来源:网络技术联盟站 你好,这里是网络技术联盟站。 本文给大家科普一下RAID存储,我会从以下几个方面进行介绍: 什么是RAID存储? RAID的历史 RAID级别 RAID 0 原理 原理图 适用场景 优点 缺点 RAID 1 原理 原理图 适用场景 优点 缺点 RAID 5 原理 原理图 适用场景 优点 缺点 RAID 6 原理 原理图 适用场景 优点 缺点 RAID 10 原理 原理图 适用场景 优点 缺点 RAID 50 原理 原理图 适用场景 优点 缺点 RAID 60 原理 原理图 适用场景 优点 缺点 RAID级别对比 RAID 0 RAID 1 RAID 5 RAID 6 RAID 10 RAID 50 RAID 60 如何选择RAID? 1. 容错能力需求 2. 性能需求 3. 存储空间利用率 4. 成本预算 RAID的演进 硬件RAID控制器 RAID级别的增加 SSD和RAID RAID存储的未来 本文篇幅有点长,介绍的非常全面,可以不夸张的说全网找不到第二篇那么详细了,强烈建议在阅读前先收藏,以防后期找不到了! 下面让我们直接开始! 独立磁盘冗余阵列(RAID)是一种存储技术,通过将两个或多个硬盘驱动器(HDD)或固态硬盘(SSD)合并成一个协调的存储单元或阵列,从而创建数据丢失的故障安全机制。 RAID存储通过将数据重复或重新创建,并将其存储在附加的驱动器上来防止磁盘驱动器数据的完全丢失,这个过程也被称为数据冗余。 提供数据丢失保护的配置被称为“容错”配置,这意味着即使磁盘驱动器发生故障,阵列仍然可以成功运行并提供可恢复的数据。 RAID的概念最早由加州大学伯克利分校的计算机科学家David Patterson、Garth Gibson和Randy Katz在1987年提出。他们的研究论文“关于RAID的论证”提出了将多个磁盘驱动器组合起来,以提高性能和可靠性的想法。 最初,RAID的目标是通过将多个廉价的磁盘驱动器组合起来,以取代昂贵的大型磁盘驱动器,从而提供更高的性能和容错能力。因此,RAID的原始名称是“Redundant Array of Inexpensive Disks”(廉价磁盘冗余阵列)。 余和性能特征的不同,RAID级别分为多个类型,如RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6等。 RAID的发展离不开硬件和软件技术的进步。早期的RAID实施通常依赖于软件,即操作系统提供的RAID功能。然而,随着硬件技术的进步,硬件RAID控制器出现了,提供更高的性能和更强大的功能。 RAID的标准化工作也逐渐展开。Storage Networking Industry Association(SNIA)成立了RAID专门兴趣小组,致力于制定和推动RAID的标准化和发展。这些标准化工作为不同RAID级别的实施提供了一致性和互操作性。 RAID存储提供了不同的级别,每个级别具有不同的冗余和性能特性。 以下是常见的RAID级别: 下面我们来详细介绍一下RAID的各个级别 RAID 0使用数据条带化(striping)的方式将数据分散存储在多个磁盘驱动器上,而不进行冗余备份。数据被分成固定大小的块,并依次存储在每个磁盘上。例如,如果有两个驱动器(驱动器A和驱动器B),一块数据的第一个部分存储在驱动器A上,第二个部分存储在驱动器B上,以此类推。这种条带化的方式可以同时从多个驱动器读取或写入数据,从而提高系统的性能。 以下是RAID 0的冗余原理图,展示了数据条带化存储的方式: 在上述示例中,数据被分成块,并依次存储在两个驱动器上。每个块的一部分存储在驱动器A上,另一部分存储在驱动器B上。 RAID 0适用于需要高性能而不关心数据冗余的场景。以下是几种适合使用RAID 0的场景: RAID 0具有以下优点: RAID 0也存在一些缺点: RAID 1使用数据镜像(mirroring)的方式将数据完全复制到两个或多个磁盘驱动器上。当写入数据时,数据同时写入所有驱动器。这样,每个驱动器都具有相同的数据副本,从而实现数据的冗余备份。如果其中一个驱动器发生故障,系统可以继续从剩余的驱动器中读取数据,确保数据的可用性和完整性。 以下是RAID 1的冗余原理图,展示了数据镜像的方式: 在上述示例中,数据被完全复制到两个驱动器上。每个块的数据都同时存储在两个驱动器上,以实现数据的冗余备份。 RAID 1适用于对数据冗余和高可用性要求较高的场景。以下是几种适合使用RAID 1的场景: RAID 1具有以下优点: RAID 1也存在一些缺点: RAID 5使用数据条带化(striping)的方式将数据分散存储在多个磁盘驱动器上,并通过分布式奇偶校验实现数据的冗余备份。数据和奇偶校验信息被组织成数据块,其中奇偶校验信息被分布式存储在不同的驱动器上。当写入数据时,奇偶校验信息也会被更新。如果其中一个驱动器发生故障,系统可以通过重新计算奇偶校验信息来恢复丢失的数据。这种方式可以同时提供性能增强和数据冗余。 以下是RAID 5的冗余原理图,展示了数据条带化和分布式奇偶校验的方式: 在上述示例中,数据被分成块,并依次存储在不同的驱动器上。奇偶校验信息被分布式存储在驱动器中。通过奇偶校验信息,可以计算和恢复丢失的数据。 RAID 5适用于需要性能增强和数据冗余的场景。以下是几种适合使用RAID 5的场景: RAID 5具有以下优点: RAID 5也存在一些缺点: RAID 6使用数据条带化(striping)的方式将数据分散存储在多个磁盘驱动器上,并通过分布式奇偶校验和双重奇偶校验实现数据的冗余备份。数据和奇偶校验信息被组织成数据块,其中奇偶校验信息被分布式存储在不同的驱动器上,并通过双重奇偶校验提供更高的数据冗余性。当写入数据时,奇偶校验信息也会被更新。如果其中两个驱动器发生故障,系统可以通过重新计算奇偶校验信息来恢复丢失的数据。这种方式可以同时提供性能增强和更高级别的数据冗余。 以下是RAID 6的冗余原理图,展示了数据条带化、分布式奇偶校验和双重奇偶校验的方式: 在上述示例中,数据被分成块,并依次存储在不同的驱动器上。奇偶校验信息被分布式存储在驱动器中,并通过双重奇偶校验提供更高级别的数据冗余性。 RAID 6适用于需要更高级别的数据冗余和性能增强的场景。以下是几种适合使用RAID 6的场景: RAID 6具有以下优点: RAID 6也存在一些缺点: RAID 10使用条带化(striping)的方式将数据分散存储在多个磁盘驱动器上,并通过镜像(mirroring)实现数据的冗余备份。数据被分成固定大小的块,并依次存储在不同的驱动器上,类似于RAID 0。然而,每个数据块都会被完全复制到另一个驱动器上,实现数据的冗余备份,类似于RAID 1。这样,RAID 10在提供性能增强的同时,也提供了数据的冗余保护。 以下是RAID 10的冗余原理图,展示了数据条带化和镜像的方式: 在上述示例中,数据被分成块,并依次存储在不同的驱动器上。每个块的数据都完全复制到另一个驱动器上,实现数据的冗余备份。 RAID 10适用于需要高性能和数据冗余的场景。以下是几种适合使用RAID 10的场景: RAID 10具有以下优点: RAID 10也存在一些缺点: RAID 50使用条带化(striping)的方式将数据分散存储在多个RAID 5组中,并通过RAID 0的条带化方式对这些RAID 5组进行条带化。每个RAID 5组由多个磁盘驱动器组成,并使用分布式奇偶校验来提供数据冗余备份。RAID 0则通过将数据划分为固定大小的块,并将这些块依次存储在多个驱动器上,提供了更高的性能。这样,RAID 50既提供了数据冗余备份,又提供了性能增强。 以下是RAID 50的冗余原理图,展示了数据条带化和分布式奇偶校验的方式: 在上述示例中,数据被分成块,并依次存储在不同的RAID 5组中。每个RAID 5组由多个驱动器组成,并使用分布式奇偶校验提供数据的冗余备份。 RAID 50适用于需要高性能和更高级别的数据冗余的场景。以下是几种适合使用RAID 50的场景: RAID 50具有以下优点: RAID 50也存在一些缺点: RAID 60采用条带化(striping)的方式将数据分散存储在多个RAID 6组中,并通过RAID 0的条带化方式对这些RAID 6组进行条带化。每个RAID 6组由多个磁盘驱动器组成,并使用分布式奇偶校验来提供数据的冗余备份。RAID 0则通过将数据划分为固定大小的块,并将这些块依次存储在多个驱动器上,提供了更高的性能。这样,RAID 60既提供了更高级别的数据冗余备份,又提供了性能增强。 以下是RAID 60的冗余原理图,展示了数据条带化和分布式奇偶校验的方式: 在上述示例中,数据被分成块,并依次存储在不同的RAID 6组中。每个RAID 6组由多个驱动器组成,并使用分布式奇偶校验提供数据的冗余备份。 RAID 60适用于需要更高级别的数据冗余和更高性能的场景。以下是几种适合使用RAID 60的场景: RAID 60具有以下优点: RAID 60也存在一些缺点: 为了方便记忆,瑞哥将其整理成表格: 在选择合适的RAID级别时,需要综合考虑以下因素: 如果您的数据对于故障容忍性非常敏感,那么具有更高级别容错能力的RAID级别是首选。例如,对于关键数据和业务应用,RAID 6或RAID 10是较好的选择。 根据应用程序和工作负载对性能的要求,选择适当的RAID级别非常重要。如果您需要高读写性能和较低的响应时间,可以考虑RAID 0或RAID 10。对于需要较高读取性能的应用,RAID 5或RAID 6也可以考虑。 如果您对存储空间的利用率有较高的要求,可以考虑RAID 5、RAID 6或RAID 10。这些级别可以在一定程度上提供较高的存储空间利用率。RAID 1则会导致存储空间的浪费,因为数据完全复制到多个驱动器上。 成本是选择RAID级别时需要考虑的重要因素之一。不同的RAID级别具有不同的硬件配置和成本。RAID 0通常是成本最低的选择,而RAID 10和RAID 6可能需要更多的硬件资源和较高的成本。 综合考虑以上因素,以下是一些推荐的RAID级别和应用场景: 随着时间的推移,RAID存储技术不断演进和改进。以下是RAID存储领域的一些重要演进: 硬件RAID控制器是RAID技术发展的重要里程碑之一。硬件RAID控制器是一种独立的设备,具有自己的处理器和缓存,用于执行RAID级别的计算和管理。它通过降低主机系统的负担,提供更高的性能和更好的数据保护。 随着RAID技术的发展,不断引入了新的RAID级别,以满足不同的需求。RAID 5和RAID 6提供了更高级别的容错能力,可以容忍多个磁盘故障。RAID 10结合了RAID 1和RAID 0的优势,提供了更高的性能和容错能力。RAID 50和RAID 60结合了不同级别的RAID,提供更高级别的性能和容错能力。 随着固态硬盘(SSD)技术的发展,SSD在RAID存储中的应用也逐渐增多。SSD具有更高的读写性能和更好的可靠性,可以提供更高的RAID性能。SSD的低延迟和高吞吐量使得RAID存储能够更好地满足高性能计算和数据密集型应用的需求。 RAID存储技术在过去几十年中取得了巨大的进步,为数据存储提供了更高的可靠性和性能。然而,随着大数据、云计算和人工智能等技术的快速发展,对存储系统的需求也在不断增长和变化。 未来的RAID存储将面临更大的挑战和机遇。新的技术和创新将推动RAID存储在容错能力、性能、扩展性和成本效益方面的进一步发展。例如,分布式RAID、混合存储技术和软件定义存储等新兴技术将在未来的RAID存储中发挥重要作用。 本文完! 如果想要学习更多技术,可以在下方评论区进行留言,瑞哥会记录择日更新!
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什么是RAID存储?
RAID的历史
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RAID 0
原理
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原理
原理图
适用场景
优点
缺点
RAID级别对比
RAID 0
RAID 1
RAID 5
RAID 6
RAID 10
RAID 50
RAID 60
RAID级别
最小磁盘数
容错能力
磁盘空间开销
读取速度
写入速度
硬件成本
RAID 0
2
无
0%
高
高
低
RAID 1
2
单个磁盘
50%
高
低
中
RAID 5
3
单个磁盘
1 / N
中
低
中
RAID 6
4
两个磁盘
2 / N
中
低
高
RAID 10
4
多个磁盘
50%
高
中
高
RAID 50
6
单个磁盘
1 / N
高
中
高
RAID 60
8
多个磁盘
50%
高
中
高
如何选择RAID?
1. 容错能力需求
2. 性能需求
3. 存储空间利用率
4. 成本预算
RAID的演进
硬件RAID控制器
RAID级别的增加
SSD和RAID
RAID存储的未来
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