为什么raid 0 1 55的奇偶校验块不放在一个盘上?

核心提示:RAID即能代表廉价冗余磁盘阵列,又可以代指独立冗余磁盘阵列。RAID磁盘阵列采用成倍增加物理驱动器来达到三个目标中的一个:一方面改进性能、一方面增加冗余能力,或者二者兼有。

阵列建立在低廉的5,400转/分的IDE硬盘上,也可以建立在巨昂贵的15000转/分的SCSI超豪华硬盘系统上。请注意,我把独立(independent)放在廉价(inexpensive)之前只是因为字母“d”在字母表上排在字母“e”之前。我是站在中立的立场上的。

独立冗余磁盘阵列)技术是加州大学伯克利分校1987年提出,最初是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘,同时希望磁盘失效时不会使对数据的访问受损失而开发出一定水平的数据保护技术。RAID就是一种由多块廉价磁盘构成的冗余阵列,在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。RAID可以充分发挥出多块硬盘的优势,可以提升硬盘速度,增大容量,提供容错功能够确保数据安全性,易于管理的优点,在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作,不会受到损坏硬盘的影响。 

RAID磁盘阵列采用成倍增加物理驱动器来达到三个目标中的一个:一方面改进性能、一方面增加冗余能力,或者二者兼有。多个物理驱动器能够提供更高的性能,因为数据可以同时从不止一个驱动器上读取。RAID磁盘阵列通过利用其镜像硬盘上的存储数据或者最初生成的奇偶校验数据来恢复丢失的数据从而提供足够的冗余能力。

1、RAID 0又称为Stripe(条带化)或Striping,它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID 0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取,这样,系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行,每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽,显著提高磁盘整体存取性能。

2、系统向三个磁盘组成的逻辑硬盘(RADI 0 磁盘组)发出的I/O数据请求被转化为3项操作,其中的每一项操作都对应于一块物理硬盘。我们从图中可以清楚的看到通过建立RAID 0,原先顺序的数据请求被分散到所有的三块硬盘中同时执行。从理论上讲,三块硬盘的并行操作使同一时间内磁盘读写速度提升了3倍。 但由于总线带宽等多种因素的影响,实际的提升速率肯定会低于理论值,但是,大量数据并行传输与串行传输比较,提速效果显著显然毋庸置疑。

3、RAID 0的缺点是不提供数据冗余,因此一旦用户数据损坏,损坏的数据将无法得到恢复。

4、RAID 0具有的特点,使其特别适用于对性能要求较高,而对数据安全不太在乎的领域,如图形工作站等。对于个人用户,RAID 0也是提高硬盘存储性能的绝佳选择。

当读取数据时,系统先从RAID1的源盘读取数据,如果读取数据成功,则系统不去管备份盘上的数据;如果读取源盘数据失败,则系统自动转而读取备份盘上的数据,不会造成用户工作任务的中断。当然,我们应当及时地更换损坏的硬盘并利用备份数据重新建立Mirror,避免备份盘在发生损坏时,造成不可挽回的数据损失。

1、RAID 1又称为Mirror或Mirroring(镜像),它的宗旨是最大限度的保证用户数据的可用性和可修复性。 RAID 1的操作方式是把用户写入硬盘的数据百分之百地自动复制到另外一个硬盘上。

2、当读取数据时,系统先从RAID 0的源盘读取数据,如果读取数据成功,则系统不去管备份盘上的数据;如果读取源盘数据失败,则系统自动转而读取备份盘上的数据,不会造成用户工作任务的中断。当然,我们应当及时地更换损坏的硬盘并利用备份数据重新建立Mirror,避免备份盘在发生损坏时,造成不可挽回的数据损失。

3、由于对存储的数据进行百分之百的备份,在所有RAID级别中,RAID 1提供最高的数据安全保障。同样,由于数据的百分之百备份,备份数据占了总存储空间的一半,因而Mirror(镜像)的磁盘空间利用率低,存储成本高。

4、Mirror虽不能提高存储性能,但由于其具有的高数据安全性,使其尤其适用于存放重要数据,如服务器和数据库存储等领域。

由于对存储的数据进行百分之百的备份,在所有RAID级别中,RAID 1提供最高的数据安全保障。同样,由于数据的百分之百备份,备份数据占了总存储空间的一半,因而Mirror(镜像)的磁盘空间利用率低,存储成本高。Mirror虽不能提高存储性能,但由于其具有的高数据安全性,使其尤其适用于存放重要数据,如服务器和数据库存储等领域。

2、以四个磁盘组成的RAID 0+1为例,其数据存储方式如图所示:RAID 0+1是存储性能和数据安全兼顾的方案。它在提供与RAID 1一样的数据安全保障的同时,也提供了与RAID 0近似的存储性能。

3、由于RAID 0+1也通过数据的100%备份功能提供数据安全保障,因此RAID 0+1的磁盘空间利用率与RAID 1相同,存储成本高。

4、RAID 0+1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。

RAID10也被称为镜象阵列条带。象RAID0一样,数据跨磁盘抽取;象RAID1一样,每个磁盘都有一个镜象磁盘, 所以RAID 10的另一种会说法是 RAID 0+1。RAID10提供100%的数据冗余,支持更大的卷尺寸,但价格也相对较高。对大多数只要求具有冗余度而不必考虑价格的应用来说,RAID10提供最好的性能。使用RAID10,可以获得更好的可靠性,因为即使两个物理驱动器发生故障(每个阵列中一个),数据仍然可以得到保护。RAID10需要4 + 2*N 个磁盘驱动器(N >=0), 而且只能使用其中一半(或更小, 如果磁盘大小不一)的磁盘用量, 例如 4 个 250G 的硬盘使用RAID10 阵列, 实际容量是 500G。

1、RAID 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。 以四个硬盘组成的RAID 5为例,其数据存储方式如图所示:图中,P0为D0,D1和D2的奇偶校验信息,其它以此类推。由图中可以看出,RAID 5不对存储的数据进行备份,而是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。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。

RAID5校验位算法原理

0 0 0
0
0
0

这里的A与B值就代表了两个位,从中可以发现,A与B一样时,XOR结果为0,A与B不一样时,XOR结果就是1,而且知道XOR结果和A与B中的任何一个数值,就可以反推出另一个数值。比如A为1,XOR结果为1,那么B肯定为0,如果XOR结果为0,那么B肯定为1。这就是XOR编码与校验的基本原理。

2、RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折中方案。性能接近RAID 0,数据安全性接近RAID 1但数据利用率要高的多。RAID 5可以为系统提供数据安全保障,但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度,只是多了一个奇偶校验信息,写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息,RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高,存储成本相对较低。

最好(因并行性而提高) 最差(完全无安全保障)
读和单个磁盘无分别,写则要写两边 最高(提供数据的百分之百备份) 适用于存放重要数据,如服务器和数据库存储等领域。

读:RAID 5=RAID 0(相近似的数据读取速度)

写:RAID 5<对单个磁盘进行写入操作(多了一个奇偶校验信息写入)

是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。
集合了RAID0,RAID1的优点,但是空间上由于使用镜像,而不是类似RAID5的“奇偶校验信息”,磁盘利用率一样是50%
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磁盘阵列相信大家并不陌生,它是个人与企业存储数据的优良选择。磁盘阵列也分为很多种类型,有RAID0、RAID1、RAID5等。今天小赵就来介绍一下比较常用的磁盘阵列特点。

在介绍常用RAID模式之前,先看一下磁盘阵列的两种类型:

  • 硬RAID:需要磁盘阵列卡,可靠性高
  • 软RAID:软件就能实现,成本低

RAID0:极致高速·并行读写

容量:全部硬盘容量之和

RAID0,又称为Stripe模式,是将数据条带化后分布在不同磁盘上的阵列模式。在此模式下,计算机并行读写磁盘阵列中的数据,因此速度相当于组成此阵列的几块硬盘之和。

RAID0的成本不高,容量利用率为100%,相当于把几块硬盘“并联”在一起。

此模式没有数据冗余,不支持奇偶校验,所以安全性和可靠性不高。损坏一块硬盘会导致整个阵列损坏,继而丢失所有数据。所以,RAID0适用于对可靠性要求不高的场合,如临时存放数据等。

RAID1:互为备份·高可靠性

容量:全部硬盘容量的一半

RAID1,又叫mirror模式,是将2n块磁盘平分为两份,存储相同的数据,互为备份。计算机工作时在数据盘读取数据,而写入时要同时写入数据盘和镜像盘。

RAID1的成本较高,比如要组成4TB容量的RAID1阵列,需要两块4TB硬盘,容量利用率为50%。

RAID1的可靠性、安全性很高,当数据硬盘损坏时,可以从镜像硬盘中恢复数据。

RAID5:奇偶校验·平衡选择

容量:n-1块硬盘的容量

RAID5是RAID0的升级版,增加了奇偶校验功能。普通数据与校验数据混合存储在所有硬盘中。

RAID5的可靠性比RAID0强,一般4块以下硬盘阵列首推RAID5模式。

RAID5允许最多损坏一块硬盘,当一块硬盘损坏后,RAID5会进入降级模式,速度会变慢,此时应当及时更换硬盘并重建数据,如果没有及时发现导致2块硬盘损坏,就无法恢复了。

RAID5至少需要三块硬盘。

RAID10:高速安全·安心之选

RAID10是RAID1+0的简称,也就是“先1后0”,先把数据条带化处理,然后镜像存储于每个RAID1“子阵列”的两块硬盘上。

RAID10至少需要4块硬盘。

至于速度和容量,可以举一个例子:

由于RAID5有一定的重建失败概率,所以硬盘越大、数量越多、URE越高,越不推荐使用RAID5,而是更安全的RAID10或RAID6。

本期介绍常用的4种阵列类型,下期介绍RAID6等其他磁盘阵列类型。

好了,以上就是本期的内容,感谢大家阅读,我们下期再见!

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