raid工具:mdadm,mdadm是linux下用于创建和管理软件RAID的命令,是一个模式化命令。

时间: 2024-10-13 00:27:52

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··raid磁盘阵列为服务器提供安全的.可靠的.可申缩的外部存储空间.但是多数的服务器使用者对raid并不是十分了解再加上服务器的广告上都太过强调了raid阵列的错容功能,使得很多服务器的使用者受到一种"raid不会出现故障"的错误引导.因此在服务器的使用过程中忽视了raid磁盘阵列的潜在风险,对服务器数据的备份或者应急预案不足,一旦服务器出现故障将为企业带来极大的影响.Raid磁盘阵列出现故障的原因通常可以归结为如下几点: Raid控制器出现故障导致raid失效 突然断电导致raid

RAID磁盘阵列概念|原理|对比——全整理

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RAID磁盘阵列原理

磁盘阵列(Redundant Arrays of independent Disks,RAID),有“价格便宜具有冗余能力的磁盘阵列”之意.原理是利用数组方式来作磁盘组,配合数据分散排列的设计,提升数据的安全性.磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘,组合成一个容量巨大的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能.利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上.磁盘阵列还能利用同位检查(Parity Check)的观念,在数组中任一颗硬盘故障时,仍可读出数据,在数据重构时

RAID磁盘阵列详细说明

RAID就是磁盘阵列. 把多块硬盘整合成为一块硬盘去工作. 我们为什么需要使用raid 磁盘阵列可以把多个磁盘驱动器通过不同的连接方式连接在一起协同工作,大大提高了读取速度,同时把磁盘系统的可靠性提高到接近无错的境界,使其可靠性极高. 用raid最直接的好处是: 1.提升数据安全性. 2.提升数据读写性能. 3.提供更大的单一逻辑磁盘数据容量存储. RAID级别 关键优点 关键缺点 实际应用场景 RAID0 读写速度最快 没有任何冗余(就是没有备份,一块盘坏了,数据全丢失) MySQl,Slav

非常阔气的Raid磁盘阵列

详解Raid磁盘阵列 一.什么是raid,为甚吗要用软raid? RAID是"Redundant Array of Independent Disk"的缩写,叫独立冗余磁盘阵列.简单地解释,就是将N台硬盘通过RAID Controller(分Hardware,Software)结合成虚拟单台大容量的硬盘使用.RAID的采用为存储系统(或者服务器的内置存储)带来巨大利益,其中提高传输速率和提供容错功能是最大的优点. 原理是利用数组方式来作磁盘组,配合数据分散排列的设计,提升数据的安全性.

Raid磁盘阵列真的是100%的安全吗?raid有哪些常见的故障?

问:数据恢复既然是数据灾难的一种补救措施,那设计安全的RAID磁盘阵列系统也会出现数据灾难吗?答:RAID设计的初衷大约有3个原因:解决容量问题.解决IO性能问题与解决存储安全(冗余)问题.从数据恢复的角度看,我们暂不讨论容量与IO性能方面,仅讨论存储安全.`RAID中可以起到存储安全的组织方案常见的为RAID1.RAID5及其变形,基本设计思路是相似的,都是能过一定的算法,用多块硬盘之间的算法维护来保证当部分数据异常时,可通过特定算法还原出来.拿RAID5的设计方式来看,举个简单的例子说明一下