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RAID 概念 - RAID-0-1-5-10 的工作原理

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发布于: 2021 年 07 月 13 日

RAID 概念-企业级 RAID-0-1-5-10 的工作原理

磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID),有“独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列”之意(其中一块盘坏了,数据不丢失)。 磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘,以硬件 (RAID 卡)或软件(MDADM)形式组合成一个容量巨大的磁盘组,利用多个磁盘组合在一起,提升整个磁盘系统效能。利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。 磁盘阵列还能利 用同位检查(ParityCheck)的观念,在阵列中任意一个硬盘故障时,仍可读出数据,在数据重构时,将数据经计算后重新置入新硬盘中(也就是坏了一块盘,拔掉,插入新盘,数据还能恢复到新盘,利用奇 偶校验) 注:RAID 可以预防数据丢失,但是它并不能完全保证你的数据不会丢失,所以大家使用 RAID 的 同时还是注意备份重要的数据 RAID 的创建有两种方式:软 RAID(通过操作系统软件来实现)和硬 RAID(使用硬件阵列卡); 在企业中用的最多的是:raid1、raid5 和 raid10。不过随着云的高速发展,阿里云,腾讯云等供应商一 般可以把硬件问题解决掉。(你在用云的时候,会关注供应商底层是用什么 raid 类型吗)

1.1RAID 几种常见的类型

级 别 -------------说 明-------- 最低磁盘个数率 -------- 空间利用-------- 各自的优缺点

RAID0------------条带卷--------------2+-----------------------100%--------读写速度快,不容错 RAID1------------镜像卷--------------2-------------------------50%--------写速度一般,读速度提升,容错

RAID5----带奇偶校验的条带卷----3+----------------------(n-1)/n--------读写速度快,容错,允许坏一块

RAID6--带奇偶校验的条带集,双校验----4+----------------------(n-2)/n--------读写快,容错,允许坏两块盘

等.........

RAID 基本思想:把好几块硬盘通过一定组合方式把它组合起来,成为一个新的硬盘阵列组,从而使它能够达到高性能硬盘的要求 RAID 有三个关键技术:镜像:提供了数据的安全性;chunk 条带(块大小也可以说是条带的粒度),它的存在的就是为了提高 I/O,提供了数据并发性数据的校验:保证了数据的可靠性 Raid 相对于单个磁盘优点:


1.2RAID-0 的工作原理

条带 (strping),也是我们最早出现的 RAID 模式需磁盘数量:2 块以上(大小最好相同),是组建磁盘阵列中最简单的一种形式,只需要 2 块以上的硬盘即可.


特点:成本低,可以提高整个磁盘的性能和吞吐量。RAID 0 没有提供冗余或错误修复能力,速度快.任何一个磁盘的损坏将损坏全部数据;磁盘利用率为 100%。



1.3RAID-1

mirroring(镜像卷),需要磁盘两块以上原理:是把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上,也就是说数据在写入一块磁盘的同时,会在另一块闲置的磁盘上生成镜像文件,(同步)


RAID 1 mirroring(镜像卷),至少需要两块硬盘,raid 大小等于两个 raid 分区中最小的容量(最好将分区大小分为一样),数据有冗余,在存储时同时写入两块硬盘,实现了数据备份;


磁盘利用率为 50%,即 2 块 100G 的磁盘构成 RAID1 只能提供 100G 的可用空间。如下图



1.4RAID-5

需要三块或以上硬盘,可以提供热备盘实现故障的恢复;只损坏一块,没有问题。但如果同时损坏两块磁盘,则数据将都会损坏。 空间利用率: (n-1)/n 2/3 如下图所示



奇偶校验信息的作用:当 RAID5 的一个磁盘数据发生损坏后,利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。展:异或运算是用相对简单的异或逻辑运算(相同为 0,相异为 1)

A 值-------B 值 -------Xor 结果

0 ------------0--------------0

1 ------------0--------------1

0 ------------1--------------0

1 ------------1--------------1

1.5 嵌套 RAID 级别

RAID-10 镜像+条带 RAID 10 是将镜像和条带进行两级组合的 RAID 级别,第一级是 RAID1 镜像对,第二级为 RAID0。比如我们有 8 块盘,它是先两两做镜像,形成了新的 4 块盘,然后对这 4 块盘做 RAID0;当 RAID10 有一个硬盘受损其余硬盘会继续工作,这个时候受影响的硬盘只有 2 块



几个方案对比下来, RAID5 是最适合的,如下图:


1.6RAID 硬盘失效处理

一般两种处理方法:热备和热插拔热备:HotSpare


定义:当冗余的 RAID 组中某个硬盘失效时,在不干扰当前 RAID 系统的正常使用的情况下,用 RAID 系统中另外一个正常的备用硬盘自动顶替失效硬盘,及时保证 RAID 系统的冗余性(就像汽车上的备胎)


全局式:备用硬盘为系统中所有的冗余 RAID 组共享 (多个汽车一个备胎)专用式:备用硬盘为系统中某一组冗余 RAID 组专用 (一个汽车一个备胎)如下图所示:是一个全局热备的示例,该热备盘由系统中两个 RAID 组共享,可自动顶替任何一个 RAID 中的一个失效硬盘



热插拔:HotSwap 定义:在不影响系统正常运转的情况下,用正常的物理硬盘替换 RAID 系统中失效硬盘。(灯变红了,有硬盘失效了,直接拔掉,插上一块新的,服务器要支持热插拔 HotSwap)


好今天就分享到这,想要了解更多关注公众号“学神来啦”



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还未添加个人签名 2021.06.02 加入

10年Linux使用及管理经验,7年IT在线教育培训经验。精通Linux、Python、思科、C++、安全渗透等技术。曾任职国内知名互联网公司高级运维架构师、运维总监。对基于Linux下开源程序Openstack、Docker、K8S、DevOps、

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