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1、Raid磁盘阵列技术 Raid（磁盘阵列技术）：如何增加磁盘的存取(access)速度,如何防止数据因磁盘的 及如何有 效的利用磁盘空间,一直是电脑专业人员和用户的困扰;而大容量磁盘的价格非常昂贵,对用户 形成很大的负担。磁盘阵列技术的产生一举解决了这些问题。RAID是一种综合的技术，它将 多个磁盘当作一个联合单元（阵列）来对待，并在磁盘子系统中实现多种级别的容错能力。 它将数据以分段(striping)的方式储存在不同的磁盘中,存取数据时,阵列中的相关磁盘一起动 作,大幅减低数据的存取时间,同时有更佳的空间利用率。磁盘阵列所利用的不同的技术,称为 RAID level,不同的level针对不
2、同的系统及应用,以解决数据安全的问题。 目前 IBM RAID 产品中采用的 RAID 级别包括： - 0、1、5 - 1E、5E 00、10、1E0、50 数据条纹化 数据条纹化是在一个阵列中跨所有的磁盘保存数据的过程。 条带花称为RAID 0 数据条纹是阵列中的一系列条纹单元 条纹单元是指在写到下一个磁盘前写在磁盘上的数据量 选择正确的条纹单元容量可以提高ServeRAID适配器的性能，从而改善服务器的 整体性能。 使用条纹化的常用RAID级别为RAID 0、1E、5和5E RAID-0: 数据条纹化 在阵列中跨所有的磁盘均匀分配（条纹化）数据 为多个同时请求提供最快的性能 不提供任何容错
3、功能 在所有RAID级别中，RAID 0的存储容量最大 总磁盘容量为n个磁盘容量的和 (n 为驱动器的数量) RAID-1: 磁盘镜像 数据同时写入两个驱动器 RAID-1 比单个驱动器快一些 实现成本高 在阵列中允许一个磁盘发生故障 总磁盘容量为n/2乘以一个磁盘的容量 (n 是磁盘的数量) 磁盘镜像 RAID-5: 带有不对称奇偶校验的条纹化 实现了价格和性能之间的最佳平衡 RAID-5要损失一个磁盘的容量 在阵列中允许一个磁盘发生故障 一个驱动器发生故障将引起系统性能下降 读性能接近RAID-0 数据和校验和（奇偶校验）均匀分布在所有驱动器上 最少需要三个磁盘 总容量为n-1乘以一个磁盘
4、的容量 (n 是磁盘的数量) 热备用驱动器 磁盘子系统中配置的额外驱动器可以自动重建磁盘控制器上任何发生故障的驱动 器。 奇偶/镜像数据用于将有故障磁盘中丢失的数据写入到热备用磁盘中，从而将处于 临界状态的时间降为最低。 RAID-0没有必要采用热备用驱动器，因为它不提供任何镜像数据或奇偶校验信息 ，当然也不能实现磁盘重建。 可以使用多个热备用驱动器。 磁盘故障 热备用 驱动器 失效的磁盘 阵列A 阵列 A 复合 RAID 级别 复合RAID 级别扩展了RAID子系统的能力。 增加了可以集成到一个阵列中去的物理磁盘数量（产生更大的逻辑驱动器 ） 提高性能 提高可靠性 RAID阵列可以组合在一起
5、，构成更大的RAID阵列： RAID-00: 多个 RAID-0 阵列组合到一个RAID-0 阵列结构中 RAID-10: 多个 RAID-1 阵列组合到一个RAID-0 阵列结构中 RAID-1E0: 多个 RAID-1E 阵列组合到一个RAID-0 阵列结构中 RAID-50: 多个 RAID-5 阵列组合到一个RAID-0 阵列结构中 得到ServeRAID-4 系列适配器的支持 RAID-10 的特点 RAID-10是 RAID-1 加 RAID-0。 RAID-10最少需要4个磁盘 性能：非常好 保护能力：每个局部阵列中的一个驱动器可能发生故障(详细见后页的“RAID-10 的 磁盘
6、故障”) 容量：n/2乘以一个磁盘的容量 最小配置：4个驱动器 可能配置：8个驱动器 最大配置：16个驱动器 RAID-10 的磁盘空间分配 Block 1 Block 5 Block 9 Copy 1 Copy 5 Copy 9 Block 2 Block 6 Block 10 Copy 2 Copy 6 Copy 10 Block 3 Block 7 Block 11 Copy 3 Copy 7 Copy 11 Block 4 Block 8 Block 12 Copy 4 Copy 8 Copy 12 R1 局部 R0-全部 RAID-10 跨区阵列 R1 局部 Block 2 Bloc
7、k 4 Block 6 Copy 2 Copy 4 Copy 6 Block 1 Block 3 Block 5 Copy 1 Copy 3 Copy 5 R0-Global RAID-10 跨区阵列 R1 局部 R1 局部 R1 局部 R1 局部 RAID-10 的磁盘故障 每个局部阵列中容许一个磁盘发生故障，最大可以有n/2的磁盘同时故障 在跨区阵列中局部的镜像为每个局部阵列提供冗余 Block 1 Block 3 Block 5 . Copy 1 Copy 3 Copy 5 . R1 局部 R0 全部 R1 局部 Block 2 Block 4 Block 6 . Copy 2 Copy
8、 4 Copy 6 . R0 全部 Block 1 Block 5 Block 9 . Block 2 Block 6 Block 10 . R1 局部 Block 3 Block 7 Block 11 . Block 4 Block 8 Block 12 . R1 局部 R1 局部 R1 局部 Copy 1 Copy 5 Copy 9 . Copy 2 Copy 6 Copy 10 . Copy 3 Copy 7 Copy 11 . Copy 4 Copy 8 Copy 12 . XX XXXX RAID 5 的容错 在RAID 5没有配置热备盘的情况下可以有1块磁盘驱动器故障而不会导致 用
9、户数据的丢失 如果给RAID 5配置了热备盘当RAID的任意一快磁盘出现故障的同时热备 盘都会顶替出现故障的磁盘驱动器，进行RAID的重建 一个RAID中可以配置多块热备盘 假设给RAID 5配置了1块热备盘，在同一时刻可以有2块（包括热备盘在 内）磁盘驱动器损坏不导致用户数据丢失 磁盘故障 热备用 驱动器 失效的磁盘 重建RAID 5 RAID 5 RAID 10 的容错 在RAID 10没有配置热备盘的情况下可以有n/2块磁盘驱动器故障而不会 导致用户数据的丢失,以下图为例，最多可以有3块磁盘驱动器损坏 如果给RAID 10 配置了热备盘，在RAID中的磁盘出现故障时，热备盘会 自动顶替出
10、现故障的磁盘并重建RAID 10 可以给RAID 10 添加多块热备盘，以下图为例，假设添加了1块热备盘， 最多可以有4块（含热备盘）的磁盘驱动器出现问题而不会导致用户数据 的丢失 Block 1 Block 4 Block 7 . Block 2 Block5 Block 8 . Block 3 Block 6 Block 9 . 热备盘 Copy 1 Copy 4 Copy 7 . Copy 2 Copy 5 Copy 8 . Copy 3 Copy 6 Copy 9 . RAID 10 RAID 5和RAID 10 的比较 RAID 级别 特点 RAID 5RAID 10 读性能高中等 随机写性能较低中等 持续写性能低中等 容错 在一个RAID中（未算热备盘 ）最多 可以有一块磁盘损坏 在一个RAID中（未算热备盘 ）最多同 时可以有1/2磁盘数的磁盘损坏 空间利用率 （可用空间） 空间利用率较高， 有效容量为：(n-1)单盘容量 最少需要4个磁盘驱动 器 空间利用率较低， 有效容量为：(1/2)单盘容量 举例 以7块300GB磁盘为例，采用1块磁盘 做热备盘，采用RAID 5后的可用容量 为1500GB 以7块300GB磁盘为例，采用1块磁盘做 热备盘，采用RAID 10后的可用容量为 900GB
