磁碟陣列組合

2023-01-14 01:18:02 字數 2858 閱讀 2604

磁碟陣列有兩種方式可以實現,那就是「軟體陣列」與「硬體陣列」。

軟體陣列是指通過網路作業系統自身提供的磁碟管理功能將連線的普通scsi卡上的多塊硬碟配置成邏輯盤,組成陣列。軟體陣列可以提供資料冗餘功能,但是磁碟子系統的效能會有所降低,有的降低幅度還比較大,達30%左右。

硬體陣列是使用專門的磁碟陣列卡來實現的。硬體陣列能夠提供**擴容、動態修改陣列級別、自動資料恢復、驅動器漫遊、超高速緩衝等功能。它能提供效能、資料保護、可靠性、可用性和可管理性的解決方案。

陣列卡專用的處理單元來進行操作,它的效能要遠遠高於常規非陣列硬碟,並且更安全更穩定。

適合家庭使用者的是固態硬碟做系統盤,然後用兩塊一樣的機械硬碟做高速的raid 0,如果有資料安全需求,可以考慮raid 0+1,以四個磁碟組成的raid 0+1為例,其資料儲存方式如圖所示:raid 0+1是儲存效能和資料安全兼顧的方案。它在提供與raid 1一樣的資料安全保障的同時,也提供了與raid 0近似的儲存效能。

raid技術主要包含raid 0~raid 7等數個規範,它們的側重點各不相同,常見的規範有如下幾種(下面的圖例同時表明了每種raid所需的最少的磁碟數量):

raid 0:raid 0連續以位或位元組為單位分割資料,並行讀/寫於多個磁碟上,因此具有很高的資料傳輸率,但它沒有資料冗餘,因此並不能算是真正的raid結構。raid 0只是單純地提高效能,並沒有為資料的可靠性提供保證,而且其中的乙個磁碟失效將影響到所有資料。

因此,raid 0不能應用於資料安全性要求高的場合。

raid 1:它是通過磁碟資料映象實現資料冗餘,在成對的獨立磁碟上產生互為備份的資料。當原始資料繁忙時,可直接從映象拷貝中讀取資料,因此raid 1可以提高讀取效能。

raid 1是磁碟陣列中單位成本最高的,但提供了很高的資料安全性和可用性。當乙個磁碟失效時,系統可以自動切換到映象磁碟上讀寫,而不需要重組失效的資料。

raid 0+1: 也被稱為raid 10標準,實際是將raid 0和raid 1標準結合的產物,在連續地以位或位元組為單位分割資料並且並行讀/寫多個磁碟的同時,為每一塊磁碟作磁碟映象進行冗餘。它的優點是同時擁有raid 0的超凡速度和raid 1的資料高可靠性,但是cpu佔用率同樣也更高,而且磁碟的利用率比較低。

raid 2:將資料條塊化地分布於不同的硬碟上,條塊單位為位或位元組,並使用稱為「加重平均糾錯碼(海明碼)」的編碼技術來提供錯誤檢查及恢復。這種編碼技術需要多個磁碟存放檢查及恢復資訊,使得raid 2技術實施更複雜,因此在商業環境中很少使用。

raid 3:它同raid 2非常類似,都是將資料條塊化分布於不同的硬碟上,區別在於raid 3使用簡單的奇偶校驗,並用單塊磁碟存放奇偶校驗資訊。如果一塊磁碟失效,奇偶盤及其他資料盤可以重新產生資料;如果奇偶盤失效則不影響資料使用。

raid 3對於大量的連續資料可提供很好的傳輸率,但對於隨機資料來說,奇偶盤會成為寫操作的瓶頸。

raid 4:raid 4同樣也將資料條塊化並分布於不同的磁碟上,但條塊單位為塊或記錄。raid 4使用一塊磁碟作為奇偶校驗盤,每次寫操作都需要訪問奇偶盤,這時奇偶校驗盤會成為寫操作的瓶頸,因此raid 4在商業環境中也很少使用。

raid 5:raid 5不單獨指定的奇偶盤,而是在所有磁碟上交叉地訪問資料及奇偶校驗資訊。在raid 5上,讀/寫指標可同時對陣列裝置進行操作,提供了更高的資料流量。

raid 5更適合於小資料塊和隨機讀寫的資料。raid 3與raid 5相比,最主要的區別在於raid 3每進行一次資料傳輸就需涉及到所有的陣列盤;而對於raid 5來說,大部分資料傳輸只對一塊磁碟操作,並可進行並行操作。在raid 5中有「寫損失」,即每一次寫操作將產生四個實際的讀/寫操作,其中兩次讀舊的資料及奇偶資訊,兩次寫新的資料及奇偶資訊。

raid 6:與raid 5相比,raid 6增加了第二個獨立的奇偶校驗資訊塊。兩個獨立的奇偶系統使用不同的演算法,資料的可靠性非常高,即使兩塊磁碟同時失效也不會影響資料的使用。

但raid 6需要分配給奇偶校驗資訊更大的磁碟空間,相對於raid 5有更大的「寫損失」,因此「寫效能」非常差。較差的效能和複雜的實施方式使得raid 6很少得到實際應用。

raid 7:這是一種新的raid標準,其自身帶有智慧型化實時作業系統和用於儲存管理的軟體工具,可完全獨立於主機執行,不占用主機cpu資源。raid 7可以看作是一種儲存計算機(storage computer),它與其他raid標準有明顯區別。

除了以上的各種標準(如表1),我們可以如raid 0+1那樣結合多種raid規範來構築所需的raid陣列,例如raid 5+3(raid 53)就是一種應用較為廣泛的陣列形式。使用者一般可以通過靈活配置磁碟陣列來獲得更加符合其要求的磁碟儲存系統。

raid 5e(raid 5 enhencement): raid 5e是在raid 5級別基礎上的改進,與raid 5類似,資料的校驗資訊均勻分布在各硬碟上,但是,在每個硬碟上都保留了一部分未使用的空間,這部分空間沒有進行條帶化,最多允許兩塊物理硬碟出現故障。看起來,raid 5e和raid 5加一塊熱備盤好象差不多,其實由於raid 5e是把資料分布在所有的硬碟上,效能會與raid5 加一塊熱備盤要好。

當一塊硬碟出現故障時,有故障硬碟上的資料會被壓縮到其它硬碟上未使用的空間,邏輯盤保持raid 5級別。

raid 5ee: 與raid 5e相比,raid 5ee的資料分布更有效率,每個硬碟的一部分空間被用作分布的熱備盤,它們是陣列的一部分,當陣列中乙個物理硬碟出現故障時,資料重建的速度會更快。

raid 50:raid50是raid5與raid0的結合。此配置在raid5的子磁碟組的每個磁碟上進行包括奇偶資訊在內的資料的剝離。

每個raid5子磁碟組要求三個硬碟。raid50具備更高的容錯能力,因為它允許某個組內有乙個磁碟出現故障,而不會造成資料丟失。而且因為奇偶位分部於raid5子磁碟組上,故重建速度有很大提高。

優勢:更高的容錯能力,具備更快資料讀取速率的潛力。需要注意的是:

磁碟故障會影響吞吐量。故障後重建資訊的時間比映象配置情況下要長。

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