Raid(独立磁盘冗余阵列)

Raid(独立磁盘冗余阵列—Redundant Arrays of Independent Disks,)

定义:
磁盘阵列是由多块独立的磁盘,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。即多个独立的物理磁盘按照不同的方式组合起来形成一个虚拟磁盘,在实际中我们看到的是两块和一个聚合;
优势:
1. 容量与管理:容量扩展灵活,“虚拟化“增强管理性;
2. 性能:磁盘分块技术提高性能;
3. 可靠性与可用性:通过冗余技术和热备,热换提升了可靠性;
类型:

Raid 0(条带技术):以条带形式将数据均匀分布在阵列的各个磁盘上,适用于视频生成和编辑,图像编辑等需要大的传输带宽操作;

  1. 必须>=2硬盘(大小相同)组成
  2. 所有动态磁盘中,数据读写最快
  3. 损坏几率相对最高
  4. 没有磁盘冗余和容错功能
  5. 不会占用太多cpu,设计,使用和配置比较简单

Raid 1(镜像技术):镜像冗余方式,对虚拟磁盘上的数据进行多份拷贝,放在成员磁盘上,适用于财务,金融等高可用,高安全的数据存储环境;

  1. 由2块或2的倍数硬盘(大小相同)组成
  2. 硬盘使用率只有1/2,写入速度最慢(写入的同时还在镜像磁盘上写着相同的数据)
  3. 安全性高,拥有磁盘容错功能,100%的数据冗余,当主硬盘遭到损坏时,另一个就会代替主硬盘的工作

Raid 5(硬盘分割技术): 把数据和相对应的奇偶校验信息分别存储于不同的磁盘;

  1. 由三块或三块以上硬盘(大小相同)组成
  2. 磁盘利用率是n-1快盘
  3. 利用奇偶校验(异或校验—当一个磁盘数据发生损坏时,可利用剩下的数据和对应的奇偶校验信息回复被损坏的数据)
  4. 拥有磁盘容错功能(支持一块硬盘损坏)

Raid 6

  1. Raid 6是Raider 5的增强版
  2. 由4块或4块以上硬盘(大小相同)组成
  3. 磁盘利用率是n-2快盘
  4. 拥有磁盘容错功能(支持2块硬盘损坏)

Raid 01(先分片再镜像 ):
缺点:当一个组里的两块硬盘坏了数据就有丢失;
恢复时假设只损坏了一块硬盘,重新换的这块硬盘需要读取和同组及不同组的硬盘的数据,查找丢失的到底是哪些数据,在一定程度上减少了磁盘的使用寿命;

Raid 10(先镜像再分片):
缺点:当一个组里的两块硬盘坏了数据不会丢失,且当一块硬盘坏掉恢复时新的硬盘只需要读取一块硬盘,不会对硬盘使用寿命有影响;

  1. 有四块等大小的硬盘组成
  2. 两两硬盘先组成Raid1,再组成Raid 0
  3. 兼顾Raid 0和Raid 1的特点,中和缺点

Raid存储数据的基本方式:

  1. 并行存储:适用于大型的,以长时间顺序访问数据为特征的应用;
  2. 独立存储:适用于数据存储频繁,每笔存储量较小的应用;

软Raid和硬Raid的区别:
软Raid:操作系统模拟的Raid,一旦硬盘损坏,操作系统就会损坏,Raid会丧失作用;
硬Raid:独立于硬盘之外的,硬件Raid卡组成,硬盘损坏,也不会导致Raid卡损坏;
磁盘有两种连接方式:
1.直接连接在服务器
2.连接外面的磁柜,服务器要和磁柜之间连线(共三种连接方式)

三种连接方式:SAS、ISCSI、FC(光纤),都需要在服务器上安装HBA(连接主机I/O总线和计算机内存系统的I/O适配器)卡,通过相对应的线缆连接盘柜;
*SAS:*服务器需要安装SAS HBA卡,通过SAS线连接到盘柜上的SAS接口。速率3Gb/S,可以通过SAS交换机(此类SAN交换机相对其它SAN交换机较少)扩展SAS SAN存储区域网络,如 Powervault MD3000 用的是SAS连接方式;
ISCSI:服务器需要安装ISCSI HBA卡,通过以太网线连接盘柜上的iSCSI接口,速率1Gb/S,可以通过以太网交换机扩展成iSCSI(IP) SAN存储区域网络,如:Powervault MD3000 i
FC:服务器需要安装FC HBA卡,通过FC线连接到盘柜上的FC接口(接口上必须安装短波光模块)。速率4/8/10Gb/S,可以通过FC交换机(需要安装短波光模块)扩展成FC SAN存储区域网络;
目前企业数据存储的主流是FC SAN 和IP SAN,前者吞吐量高、性能最好,后者经济实惠、扩展方便。
SAS接口的存储一般都用于入门级直连存储,少有扩展成SAS SAN的。
传输速率:ISCSI<SAS<FC

在服务器端有一个raid设备,对磁柜磁盘进行虚拟化,假设虚拟化磁盘为MD1,那么读取数据都要通过raid设备来读取。假设我们使用是raid7设备,有自己的内存和cpu系统,raid设备直接处理数据服务器的cpu不需要管磁盘数据的读写操作,只需要大动作交给raid设备的cpu由它来负责数据的读写,假设当我们写数据时,突然间断电将数据只提交到raid设备没有提交到磁盘,我们可以在raid设备中加一块电池,防止突然间的断电也可以将数据写入磁盘;
当磁盘是在服务中的时候使用可以通过raid可以将多个磁盘虚拟成一个,所以查看到的磁盘只有一个,假设虚拟磁盘为MD1,而不同的是在数据读取时cpu直接操作的是sda1 sda2而对于用户级别来说看到的才是MD1;

回写缓存:一旦数据写到缓存中,就会发送写请求已完成信号,而把数据写到非易失性存储介质上的实际操作将会延迟进行。

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