磁碟陣列(Redundant Arrays of Inexpensive Disks,RAID),是一種價(jià)格便宜具有冗余能力的磁碟陣列之意。原理是利用數(shù)組方式來(lái)作磁碟組,配合數(shù)據(jù)分散排列的設(shè)計(jì),提升數(shù)據(jù)的安全性。磁碟陣列是由很多價(jià)格較便宜的硬(磁)碟,組合成一個(gè)容量巨大的硬(磁)碟組,利用個(gè)別硬(磁)碟提供數(shù)據(jù)所產(chǎn)生加成效果提升整個(gè)硬(磁)碟系統(tǒng)效能。利用這項(xiàng)技術(shù),將數(shù)據(jù)切割成許多區(qū)段,分別存放在各個(gè)硬碟上。磁碟陣列還能利用同位檢查(Parity Check)的觀念,在數(shù)組中任一顆硬盤(pán)故障時(shí),仍可讀出數(shù)據(jù),在數(shù)據(jù)重建時(shí),將數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算后重新置入新硬碟中。
RAID磁碟陣列的分類(lèi)
磁碟陣列其樣式有三種,一是外接式磁碟陣列柜,二是內(nèi)接式磁碟陣列卡,三是利用軟體來(lái)模擬。
外接式磁碟陣列柜最常被使用大型服務(wù)器上,具可熱插拔(Hot Swap)的特性,不過(guò)這類(lèi)產(chǎn)品的價(jià)格都很貴。
內(nèi)接式磁碟陣列卡,因?yàn)閮r(jià)格便宜,但需要較高的安裝技術(shù),適合技術(shù)人員使用操作。
利用軟體模擬的方式,由于會(huì)拖累機(jī)器的速度,不適合大數(shù)據(jù)流量的服務(wù)器。
RAID磁碟陣列的優(yōu)點(diǎn)
可提高傳輸速率。RAID通過(guò)在多個(gè)磁碟上同時(shí)存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)來(lái)大幅提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量(Throughput)。在RAID中,可以讓很多磁碟驅(qū)動(dòng)器同時(shí)傳輸數(shù)據(jù),而這些磁碟驅(qū)動(dòng)器在邏輯上又是一個(gè)磁碟驅(qū)動(dòng)器,所以使用RAID可以達(dá)到單個(gè)磁碟驅(qū)動(dòng)器幾倍、幾十倍甚至上百倍的速率。這也是RAID最初想要解決的問(wèn)題。因?yàn)楫?dāng)時(shí)CPU的速度增長(zhǎng)很快,而磁碟驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸速率無(wú)法大幅提高,所以需要有一種方案解決二者之間的矛盾。因此就有了RAID。
通過(guò)數(shù)據(jù)校驗(yàn)提供容錯(cuò)功能。普通磁碟驅(qū)動(dòng)器無(wú)法提供容錯(cuò)功能,如果不包括寫(xiě)在磁碟上的CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))碼的話。RAID容錯(cuò)是建立在每個(gè)磁碟驅(qū)動(dòng)器的硬體容錯(cuò)功能之上的,所以它提供更高的安全性。在很多RAID模式中都有較為完備的相互校驗(yàn)/恢復(fù)的措施,甚至是直接相互的鏡像備份,從而大大提高了RAID系統(tǒng)的容錯(cuò)度,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定冗余性。
RAID磁碟陣列的缺點(diǎn)
在做不同的RAID時(shí),有RAID模式硬碟利用率低,價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)。
RAID0沒(méi)有冗余功能,如果一個(gè)磁碟(物理)損壞,則所有的數(shù)據(jù)都無(wú)法使用。
磁碟陣列不同格式的說(shuō)明
RAID-1磁碟的利用率最高只能達(dá)到50%(使用兩塊硬碟的情況下),是所有RAID級(jí)別中最低的。
RAID0+1以理解為是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 0+1可以為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全保障,但保障程度要比鏡射Mirror低而磁碟空間利用率要比Mirror高。
應(yīng)用方式
磁碟陣列有兩種應(yīng)用方式可以實(shí)現(xiàn),那就是“軟體陣列”與“硬體陣列”。
軟體陣列是指通過(guò)網(wǎng)路操作系統(tǒng)自身提供的磁碟管理功能將連接的普通SCSI卡上的多塊硬碟配置成邏輯碟,組成陣列。軟體陣列可以提供數(shù)據(jù)冗余功能,但是磁碟子系統(tǒng)的性能會(huì)有所降低,有的降低幅度還比較大,達(dá)30%左右。
硬體陣列是使用專(zhuān)門(mén)的磁碟陣列卡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。硬體陣列能夠提供在線擴(kuò)容、動(dòng)態(tài)修改陣列級(jí)別、自動(dòng)數(shù)據(jù)恢復(fù)、驅(qū)動(dòng)器漫游、超高速緩沖等功能。它能提供性能、數(shù)據(jù)保護(hù)、可靠性、可用性和可管理性的解決方案。陣列卡專(zhuān)用的處理單元來(lái)進(jìn)行操作,它的性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)非陣列硬碟,并且更安全更穩(wěn)定。
磁碟陣列其實(shí)也分為軟陣列(Software Raid)和硬陣列(Hardware Raid) 兩種。軟陣列即通過(guò)軟體程序并由電腦的CPU提供運(yùn)行能力所成。 由于軟體程式不是一個(gè)完整系統(tǒng)故只能提供最基本的RAID容錯(cuò)功能,其他如熱備用硬盤(pán)的設(shè)置,遠(yuǎn)程管理等功能均一一欠奉。硬陣列是由獨(dú)立操作的硬體提供整個(gè)磁碟陣列的控制和計(jì)算功能,不依靠系統(tǒng)CPU資源。由于硬陣列是一個(gè)完整的系統(tǒng),所有需要的功能均可以做進(jìn)去。所以硬陣列所提供的功能和性能都比軟陣列好;而且,如果你想把系統(tǒng)也做到磁碟陣列中,硬陣列是唯一的選擇。故我們可以看市場(chǎng)上RAID 5 級(jí)的磁碟陣列均為硬陣列,軟陣列只適用于Raid 0 和 Raid 1。對(duì)于我們做鏡像用的鏡像塔, 肯定不會(huì)用Raid 0或Raid 1。作為高性能的存儲(chǔ)系統(tǒng),已經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。RAID的級(jí)別從RAID概念的提出,已經(jīng)發(fā)展了七個(gè)級(jí)別, 其級(jí)別分別是RAID 0、1、2、3、4、5、6等。但是最常用的是RAID 0、1、5、6四個(gè)級(jí)別。