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【IT之家学院】Raid到底是啥?

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发表于 2019-3-15 07:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
今天我们来聊一聊Raid,做一期轻科普,跟大家一起了解下各种Raid是怎么回事、有什么作用、有哪些优缺点、如何实现等等。: L8 b) ?# {( V' B9 O
" g5 [; i0 M$ o( M
注:IT之家小编个人习惯拼作Raid,但RAID和raid这些拼法也都有众多拥趸。维基百科都拼作RAID,毕竟是首字母集合,应该是比较标准的拼法,另外两种是当做单词来用了,不过大家开心就好,不影响理解。
+ r! X/ C+ |6 ~$ r: K3 m* D
+ Q6 U0 a8 B' G' a# x何为Raid
9 @; f, X, q4 E/ y# L3 N3 T
# v/ Q* @: M2 ^3 ?% i$ K我们首先来认识一下这个概念,Raid全称为Redundant Arrays of Independent Drives,中文名称为磁盘阵列,直译为“冗余独立驱动器阵列”。简单来说就是多个硬盘组成的逻辑阵列。组Raid就是将多块独立的硬盘组合行成单一的逻辑阵列,当做一个整体来使用,用以实现提高传输速度、安全性等功能,多用于文件服务器或NAS。
1 y% C8 F, T- M/ }1 G" j9 R2 j, d& \" S
【IT之家学院】Raid到底是啥?-1.jpg 6 Q7 Q3 Z2 s$ E! |: d. ~' K7 u

5 V. G6 ~' q& s, Y% k) |Raid的种类
% n6 K% w4 L4 u* j: d% H& V0 C; @' h& l5 D: a9 [
下面我们依次介绍较常见的Raid0/1/10/5/6和更高级一些的Raidz/z2,并分别介绍它们的工作原理和优缺点。不常见的Raid2/3/4和各种奇奇怪怪的组合如Raid100/30/50/60等就不多说了,理解了基础的,组合自然就明白了。如果没有标注,默认不同硬盘的容量相同。5 e9 v) N+ n1 x# F( l

( s8 w9 z. [: d( e7 [& D5 {% d1、Raid0& ]+ l$ A7 |4 K, {% t. ~. r+ R
7 S0 O2 R$ f% E6 H
Raid0需要最少两块。
( ^" _3 c2 z: l$ d) t- v9 h- b& v
: |* h0 z7 n+ e3 N4 A; z以两块硬盘为例,组Raid后容量为两者之和,读写数据时,同时对两块硬盘进行读写。$ m) D: X" k* T- y9 ~' v

% P" l# I; ?" @; b5 C. |/ n0 r优点是带宽翻倍,理论上读写速度也翻倍。但缺点也是致命的,由于是将整体数据同时分别写在两块硬盘上,读取时也要同时读出才能得到完整的数据,所以只要阵列中一块硬盘损坏,整个阵列中的所以数据全部丢失,所以才有了著名的“Raid0一时爽,一直Raid0一直爽”,啊,不好意思拿错稿子了,是“Raid0一时爽,数据火葬场”。
* [6 J2 ^0 [- o) b
& [+ y1 {7 W- ]* R: v% ?总结来讲,速度×N,风险×N,利用率100%。
$ t6 B) }+ v+ q. B+ m: M' _+ j( M& H
【IT之家学院】Raid到底是啥?-2.jpg 1 \! I- q& E9 \% d

, i, \4 `! H5 J6 @1 t2、Raid1
* Q. p8 \0 y' v: X$ ^* C) S
3 Q0 U, T* n+ S! v' U# c$ ~2 _3 gRaid1最少也需要两块硬盘。
( ~+ N0 b+ F2 I/ S# ~9 D  d. o. W
  N( _7 G6 ^. J8 \, @& a: S同样以两块硬盘为例,容量相当于最小的一块,多块同理。写入数据时,同时在所有硬盘上写入相同的数据,相当于做了镜像或备份,读取时如果一块硬盘损坏,还可以从阵列中其他的硬盘中读出完整数据。
7 U: o# u9 X+ g" d( a" X5 X
4 i2 w8 w- e: a0 h1 l优点是冗余性和安全性翻倍,缺点是利用率低。$ C5 D, a, A7 J$ z4 ]

& ~% A  e  |$ C: R, W总结,速度×1,风险×1/N,利用率1/N。
" k& N+ ]! |4 j. I5 f, H* w: g7 O$ k' @' d1 M- @
【IT之家学院】Raid到底是啥?-3.jpg 8 t7 B" ?. v, `4 r( {6 b3 ]& k

( |9 @! F0 R5 i: Q3、Raid10; }" [; I' E% Q0 `# _
5 r* k- w1 A+ J9 h2 b4 a
顾名思义,就是Raid1+0,是Raid1和Raid0的结合,让两者取长补短。最少需要四块硬盘,或者m×n块的灵活组合都可,正是因为其是两种Raid模式的结合。7 W0 d7 X# i% ]4 L- N- ?9 @
1 p" E! [7 B% O5 V, z" M
以四块硬盘为例,其中两块用作备份盘,两块用作增速盘。
7 D2 m1 [" X* N+ [% L. ?, U* F2 n# ?8 q/ w0 b( a: I" \
先提一下Raid10的特殊实现方式,叫Raid10而不叫Raid01是有道理的,需要先把四块硬盘分为两组,组内先进行类似Raid1的组合,互为镜像,称作“做镜像”,再对两个“Raid1阵列”进行类似Raid0的组合,称为“做条带”。所以在读写时,同时对四块硬盘进行读写,其中每组写入不同数据(原数据中不同位置的数据,有可能相同,如1101中的前两个1,下同),每组中两块硬盘写入相同的数据。/ L' @) w/ h& c" O4 P& `1 k
3 q5 s8 R* k5 r1 X/ a$ {
优点是兼顾传输速度与安全性,缺点是性能开销大,而且……额……贵,权且当作方案的缺点吧。9 {5 x! Z/ y# ?

9 M5 Q7 Y) Y4 X9 P/ S. _$ s" N总结,以四块硬盘为例,速度×2,风险×,利用率50%。; J% |9 Z$ t/ B: C" {
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【IT之家学院】Raid到底是啥?-4.jpg 7 f$ E4 I2 P  X5 B1 a0 {; d
$ \+ u4 R" ]1 c2 K
同理,Raid01的原理大家可以反过来理解,先做条带,再做镜像。
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4 e6 ^0 i3 F9 K7 _' ]8 C4、Raid5
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# w4 R4 i; X1 R9 CRaid5最少需要三块硬盘,其中需要拿出相当于一块硬盘的容量来存校验码,校验码采用奇偶校验方式算出,校验码不可全部在一块硬盘,其余用来存数据。用来存校验码的容量由从所有硬盘中不同位置取出相同的容量组成,加起来等于一块硬盘的容量,以三块硬盘为例,三块硬盘中各取出的容量,被取出的容量在三块硬盘中不全在同一位置。, X: l6 P: b8 G$ k2 \9 G( c* M

" _9 ?: \: X! C& |( t写入数据时,同时在两块硬盘上分别写入不同数据,最后一块硬盘写入算出的校验码,下一次写入的校验码不可与上一次的校验码存于同一块硬盘。如果某一块硬盘损坏,则只需要替换掉损坏的硬盘,通过均匀分布在各硬盘中的数据和校验码,就可以恢复重建损坏硬盘中的数据。1 t+ }" W* W+ i* y9 b' X* P: J

( u+ l& a0 e% d/ j优点是一定程度上兼顾了传输速度和安全性。缺点是现实中数据恢复速度和成功率并不十分理想。还有不得不提的局限性,不管阵列中有多少块硬盘,同时损坏两块都是无法恢复的,整个阵列中的数据全部丢失。. Z3 ^3 l3 d( E
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总结,速度×(N-1),风险不会算,改天去请教一下理学院的学长……可以肯定的是风险比Raid1大,利用率为(N-1)/N。4 i7 z. k( `5 s0 Y0 I/ |
- d! K: {1 U- B) W/ B
【IT之家学院】Raid到底是啥?-5.jpg
  M( [0 S6 K/ {% H7 |$ l  ~
5 Y; F: A) V6 y7 D另外,如果硬盘容量不同,Raid5会在每块硬盘中都取容量最小的硬盘的容量来使用,其余的都不用,但群辉的SHR技术可以将浪费的容量利用起来,感兴趣的朋友可以去了解一下。
7 f! b5 Q! ~$ o, z6 L/ D5 ?" Q. j5 I% V+ U8 z, L: a
5、Raid6
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( `( z5 G* _! x$ c8 v9 DRaid6可以说是Raid5的升级版,最少需要四块硬盘,其中两块硬盘的容量用以存储两位奇偶校验码,校验码分配方式与Raid5类似。  u$ J& y0 w) G
+ W7 V4 A4 b& y! M! L6 _
同理,同时损坏三块硬盘,整个阵列无法恢复。
& ^  A$ d- ~. C5 g" b, _; P* d, N3 `1 u1 e
总结,速度×(N-2),风险不会算但比Raid5小比Raid1大,利用率为(N-2)/N。
% G+ I& J: C% n4 F6 i. c! }
8 x" u6 N& o' Q7 `% T3 u6、Raidz/Raidz20 c( Y* c5 I) N& S4 [+ F
! S6 G4 r1 `1 t, f5 s* }# M
这两种“Raid模式”分别可以看做Raid5和Raid6的改进,虽然名叫“Raid”但并不是同一回事。
3 C, ?) T; J! M  t
2 r" M* C( |/ Z# i, k, H+ [- tRaidz/z2基于更先进的ZFS文件系统,拥有更加先进的冗余机制,解决了Raid5/6“全盘重写”的问题。这个不是一时半会可以讲完的,为了篇幅和不喧宾夺主的考虑,暂且留个坑吧。
7 T4 D$ A: \% g6 R+ ]; w2 t* K: d5 K" ^% q2 a
实现方式
& n& ~+ o' t, D! `2 Q$ v6 M4 p! e! l& l
Raid阵列的实现分为硬实现和软实现,组成的阵列分别称为硬Raid和软Raid。
4 }& }" B& R+ v8 r# A2 F* ?4 d7 I1 L3 F$ U
我们分别来看:
' @+ D  g6 ^4 ]) Y* A
( U/ J/ Q7 w  n) ^$ K- [1、硬实现/硬Raid0 X  {, ~  }% \; Y" N
- t- U, D) F4 ]' H$ z
硬实现是通过硬件(Raid卡)来实现Raid阵列的方式。对磁盘的数据读写由Raid卡主控完成,系统会将整个阵列识别为单一硬盘。7 k3 |# w# M( T: x; h: m
) v# O# ]/ s0 q) \; Q; a$ E
优点是对CPU的依赖非常小,性能较好,有缓存的Raid卡还可以提高随机读写性能。
7 c0 W% Y% y+ Z9 @3 V4 m2 ~2 L! Z) G4 s* Y( [
缺点是不够灵活,用Raid卡组Raid后,如果不解除/撤销/取消,阵列中的硬盘直接挂载到别的电脑上是无法使用的。以及需要额外的硬件,成本较高。
3 q+ D; f) C" V( u9 ]& X1 Z6 X, H& `' i% @% k
2、软实现/软Raid
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软Raid就是通过软件方式实现的Raid,包括从BIOS中设置。磁盘数据的读写由CPU完成,系统可以识别出阵列中所有的硬盘。$ b. _* n* H7 W/ S' f5 f) O3 Y) R
7 ^" f8 j& g' X% w( U; M0 C
优点是使用灵活,拆下后可直接在其他电脑上使用,成本较低,操作简单。. {4 v1 ^2 f* a. M7 D* v1 u
  }. R6 N8 ^7 I" b- p" H( L! v/ b
缺点是对CPU依赖较大,性能较差。5 k  k2 M+ V- r  G' L

4 {/ Z$ F( i$ P9 ^1 D* i了解了上述内容,想要组Raid的小伙伴们心中应该是有底了,可以按需选择自己想要的方式。最后IT之家还要提醒一句,数据千万条,安全第一条。Raid不规范,自己两行泪。


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  • TA的每日心情

    2018-8-14 09:34
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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2019-3-15 08:30 | 显示全部楼层
    撸过
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    发表于 2019-3-15 09:26 | 显示全部楼层
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2019-3-15 10:32 来自手机 | 显示全部楼层
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    发表于 2019-3-15 11:47 | 显示全部楼层
    激动人心,无法言表!
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    发表于 2019-3-15 13:18 来自手机 | 显示全部楼层
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    发表于 2019-3-15 15:22 | 显示全部楼层
    支持,楼下的跟上哈~
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    发表于 2019-3-15 17:00 | 显示全部楼层
    帮你顶下哈!!
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    发表于 2019-3-15 18:43 | 显示全部楼层
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    发表于 2019-3-17 08:40 来自手机 | 显示全部楼层
    楼主加油,我们都看好你哦。
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