《H3SE存储培训教材-第一部分 2 RAID技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《H3SE存储培训教材-第一部分 2 RAID技术（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、H3C H3SE H3C H3SE 存储培训教材存储培训教材RAIDRAID技术技术日期：2007718存储产品部总工办学习目标 RAID基本概念RAID级别和特点RAID比较和选择RAID硬盘失效处理1234RAID基本概念RAID基本概念定义 RAID （Redundant Array of Independent Disks）即独立磁盘冗余阵 列，RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬盘 ，从而提高了硬盘的读写性能和数据安全性。根据不同的组合方式可以 分为不同的RAID级别RAID 0数据条带化，无校验RAID 1数据镜像，无校验RAID 2海明码错误 校验及校正R
2、AID 3数据条带化读写，校验信息存放于专用硬盘RAID 4单次写数据采用单个硬盘，校验信息存放于专用硬盘RAID 5数据条带化，校验信息分布式存放RAID 6数据条带化，分布式校验并提供两级冗余RAID组合方式级别扩展 同时采用两种不同的RAID方式还能组合成新的RAID级别 RAID 0+1先做RAID 0，后做RAID 1，同时提 供数据条带化和镜像 RAID 10类似于RAID 0+1，区别在于先做 RAID 1，后做RAID 0 RAID 50先做RAID 5，后做RAID 0，能有效 提高RAID 5的性能RAID出现原因 计算机发展初期，大 容量硬盘价格非常高 ，而需要存储的数据
3、 量越来越大容量性能 CPU运算速度飞速提高 ，数据读写速度不应 该成为计算机系统处 理的瓶颈 信息时代，数据对企 业和个人的重要性越 来越大，数据存储安 全更需要保障RAID可靠性RAID基本概念 条带 分条条带硬盘0硬盘2硬盘1硬盘RAID基本概念 校验 异或运算P=A0 XOR A1数据A0和A1通过异或运算进行奇偶 校验得到校验位PA0值A1值P值000101011110表1-3 异或 XOR 的校验原理 A1A0P数据盘数据盘校验盘RAID基本概念 重建（Rebuild） 数据盘A1A0PA0A1PXOR故障数据盘校验盘A2A2XOR数据盘更换RAID基本概念RAID组状态 RAID
4、组 正常工作RAID组 降级RAID组 重建RAID组 创建RAID组 失效RAID基本概念物理卷和逻辑卷 RAID10RAID5 RAID由几个硬盘组成 ，从整体上看相当于一个物理卷 在物理卷的基础上可以按照指定容量创建一个或多个逻辑卷，通过LUN（Logic Unit Number）来标识物理卷物理卷逻辑卷逻辑卷单个物理卷上创建1个逻辑卷单个物理卷上创建2个逻辑卷LUN1LUN2LUNRAID、逻辑卷的形成过程 物理磁盘物理卷（ RAID）RAID、逻辑卷的形成过程 物理磁盘逻辑卷物理卷（ RAID）LUN1LUN2LUN3分割H3C 虚拟RAID技术 物理磁盘LUN1LUN2LUN3形成
5、逻辑 卷物理磁盘分割物理卷(RAID)RAID5RAID10物理卷分 割RAID5RAIDRAID级别和特点RAID级别 RAID 0 DHLCGKBFJ定义：RAID0即没有容错设计的条带硬盘阵列（Striped Disk Array without Fault Tolerance），以条带形式将RAID组的数据均匀分布在各个硬盘中ABCDEFGH数据AEIRAID级别 RAID 0 优点 极高的读写效率 速度快，由于不存在校验，所以不占用CPU资源 部署简单 缺点无冗余，通常和其他RAID级别混合使用 不适合用于关键数据环境 最小硬盘 数2RAID 0小结：RAID级别 RAID 1 RA
6、ID 1 定义： RAID 1又称镜像（Mirror），数据同时一致写到主硬盘和镜像硬盘EDCBAEDCBAABCDE=数据RAID级别 RAID 1 优点 提供了很高的数据安全性和可用性 100的数据冗余 设计、使用简单 不作校验计算，CPU占用资源少缺点空间利用率只有1/2相对于单个硬盘，无法提高写性能硬盘数2RAID 1小结：A0B0C0D0ECC/AxECC/BxECC/CxECC/DxECC/AyECC/ByECC/CyECC/DyRAID级别 RAID 2 定义：RAID 2 采用早期的海明码校验组成硬盘阵列，RAID中第1个、第2个、第4个第2的n次幂个硬盘都是校验盘。RAID2
7、的硬盘利用率很低，目前基本不再使用A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3ECC/AzECC/BzECC/CzECC/DzA0A1A2A3B0B1B2B3C0C1C2数据盘校验盘RAID级别 RAID 3 定义：RAID 3即带有校验的并行数据传输阵列（Paralleled transfer with parity），数据条带化分布在数据盘中，同时使用专用校验硬盘存放校验数据 D0C0B0A0D1C1A1B1D2C2A2B2P DP CP AP BABCD异或运算数据盘校验盘RAID级别 RAID 3 优点 数据分布式存储在连续的硬盘上，具有较高的读速率，适合大文件连续读 操作的应用
8、如果有一个硬盘损坏，数据的有效性没有影响 缺点校验盘是整个硬盘阵列系统的瓶颈 有数据盘故障时，每次读操作时都需要进行校验计算，读性能大幅度下降 最小硬盘 数3RAID 3小结：RAID级别 RAID 4 定义： RAID 4是带有共享校验硬盘的独立数据盘（ Independent data disks with shared parity disk），与RAID 3类似，不同在于对数据访问是每次一个盘，而RAID 3是每次一个条带，RAID4的读写性能较差，目前较少使用异或运算A0B0C0D0A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3P0P1P2P3A0A1A2A3B0B1B2B3C0数
9、据盘校验盘RAID级别 RAID 5 定义： RAID 5与RAID 3机制类似，但校验数据均匀分布在各数据硬盘上，RAID成员硬盘上同时保存数据和校验信息，数据块和对应的校验信息保存在不同硬盘上。RAID 5是最常用的RAID方式之一 P4A3A2A1A0B4P3B2B1B0C4C3P2C1C0D4D3D2P1D0E4E3E2E1P0异或运算A0B0C0D0A1B1C1E1A2B2D2校验信息Px分布式存储数据RAID级别 RAID 5 优点 高读取速率，中等写速率 提供一定程度的数据安全 缺点RAID组里单块硬盘的故障，会导致其他硬盘读写性能大幅度下降 最小硬盘 数3RAID 5小结：RA
10、ID级别 RAID 6 定义：RAID 6 是带有两个独立分布式奇偶校验方案的独立数据硬盘（Independent data disks with two independent distributed parity schemes）。广义上讲，能够允许两个硬盘同时失效的RAID级别统称为RAID 6，狭义上讲，特指Intel的RAID P+Q技术。硬盘空间利用率为(N-2)/N，N为RAID6阵列硬盘总数RAID 6技术：目前RAID 6还没有统一的标准，各家公司的实现方式都有所不同：RAID P+Q： INTEL和HDS公司RAID DP： NetApp公司RAID ADG：HP公司RAI
11、D级别 RAID 6原理示例 A1A3A2A4A7A10A8A5A9A13A6A15A11A12A16异或运算A1A2A3A4A5A6A7A9横向校验盘中P1P4为各个数据盘中横向数据的校验信息 例：P1=A1 XOR A2 XOR A3 XOR A4 斜向校验盘中DP1DP4为各个数据盘及横向校验盘的斜向数据的校验信息 例：DP1=A1 XOR A6 XOR A11 XOR A16P1P2P3P4横向校验盘斜向校验盘数据盘A8DP1DP2DP3DP4A14DPRAID级别 RAID 6 优点 可以同时允许两块硬盘失效 缺点磁盘利用率比RAID5更低 校验计算复杂，对控制器性能消耗很大，增加系
12、统负载 出现硬盘失效时，RAID重建时对系统性能影响更大，并且重建时间长 最小硬盘 数4RAID 6小结：RAID组合级别 RAID 10 定义：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。 ABCDEFGHAACBBCDDEEFFGGHHRAID级别 RAID 10 优点 高读取速率 高写速率，较校验RAID而言，写开销最小 至多可以容许n个硬盘同时损坏（2N个硬盘组成的RAID10阵列）缺点只有1/2的硬盘利用率最小硬盘数4RAID 10小结：RAID组合级别 RAID 0+1 A
13、BCDEFGH定义：RAID 0+1是将条带和镜像进行两级组合的RAID级别，第一级是RAID 0，第二级为RAID 1。一般来说，RAID 0+1的失效概率要比RAID 10大，不过无硬盘故障下，RAID 0+1的读取速度要比RAID 10快ABCDEFGHABCDEFGHRAID组合级别 RAID 50 P13F1定义： RAID 50是将RAID5和RAID 0进行两级组合的RAID级别，最低一级是RAID 5，第二级为RAID 0A2P02A1A0B2B1P01B0P03C1C0P00异或运算A0B0D0E0A1C0D1F0B1C1D2P12D1D0E2E1P11E0 F0P10硬盘0
14、硬盘1硬盘2硬盘3硬盘4硬盘5异或运算RAID级别 RAID 50 优点 比单个RAID 5容纳更多的硬盘 比单个RAID 5有更好的读性能 至多可以容许N个硬盘同时损坏（N个RAID5组成的RAID 50阵列） 比相同容量的单个RAID5重建时间更短缺点比较难实现 同一个RAID 5组内的两个硬盘损坏会导致整个RAID 50阵列的失效最小硬盘数6RAID 50小结：RAID比较和选择常用RAID比较 RAID级别RAID 0RAID 1RAID 3RAID 5RAID 10RAID 0+1别名条带镜像专用奇偶位条带分布奇偶位条带镜像阵列条带条带阵列镜像容错性无有有有有有冗余类型无复制奇偶校验奇偶校验复制复制热备盘选项无有有有有有读性能高低高高一般高随机写性能高低最低低一般一般连续写性能高低低低一般一般最小硬盘数2块2块3块3块4块4块可用容量N * 单块硬盘容 量，N为RAID 组成员数量， 一般不大于16(N /2) * 单块硬盘 容量， N为RAID组 成员数量，一般不 大于16(N -1) * 单块硬盘容 量， N为RAID组成 员数量，一般不大 于16(N -1) * 单块硬盘容 量， N为RAID组成 员数量，一般不大 于16(N /2) * 单块硬盘 容量
