操作系统之磁盘管理-RAID介绍

操作系统之磁盘管理-RAID介绍

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/YXC_CSDN/article/details/142321031

RAID（冗余独立磁盘阵列）是一种数据存储虚拟化技术，通过将多个物理磁盘组合成一个逻辑单元，以提高数据的可靠性、性能和存储容量。本文将详细介绍常见的RAID级别：RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 10，帮助读者理解它们的原理、优缺点和适用场景。

一、RAID技术概述

RAID（冗余独立磁盘阵列）是一种数据存储虚拟化技术，通过将多个物理磁盘组合成一个逻辑单元，以提高数据的可靠性、性能和存储容量。根据应用需求的不同，RAID有多种不同的级别，每种级别都有其独特的优缺点。本文将介绍常见的RAID级别：
RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 10。

二、RAID类型介绍

（1）RAID 0

概述
RAID 0，也称为条带化（Striping），将数据分割成块并将其同时写入多个磁盘中。这样做的主要目的是提高读写性能。

优点

• 性能提升：由于数据被分散到多个磁盘，读写速度显著提高，适合需要高性能的应用（例如视频编辑、游戏等）。
• 全量利用存储空间：RAID 0没有冗余，每个磁盘的存储空间都可以完全利用。

缺点

• 无冗余：如果其中任何一个磁盘发生故障，整个RAID 0阵列的数据将完全丢失。
• 风险较高：随着磁盘数量的增加，故障几率也增加，因此不建议用于存储重要数据。

总结

• 至少需要两块磁盘
• 数据条带化分布到磁盘，高的读写性能，100%高存储空间利用率
• 数据没有冗余策略，一块磁盘故障，数据将无法
• 应用于对性能要求高但对数据安全性和可靠性要求不高的场景：比如音频、视频等的存储。

（2）RAID 1

概述
RAID 1，也称为镜像（Mirroring），将相同的数据同时写入两个或多个磁盘中，从而实现数据的冗余备份。

优点

• 数据保护：如果一个磁盘发生故障，系统可以从另一个磁盘中恢复数据，提供较高的可靠性。
• 读取性能提升：在读取数据时，可以从任意一个磁盘读取，理论上可以提高读取速度。

缺点

• 存储效率低：有效存储容量只有磁盘容量的一半，因为每个数据都被复制到多个磁盘上。
• 成本较高：需要更多的硬件资源来实现冗余，增加了存储成本。

总结

• 至少需要2块磁盘，磁盘利用率为50%
• 读性能可以，但写性能不佳
• 数据镜像备份写到磁盘上(工作盘和镜像盘)，可靠性高
• 一块磁盘故障，不会影响数据的读写
• 主要应用于对数据安全可靠要求较高的场景，比如邮件系统、交易系统等。

（3）RAID 5

概述
RAID 5结合了条带化和奇偶校验（Parity），通过在多个磁盘上分散存储数据和奇偶校验信息，提供数据冗余和性能。

优点

• 数据冗余：可以容忍一个磁盘故障而不丢失数据。
• 存储效率较高：与RAID 1相比，RAID 5能更好地利用存储空间，存储效率为（N-1）/N，其中N为磁盘数量。

缺点

• 写入性能下降：每次写入都需要计算和更新奇偶校验信息，可能导致写入速度降低。
• 重建时间长：在故障磁盘恢复过程中，重建时间较长，期间系统面临数据丢失的风险。

总结

• 至少需要3块磁盘
• 数据条带化存储在磁盘，读写性能好，磁盘利用率为(n-1)/n
• 以奇偶校验(分散)做数据冗余
• 兼顾了存储性能、数据安全和存储成本等各方面因素（性价比高）
• 适用于大部分的应用场景,是目前综合性能最佳的数据保护解决方案

（4）RAID 10

概述
RAID 10，也称为RAID 1+0，是RAID 1和RAID 0的结合。它首先将数据镜像到多个磁盘中，然后对这些镜像进行条带化。

优点

• 高性能：同时具备RAID 0的高性能和RAID 1的冗余，适合对性能和可靠性都有较高要求的应用。
• 容错能力：可以容忍多个磁盘故障，只要每对镜像中至少有一个磁盘正常工作。

缺点

• 存储效率：存储效率为50%，与RAID 1相同，需要大量的磁盘空间以实现冗余。
• 成本较高：需要至少四个磁盘来实现RAID 10，增加了硬件成本。

总结

• RAID10是raid1+raid0的组合，至少需要4块磁盘
• 两块硬盘为一组先做raid1，再将做好raid1的两组做raid0
• 兼顾数据的冗余（raid1镜像）和读写性能（raid0数据条带化）
• 磁盘利用率为50%，成本较高

三、RAID类型选择

选择合适的RAID级别需要根据具体的存储需求、性能要求和数据安全性来决定。RAID 0适合追求速度的场景，RAID 1则为数据安全提供了可靠保障，而RAID 5和RAID 10则在性能和冗余之间找到了平衡。无论选择哪种RAID级别，定期备份重要数据始终是确保数据安全的最佳实践。