我們經常聽見的RAID 0、RAID 1、RAID 5之類的詞語,當你聽見這些詞語時是不是覺得非常的懵逼,這些詞語到底是什麼呢?
硬盤陣列其實就是把多塊獨立的硬盤組合成一個容量巨大的硬盤組,利用個别硬盤提供數據所産生加成效果提升整個硬盤系統效能,并通過存儲冗餘數據增加容錯能力。如果不組建硬盤陣列,你電腦裡的兩塊硬盤是獨立存在的,互不幹涉。當你将文件存儲在硬盤1時,硬盤2不進行任何幹涉。
這樣就有很大的弊端,如果你的電腦裡有兩塊硬盤。當要調用的文件存放在硬盤1時,硬盤1在全力工作,硬盤2完全空閑着。當要調用的文件存放在硬盤2時,硬盤2在全力工作,硬盤1完全空閑着。除非兩塊硬盤中的資料都需要調用,才能有效地運用兩塊硬盤的性能,否則就會導緻有一塊硬盤空閑,造成性能浪費。
為了解決這一問題,就發明了一種可以讓電腦内硬盤同步運行的東西,叫硬盤陣列。硬盤陣列在電腦中被成為RAID,将電腦裡的多塊硬盤組建成RAID之後,你的電腦裡就隻會看到一個RAID陣列盤。你可以像使用普通硬盤一樣使用它。
RAID有很多等級,目前行業内公認的等級為RAID 0~7。并不是等級越高的RAID越好,不同等級的RAID僅僅是不同功能的陣列罷了。沒有絕對的誰好誰壞,要根據實際使用情況和需求來選擇自己要搭建的硬盤陣列等級。
接下來就跟大家講一下不同等級的RAID之間的區别,以及不同等級的RAID工作原理及優缺點。
RAID 0其實就像學長在之前的文章裡給大家講的雙通道差不多原理,RAID 0至少需要兩塊硬盤才能搭建。它的原理很簡單,就是把一個完整的數據分成兩份,放到兩塊硬盤裡,寫入的時候同時往兩塊硬盤裡寫入,讀取的時候同時從兩塊硬盤中讀取。跟雙通道内存一樣,帶寬翻倍,速度也翻倍,這就讓這個文件讀取寫入時間縮減到了一半。RAID 0更強大的是,你有多少塊硬盤就可以翻多少倍的性能!最快當然不能超過DMI總線速度了,另外RAID 0是不能提高随機讀寫性能的,反而會出現随機讀寫性能弱于單塊硬盤随機讀寫性能的現象。
RAID 0是所有硬盤陣列中速度最快的陣列,但也是最不安全的陣列。因為是将數據分别存儲到各個硬盤裡,所以有任意一塊硬盤出現故障,這個文件就不能正确讀取,這就導緻你所有的數據全部報廢了。
RAID 1陣列又被成為鏡像陣列,簡單地說RAID 1就是自動備份,并且是全盤實時自動備份。另外,RAID 1也是所有陣列裡最安全的,由于實時備份,也就導緻其空間利用率和速度是最低的。将設你的電腦裡有兩塊1TB的硬盤,如果将兩塊硬盤組建RAID 1之後,你的電腦系統裡隻能看到1塊1TB的容量,速度也是一樣的速度。
RAID 2是一種利用漢明碼校驗的一種陣列,RAID 2的主要目的就是在RAID 0的基礎上增加了數據糾錯能力。RAID 2 使用一定的編碼技術來提供錯誤檢查及恢複。這種編碼技術需要多個硬盤存放檢查及恢複信息,使得RAID 2技術實施更複雜。由于漢明碼的特點,它可以在數據發生錯誤的情況下将錯誤校正,以保證輸出的正确。RAID 2的數據傳送速率相當高,如果希望達到比較理想的速度,那最好提高保存校驗碼ECC碼的硬盤,對于控制器的設計來說。沒有免費的午餐,這裡也一樣,要利用漢明碼,必須要付出數據冗餘的代價,輸出數據的速率與驅動器組中速度最慢的相等。
前面我們說RAID 0不安全,隻要有一塊硬盤損壞,數據就會報廢。假設我們有兩塊硬盤搭建了RAID 0,這個時候我們再增加一塊作為第三塊,第三塊硬盤裡面存放了前面兩塊硬盤的恢複碼。在前面兩塊硬盤中任意一塊硬盤出現故障時,靠着另一塊硬盤的數據加上恢複碼就可以恢複丢失硬盤的數據。RAID 3的恢複碼跟RAID 2上的漢明碼不一樣,RAID3的恢複碼數據冗餘要比RAID 2少得多,所以RAID3的性能非常接近RAID 0。
RAID 4跟RAID 3很像,其實就是在RAID 0基礎上增加了一塊恢複碼硬盤,假設RAID3和RAID4都是3塊數據盤加上一塊恢複盤,我有一個文件,這個文件會被分成三組,分别存儲到硬盤裡。
RAID3就是第一組數據加上第一組數據碼,寫入;第二組數據加上第二組數據碼,寫入;第三組數據加上第三組數據碼,寫入。而RAID 4則是123組數據直接準備好,将123組的數據整體準備一個恢複碼,再把三組數據和整體的恢複碼寫入。RAID 3和RAID 4的區别就是将一個數據塊拆分,分開存儲;校驗碼也是針對拆分的部分去計算的。而RAID 4是直接按區塊進行存儲,校驗碼也是直接按取款進行計算。
RAID 4其實也有缺點,三塊硬盤對應一塊恢複盤。當增加到五塊硬盤時,還是對應一塊恢複盤。數據盤越多,恢複盤的性能可能會制約整個陣列的性能。恢複盤的恢複數據塊沒有寫完,是沒有辦法繼續進行寫入的。所以我們将每一次塊硬盤的恢複碼和數據碼分開,也就是說每一塊硬盤即是數據盤也是恢複盤,其中有一塊硬盤損壞,其他硬盤加上恢複碼依舊能夠恢複數據。所以RAID 5陣列的性能能做到跟RAID 0相似,還增加了一塊硬盤的容災能力,也解決掉了RAID 4恢複碼硬盤的瓶頸。目前民用層面,RAID 5陣列是使用最多的一種硬盤RAID。
RAID 3、4、5都隻有容災一塊硬盤損壞的能力,但很多人還是擔心運氣背,萬一同時損壞了兩塊硬盤怎麼辦?這就有了RAID 6,RAID 6的恢複碼從RAID 5的一組變成了兩組,這就讓RAID 6有了兩塊硬盤的容災能力。
RAID 7可以理解為一個獨立存儲的計算機,自帶操作系統和管理工具,可以完全獨立運行。RAID 7所有的輸入輸出傳送都是同步進行的,可以分别控制,這就提高了系統的并行性,提高了系統訪問數據的速度。并且每個硬盤都有高速緩沖存儲器,自帶的操作系統也可以使用實時操作芯片達到不同實時系統的要求。因為加入了高速緩沖存儲器,當多個用戶訪問系統時,訪問時間幾乎為0。不過,一旦斷電,高速緩沖存儲器中的數據就會丢失,導緻RAID 7陣列需要搭配UPS(不間斷電源)一起工作。
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