raid0(raid0和raid1的區(qū)別)

概述

關于raid方面的內(nèi)容很容易混淆，下面用幾張圖來幫助大家理解RAID0、RAID1、RAID5、RAID10之間的一些區(qū)別和聯(lián)系。

1.1 RAID0 等級

Striped Disk Array without Fault Tolerance( 沒有容錯設計的條帶磁盤陣列）

RAID0 是一種簡單的、無數(shù)據(jù)校驗的數(shù)據(jù)條帶化技術。實際上不是一種真正的 RAID ，因為它并不提供任何形式的冗余策略。 RAID0 將所在磁盤條帶化后組成大容量的存儲空間（如圖所示），將數(shù)據(jù)分散存儲在所有磁盤中，以獨立訪問方式實現(xiàn)多塊磁盤的并讀訪問。由于可以并發(fā)執(zhí)行 I/O 操作，總線帶寬得到充分利用。再加上不需要進行數(shù)據(jù)校驗，RAID0 的性能在所有 RAID 等級中是最高的。理論上講，一個由 n 塊磁盤組成的 RAID0 ，它的讀寫性能是單個磁盤性能的 n 倍，但由于總線帶寬等多種因素的限制，實際的性能提升低于理論值。

RAID0 具有低成本、高讀寫性能、 100% 的高存儲空間利用率等優(yōu)點，但是它不提供數(shù)據(jù)冗余保護，一旦數(shù)據(jù)損壞，將無法恢復。 因此， RAID0 一般適用于對性能要求嚴格但對數(shù)據(jù)安全性和可靠性不高的應用，如視頻、音頻存儲、臨時數(shù)據(jù)緩存空間等。

無冗錯的數(shù)據(jù)條帶

1.2 RAID1 等級

Mirroring and Duplexing （相互鏡像）

RAID1 稱為鏡像，它將數(shù)據(jù)完全一致地分別寫到工作磁盤和鏡像 磁盤，它的磁盤空間利用率為 50% 。 RAID1 在數(shù)據(jù)寫入時，響應時間會有所影響，但是讀數(shù)據(jù)的時候沒有影響。 RAID1 提供了最佳的數(shù)據(jù)保護，一旦工作磁盤發(fā)生故障，系統(tǒng)自動從鏡像磁盤讀取數(shù)據(jù)，不會影響用戶工作。

RAID1 與 RAID0 剛好相反，是為了增強數(shù)據(jù)安全性使兩塊 磁盤數(shù)據(jù)呈現(xiàn)完全鏡像，從而達到安全性好、技術簡單、管理方便。 RAID1 擁有完全容錯的能力，但實現(xiàn)成本高。 RAID1 應用于對順序讀寫性能要求高以及對數(shù)據(jù)保護極為重視的應用，如對郵件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護。

無校驗的相互鏡像

1.3 RAID5 等級

Independent Data disks with distributed parity blocks （獨立的數(shù)據(jù)磁盤與分布式校驗塊）

RAID5 應該是目前最常見的 RAID 等級，它的原理與 RAID4 相似，區(qū)別在于校驗數(shù)據(jù)分布在陣列中的所有磁盤上，而沒有采用專門的校驗磁盤。對于數(shù)據(jù)和校驗數(shù)據(jù)，它們的寫操作可以同時發(fā)生在完全不同的磁盤上。因此， RAID5 不存在 RAID4 中的并發(fā)寫操作時的校驗盤性能瓶頸問題。另外， RAID5 還具備很好的擴展性。當陣列磁盤 數(shù)量增加時，并行操作量的能力也隨之增長，可比 RAID4 支持更多的磁盤，從而擁有更高的容量以及更高的性能。

RAID5 的磁盤上同時存儲數(shù)據(jù)和校驗數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)塊和對應的校驗信息存保存在不同的磁盤上，當一個數(shù)據(jù)盤損壞時，系統(tǒng)可以根據(jù)同一條帶的其他數(shù)據(jù)塊和對應的校驗數(shù)據(jù)來重建損壞的數(shù)據(jù)。與其他 RAID 等級一樣，重建數(shù)據(jù)時， RAID5 的性能會受到較大的影響。

RAID5 兼顧存儲性能、數(shù)據(jù)安全和存儲成本等各方面因素，它可以理解為 RAID0 和 RAID1 的折中方案，是目前綜合性能最佳的數(shù)據(jù)保護解決方案。 RAID5 基本上可以滿足大部分的存儲應用需求，數(shù)據(jù)中心大多采用它作為應用數(shù)據(jù)的保護方案。

帶分散校驗的數(shù)據(jù)條帶

1.4 RAID10和RAID01 等級

Very High Reliability combined with High Performance （高可靠性與高性能的組合）

RAID10是先做鏡象，然后再做條帶。

RAID01是先做條帶，然后再做鏡象。

相同的配置下，通常 RAID01 比 RAID10 具有更好的容錯能力。

RAID01 兼?zhèn)淞?RAID0 和 RAID1 的優(yōu)點，它先用兩塊磁盤建立鏡像，然后再在鏡像內(nèi)部做條帶化。 RAID01 的數(shù)據(jù)將同時寫入到兩個磁盤陣列中，如果其中一個陣列損壞，仍可繼續(xù)工作，保證數(shù)據(jù)安全性的同時又提高了性能。 RAID01 和 RAID10 內(nèi)部都含有 RAID1 模式，因此整體磁盤利用率均僅為 50% 。

RAID 10模型

RAID 01模型

2.1 鏡像

鏡像是一種冗余技術，為磁盤提供保護功能，防止磁盤發(fā)生故障而造成數(shù)據(jù)丟失。對于 RAID 而言，采用鏡像技術 典型地 將會同時在陣列中產(chǎn)生兩個完全相同的數(shù)據(jù)副本，分布在兩個不同的磁盤驅動器組上。鏡像提供了完全的數(shù)據(jù)冗余能力，當一個數(shù)據(jù)副本失效不可用時，外部系統(tǒng)仍可正常訪問另一副本，不會對應用系統(tǒng)運行和性能產(chǎn)生影響。而且，鏡像不需要額外的計算和校驗，故障修復非常快，直接復制即可。鏡像技術可以從多個副本進行并發(fā)讀取數(shù)據(jù)，提供更高的讀 I/O 性能，但不能并行寫數(shù)據(jù)，寫多個副本會會導致一定的 I/O 性能降低。

鏡像技術提供了非常高的數(shù)據(jù)安全性，其代價也是非常昂貴的，需要至少雙倍的存儲空間。高成本限制了鏡像的廣泛應用，主要應用于至關重要的數(shù)據(jù)保護，這種場合下數(shù)據(jù)丟失會造成巨大的損失。另外，鏡像通過“ 拆分 ”能獲得特定時間點的上數(shù)據(jù)快照，從而可以實現(xiàn)一種備份窗口幾乎為零的數(shù)據(jù)備份技術。

2.2 數(shù)據(jù)條帶

磁盤存儲的性能瓶頸在于磁頭尋道定位，它是一種慢速機械運動，無法與高速的 CPU 匹配。再者，單個磁盤驅動器性能存在物理極限， I/O 性能非常有限。 RAID 由多塊磁盤組成，數(shù)據(jù)條帶技術將數(shù)據(jù)以塊的方式分布存儲在多個磁盤中，從而可以對數(shù)據(jù)進行并發(fā)處理。這樣寫入和讀取數(shù)據(jù)就可以在多個磁盤上同時進行，并發(fā)產(chǎn)生非常高的聚合 I/O ，有效提高了整體 I/O 性能，而且具有良好的線性擴展性。這對大容量數(shù)據(jù)尤其顯著，如果不分塊，數(shù)據(jù)只能按順序存儲在磁盤陣列的磁盤上，需要時再按順序讀取。而通過條帶技術，可獲得數(shù)倍與順序訪問的性能提升。

數(shù)據(jù)條帶技術的分塊大小選擇非常關鍵。條帶粒度可以是一個字節(jié)至幾 KB 大小，分塊越小，并行處理能力就越強，數(shù)據(jù)存取速度就越高，但同時就會增加塊存取的隨機性和塊尋址時間。實際應用中，要根據(jù)數(shù)據(jù)特征和需求來選擇合適的分塊大小，在數(shù)據(jù)存取隨機性和并發(fā)處理能力之間進行平衡，以爭取盡可能高的整體性能。

數(shù)據(jù)條帶是基于提高 I/O 性能而提出的，也就是說它只關注性能， 而對數(shù)據(jù)可靠性、可用性沒有任何改善。實際上，其中任何一個數(shù)據(jù)條帶損壞都會導致整個數(shù)據(jù)不可用，采用數(shù)據(jù)條帶技術反而增加了數(shù)據(jù)發(fā)生丟失的概念率。

2.3 數(shù)據(jù)校驗

鏡像具有高安全性、高讀性能，但冗余開銷太昂貴。數(shù)據(jù)條帶通過并發(fā)性來大幅提高性能，然而對數(shù)據(jù)安全性、可靠性未作考慮。數(shù)據(jù)校驗是一種冗余技術，它用校驗數(shù)據(jù)來提供數(shù)據(jù)的安全，可以檢測數(shù)據(jù)錯誤，并在能力允許的前提下進行數(shù)據(jù)重構。相對鏡像，數(shù)據(jù)校驗大幅縮減了冗余開銷，用較小的代價換取了極佳的數(shù)據(jù)完整性和可靠性。數(shù)據(jù)條帶技術提供高性能，數(shù)據(jù)校驗提供數(shù)據(jù)安全性， RAID 不同等級往往同時結合使用這兩種技術。

采用數(shù)據(jù)校驗時， RAID 要在寫入數(shù)據(jù)同時進行校驗計算，并將得到的校驗數(shù)據(jù)存儲在 RAID 成員磁盤中。校驗數(shù)據(jù)可以集中保存在某個磁盤或分散存儲在多個不同磁盤中，甚至校驗數(shù)據(jù)也可以分塊，不同 RAID 等級實現(xiàn)各不相同。當其中一部分數(shù)據(jù)出錯時，就可以對剩余數(shù)據(jù)和校驗數(shù)據(jù)進行反校驗計算重建丟失的數(shù)據(jù)。校驗技術相對于鏡像技術的優(yōu)勢在于節(jié)省大量開銷，但由于每次數(shù)據(jù)讀寫都要進行大量的校驗運算，對計算機的運算速度要求很高，必須使用硬件 RAID 控制器。在數(shù)據(jù)重建恢復方面，檢驗技術比鏡像技術復雜得多且慢得多。

海明校驗碼和 異或校驗是兩種最為常用的 數(shù)據(jù)校驗算法。海明校驗碼是由理查德.海明提出的，不僅能檢測錯誤，還能給出錯誤位置并自動糾正。海明校驗的基本思想是：將有效信息按照某種規(guī)律分成若干組，對每一個組作奇偶測試并安排一個校驗位，從而能提供多位檢錯信息，以定位錯誤點并糾正。可見海明校驗實質(zhì)上是一種多重奇偶校驗。異或校驗通過異或邏輯運算產(chǎn)生，將一個有效信息與一個給定的初始值進行異或運算，會得到校驗信息。如果有效信息出現(xiàn)錯誤，通過校驗信息與初始值的異或運算能還原正確的有效信息。

RAID 等級的選擇主要有三個因素，即數(shù)據(jù)可用性、 I/O 性能和成本。　目前，在實際應用中常見的主流 RAID 等級是 RAID0 ， RAID1 ， RAID3 ， RAID5 ， RAID6 和 RAID10 ，它們之間的技術對比情況如表 1 所示。如果不要求可用性，選擇 RAID0 以獲得高性能。如果可用性和性能是重要的，而成本不是一個主要因素，則根據(jù)磁盤數(shù)量選擇 RAID1 。如果可用性，成本和性能都同樣重要，則根據(jù)一般的數(shù)據(jù)傳輸和磁盤數(shù)量選擇 RAID3 或 RAID5 。在實際應用中，應當根據(jù)用戶的數(shù)據(jù)應用特點和具體情況，綜合考慮可用性、性能和成本來選擇合適的 RAID 等級。

主流RAID等級對比

用戶選擇 RAID 的原則是：在成本預算內(nèi)，滿足數(shù)據(jù)存儲需求的前提下，選擇最優(yōu)的存儲廠商解決方案。因此，首先用戶需要對存儲需求作深入的調(diào)研和分析，并給出成本預算，然后對眾多存儲廠商的解決方案進行分析和對比，最后選擇出一個綜合最優(yōu)的存儲方案。其中，存儲產(chǎn)品的擴展性和存儲廠家的售后服務需要重點考察，存儲需求（如容量、性能）可能會不斷升級，存儲產(chǎn)品發(fā)生故障后的維修和支持保障，這些都要未雨先繆。

篇幅有限，關于raid方面的內(nèi)容就介紹到這了，大家可以做個基本了解，其中的一些區(qū)別和原理，然后什么時候用RAID5，什么時候用RAID10有個底就可以了。

后面會分享更多運維方面的內(nèi)容，感興趣的朋友可以關注下！！