几种基本常见RAID级别

2020-05-26 15:52:00
admin668
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RAID技术主要是用于提高存储容量和冗余性能,因此RAID级别的分类也主要是依据这些性能分类的,但是就数据恢复而言,我们更关注数据是如何存储在RAID阵列中的,以便需要对RAID阵列数据进行恢复时才能有的放矢。

RAID技术自发明以来,经过不断地发展已经有了多种级别以及级别的组合,限于篇幅等考虑,本章仅介绍几种最基本和最常见的几种级别,它们的一些基本参数和性能

RAID0(条带),它将两块以上的硬盘合并成“一块”,数据同时分散在每块硬盘中。由于采用RAID0技术所组成的硬盘在读写数据时同时对几块硬盘进行操作,因此读/泻速度加倍,理论速度是单块硬盘的N倍。但是由于数据不是保存在一块硬盘上,而是分成数据块保存在不同硬盘上,因此安全性也下降N倍,只要任何一块硬盘损坏就会丢失所有数据。其构成原理如图6.1所示。
在图6.1中,逻辑磁盘是在系统中所表现的磁盘,但实际上由两块磁盘构成。系统在读取数据时是将数据分为不同的数据块(A、B、C、D、…N),同时将数据块进行写入/读取操作,故而在增加存储容量的同时也提高了读写速度。
RAD0是最简单的一种RAID形式,其目的只是把多块硬图6.1RAD0构成原理图盘连接在一起形成一个容量更大的存储设备,因此它不具备冗余和校验功能,只适用于单纯增大存储容量的场所而不能用于对数据安全有所要求的场所。

RA|D1
RAID1(镜像),至少需要两块硬盘共同构建。RAID1技术是以一块硬盘作为工作硬盘,同时以另外一块硬盘作为备份硬盘,数据写入工作硬盘的同时也写入备份硬盘,也就是将一块硬盘的内容完全复制到另一块硬盘。为了保证两块硬盘的数据一致性,RAID控制器必须能够同时对两块硬盘进行读写操作,而速度以慢的硬盘速度为准。同时,由于两块硬盘上的数据一致,因此对数据的存储量而言,硬盘空间的有效存储量只有一块硬盘的存储量。其构成原理如图6.2所示。
与RAID0技术相同的是,逻辑磁盘实际上也是由两块磁盘构成,数据也分为多个数据块(A、B、C、D、…写入两块硬盘中,在读取数据时只需读取一块硬盘中的数据即可。
RAID1是磁盘阵列中单位成本最高的一种形式,但提供了很高的数据安全性和可用性。当一个硬盘失效时,系统可以自动切换到镜像硬盘上读泻写,而不需要重组失效的数据。它主要适用于对数据安全性要求较高而对成本没有特别要求的场所。
6.1.3RA|D3
RAID3(专用奇偶位条带),在条带技术的基础上为了提高数据的安全性而使用一块硬盘专门用于存储校验数据,因此至少需要三块硬盘。其名称中的所谓“奇偶位”,是指奇偶位校验方式,奇偶校验值计算是指以各个硬盘的相对应位作异或逻辑运算,然后将结果写入奇偶校验硬盘。其构成原理

6.1.4RA|D5与RAID3技术相类似,RAID5(分布奇偶位条带),也是使用奇偶校验来提高数据的安全性,与RAID3技术不同的是其奇偶校验数据不是存储在一个专门的硬盘中而是分别存储在所有的数据盘。其构成原理在图64中,逻辑磁盘至少由三块物理磁盘构成,数据以块为单位存储在各个硬盘中。
其中P1代表A、B数据块的校验值,P2代表C、D数据块的校验值,P3代表E、F数据块的校验值等。由于奇偶校验值存储在不同的硬盘上,因此任何一个硬盘上的数据损坏都可以利用其他硬盘上的奇偶校验值来恢复损坏的数据,从而提高了数据的安全性。
与RAID3技术相比,RAID5的数据安全性更高,任何一块硬盘损坏都可以利用奇偶校验值来进行数据的恢复,而RAID3技术的奇偶校验值存储在独立的硬盘上,故奇偶校验硬盘不能损坏,否则将不能恢复数据。因此RAID5技术是目前较理想的阵列技术级别,普遍适用于既需要扩展磁盘空间容量又对数据安全性有一定要求的场所。RAID5技术的缺点在于在写人数据时需要先进行读取旧数据和奇偶校验值的操作,再进行写入新的数据和新的奇偶校验值的操作。

6.1.5RA|D10
RAID10技术其实质就是RAID1技术与RAID0技术的结合,既具有RAID0技术的读写快速和容量扩展特点,也具有RAID1技术的数据安全性。但是,构建一个RAID10技术的阵列所需要的硬盘至少四块。其构成原理图如图6.5所示。
由图6.5可以看出,RAID10技术是先将数据块按照RAID0技术分别存储在不同的硬盘中,同时对每个硬盘分别采用RAID1技术进行数据的镜像,其性能既具有RAID0技术的读写迅速的特点,又具有RAID1技术的数据安全性,但是很明显的缺点就是硬盘的空间利用率不高,主要适用于对容量要求不太高,但对数据存取速度和安全性有要求的场所。