2024年最新整理的RAID级别大汇总,非常详细,建议收藏!

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wljslmz 发表于 2024/02/24 22:36:40 2024/02/24
【摘要】 你好,这里是网络技术联盟站,我是瑞哥。在计算机存储中,RAID(冗余独立磁盘阵列)是一种重要的技术,用于提高数据冗余性和性能。RAID级别决定了数据存储和冗余的方式。本文将详细介绍不同的RAID级别及其特点。目录: 一、硬盘组与虚拟磁盘 1.1 硬盘组(Drive Group) 1.2 虚拟磁盘(Virtual Drive) 1.3 硬盘组和虚拟磁盘的关系 二、RAID级别 2.1 RAID...

你好,这里是网络技术联盟站,我是瑞哥。

在计算机存储中,RAID(冗余独立磁盘阵列)是一种重要的技术,用于提高数据冗余性和性能。RAID级别决定了数据存储和冗余的方式。本文将详细介绍不同的RAID级别及其特点。

目录:

随着现代数据中心业务量的不断增长,单台服务器往往难以满足庞大的数据存储需求。为了提高容量和数据安全性,硬盘组和虚拟磁盘成为了数据存储架构中重要的组成部分。在开始之前,我们需要了解一下硬盘组与虚拟磁盘。

一、硬盘组与虚拟磁盘

1.1 硬盘组(Drive Group)

也被称为"Drive Group"(简称"DG")、“Array"或"RAID组”,具体名称根据实际应用和厂商的术语而异。

硬盘组是将多个物理硬盘以某种特定的方式组合起来,形成一个整体对外提供数据存储的解决方案。可以提供更大的存储容量、提高数据读写性能、增强数据冗余和安全性。

1.2 虚拟磁盘(Virtual Drive)

也被称为"Virtual Drive"、“Virtual Disk”(简称"VD")、“Volume"或"Logical Device”(简称"LD")等,术语因厂商而异。

虚拟磁盘是通过对硬盘组进行划分,形成连续的数据存储单元,提供比单个物理硬盘更大容量、更高安全性和数据冗余性的解决方案。一个完整的硬盘组、多个完整的硬盘组、一个硬盘组的一部分、多个硬盘组的一部分等多种形式。

1.3 硬盘组和虚拟磁盘的关系

硬盘组为虚拟磁盘提供基础支持,是虚拟磁盘的构建基石。虚拟磁盘则通过对硬盘组的灵活划分和配置,满足不同业务场景的存储需求。虚拟磁盘依赖于硬盘组的存在,硬盘组提供了底层的物理存储资源。虚拟磁盘通过对硬盘组的不同划分方式,可以实现对数据存储的高度灵活性和可配置性。在数据中心中,硬盘组和虚拟磁盘的有效管理是确保数据安全性和性能的关键。

二、RAID级别

2.1 RAID 0

条带化存储性能的巅峰

RAID 0,又被称为条带化(Stripe)或分条(Striping),代表了在所有RAID级别中获得最高存储性能的一种配置。其基本原理是将连续的数据分散存储到多个硬盘上,从而实现并行存取,提高整体存储性能。

RAID 0提高存储性能的核心思想是通过将数据分散存储在多个硬盘上,实现并行化的读写操作。具体处理流程如下:

  1. 数据分散: 系统向由多块硬盘组成的逻辑硬盘(RAID 0硬盘组)发出I/O数据请求,这些请求被转化为对各个硬盘的操作。
  2. 并行操作: 数据请求被分割为多个部分,每个部分对应于硬盘组中的一块物理硬盘。这样,每个硬盘都可以并行执行自己负责的数据请求。
  3. 提高速度: 由于并行操作的存在,同一时间内,硬盘组的读写速度得到显著提升。理论上,三块硬盘的并行操作可以使硬盘整体读写速度提高3倍。

处理流程图

+---------------------------------------------+
|               RAID 0 硬盘组                   |
|                                             |
|  +---------+  +---------+  +---------+       |
|  | 硬盘 1  |  | 硬盘 2  |  | 硬盘 3  |       |
|  +---------+  +---------+  +---------+       |
|                                             |
+---------------------------------------------+
                      |
                      v
   +---------------------------------------+
   |          并行操作的数据请求            |
   |                                       |
   |  +---------+  +---------+  +---------+ |
   |  | 操作 1  |  | 操作 2  |  | 操作 3  | |
   |  +---------+  +---------+  +---------+ |
   +---------------------------------------+
                      |
                      v
   +---------------------------------------+
   |            实际执行的数据请求          |
   |                                       |
   |  +---------+  +---------+  +---------+ |
   |  | 数据 1  |  | 数据 2  |  | 数据 3  | |
   |  +---------+  +---------+  +---------+ |
   +---------------------------------------+

优势:

  • 性能提升: 并行读写操作显著提高了整体存储性能。
  • 简单高效: 实现简单,无需额外的计算和校验操作。

局限性:

  • 无冗余: 没有数据冗余,一块硬盘损坏会导致全部数据丢失。
  • 不适用于安全要求高的场合: 适用于对I/O速率要求高、但数据安全性要求较低的场景。

2.2 RAID 1

镜像存储的可靠之选

RAID 1,又被称为镜像(Mirror)或镜像存储(Mirroring),是一种数据冗余的RAID级别。在RAID 1中,每个工作盘都有一个镜像盘,数据在写入时同时写入两个盘,读取时则同时从工作盘和镜像盘读取。RAID 1以其高可靠性而闻名,常被应用于对容错要求较高的领域,如财政和金融。

RAID 1的核心原理是数据的完全镜像,主要处理流程如下:

  1. 写入数据: 当系统向RAID 1硬盘组中的一块硬盘(例如,Drive 0)写入数据时,系统会同时将用户写入Drive 0的数据自动复制到另一块硬盘(例如,Drive 1)上,实现数据的完全镜像。

  2. 读取数据: 在读取数据时,系统同时从两块硬盘(Drive 0和Drive 1)中读取,提高读取性能。

  3. 故障处理: 当发生硬盘故障时,系统可以通过复制的镜像数据重新构建工作盘,从而恢复数据的完整性。

处理流程图

+---------------------------------------------+
|               RAID 1 硬盘组                   |
|                                             |
|  +---------+               +---------+      |
|  | 硬盘 0  |               | 硬盘 1  |      |
|  +---------+               +---------+      |
|                                             |
+---------------------------------------------+
                      |
                      v
   +---------------------------------------+
   |          数据写入与读取处理           |
   |                                       |
   |  +---------+           +---------+   |
   |  |  数据   |           |  数据   |   |
   |  |  写入   |           |  读取   |   |
   |  +---------+           +---------+   |
   +---------------------------------------+

优势:

  • 高可靠性: 数据的完全镜像确保了硬盘故障时数据的可靠性,不会导致数据丢失。
  • 快速恢复: 当发生故障时,系统能够迅速从镜像数据中恢复工作盘。

局限性:

  • 有效容量减小: 有效容量减半,因为每个数据都需要在两个硬盘上进行存储。
  • 成本高: 镜像盘的存在增加了存储成本。

2.3 RAID 1E

强化的镜像技术

RAID 1E是RAID 1的增强版本,其工作原理类似于RAID 1,但提供了更多的硬盘容纳选项。数据的条带化和备份贯穿在逻辑盘中的所有硬盘,类似于RAID 1,它提供了数据冗余功能以及较高的性能。然而,RAID 1E允许使用至少三个硬盘,为用户提供了更大的灵活性。

RAID 1E的核心原理是将数据条带和备份分布在逻辑盘中的所有硬盘上。以下为RAID 1E的主要特征:

  • 数据条带和备份: 类似于RAID 1,RAID 1E中的数据是镜像的,但是与RAID 1不同的是,这些镜像数据在逻辑盘中的所有硬盘上均匀分布。
  • 逻辑盘容量: 逻辑盘的容量是硬盘总容量的一半,与RAID 1相似。
  • 硬盘数量: RAID 1E至少需要三个硬盘组成。

处理流程图

+-------------------------------------------------------------------+
|                        RAID 1E 硬盘组                               |
|                                                                   |
|  +---------+  +---------+  +---------+                             |
|  | 硬盘 1  |  | 硬盘 2  |  | 硬盘 3  |                             |
|  +---------+  +---------+  +---------+                             |
|          |         |          |                                   |
|      +---|---------|----------|---+                               |
|      |       RAID 1E 硬盘组       |                               |
|      |                           |                               |
|  +---+---+   +---+---+   +---+---+                               |
|  | 数据  |   | 数据  |   | 数据  |                               |
|  |  D0   |   |  D1   |   |  D2   |                               |
|  +---+---+   +---+---+   +---+---+                               |
+-------------------------------------------------------------------+

优势:

  • 数据冗余性: 与RAID 1相似,RAID 1E提供了数据冗余,可以容忍单个硬盘的故障。
  • 性能: RAID 1E在性能方面较RAID 1略有提升,因为它允许在逻辑盘中使用更多的物理硬盘。

局限性:

  • 硬盘数量: RAID 1E至少需要三个硬盘,相对于RAID 1来说,硬盘的利用率较低。
  • 成本: 相对于其他RAID级别,需要更多硬盘,成本可能较高。

2.4 RAID 5

性能、数据安全和成本的平衡

RAID 5是一种存储性能、数据安全和存储成本三者平衡的存储解决方案。通过循环冗余校验(Parity)的方式,实现数据的可靠性,并将校验数据分散存储在RAID的各成员盘上。这种配置使得RAID 5既适用于大数据量的操作,又适用于小数据的事务处理,成为一种综合性能与安全性的磁盘阵列。

RAID 5的核心原理在于采用循环冗余校验,将校验数据分散存储在RAID的各成员盘上。当其中一块硬盘发生故障时,可以通过其他成员盘上的数据重新构建故障硬盘上的数据。以下为RAID 5的基本处理流程:

  1. 奇偶校验信息: 设PA为A0、A1和A2的奇偶校验信息,PB为B0、B1和B2的奇偶校验信息,以此类推。
  2. 数据存储: RAID 5将数据和相对应的奇偶校验信息存储到各成员盘上,确保奇偶校验信息和相对应的数据分别存储在不同的硬盘上。
  3. 数据恢复: 当RAID 5的一个硬盘数据发生损坏时,利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息可以恢复被损坏的数据。

RAID 5可以被理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案:

  • 数据安全保障: RAID 5提供一定程度的数据安全保障,但保障程度相对于RAID 1较低。
  • 硬盘空间利用率: RAID 5在硬盘空间利用率上相对于RAID 1更高,存储成本较低。
  • 读写速度: RAID 5具有较RAID 0略低的数据读写速度,但写性能比写入单个硬盘时要高。

处理流程图

+------------------------------------------------+
|               RAID 5 硬盘组                      |
|                                                |
|  +---------+  +---------+  +---------+  +------+ |
|  | 硬盘 1  |  | 硬盘 2  |  | 硬盘 3  |  | 校验盘 | |
|  +---------+  +---------+  +---------+  +------+ |
|                                                |
+------------------------------------------------+
                       |
                       v
  +---------------------------------------------------+
  |             数据与奇偶校验信息存储                   |
  |                                                   |
  |  +---------+  +---------+  +---------+  +------+  |
  |  | 数据 1  |  | 数据 2  |  | 数据 3  |  | 校验  |  |
  |  +---------+  +---------+  +---------+  +------+  |
  +---------------------------------------------------+
                       |
                       v
  +---------------------------------------------------+
  |              数据恢复与校验                       |
  |                                                   |
  |  +---------+  +---------+  +---------+  +------+  |
  |  | 数据 1  |  | 数据 2  |  | 数据 3  |  | 校验  |  |
  |  +---------+  +---------+  +---------+  +------+  |
  +---------------------------------------------------+

优势:

  • 性能平衡: 综合了性能、数据安全性和存储成本,适用于多种应用场景。
  • 适用范围广: 既适用于大数据量的操作,也适用于小数据的事务处理。

局限性:

  • 不适用于高度安全要求: 相对于RAID 1,数据安全性较低。
  • 稍低的数据读写速度: 相对于RAID 0,数据读写速度略低。

2.5 RAID 6

高可靠性与容错性的升级

RAID 6是在RAID 5的基础上进行改进的一种存储方案。与RAID 5相比,RAID 6引入了第二个独立的奇偶校验信息块,极大地提高了数据的可靠性和容错性。尽管写性能较差,但RAID 6能够在两块硬盘同时失效的情况下仍然保持数据的完整性。

RAID 6在RAID 5的基础上引入了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统采用不同的算法,从而使得数据的可靠性非常高。以下为RAID 6的核心原理:

  • 奇偶校验信息: 设PA为数据块A0、A1、A2的第一个校验信息块,QA为第二个校验信息块;PB为数据块B0、B1、B2的第一个校验信息块,QB为第二个校验信息块,以此类推。
  • 数据存储: 数据块和两个独立的校验块分散存储到RAID 6的各个成员盘上。
  • 容错性: 当任意一个或两个成员硬盘出现故障时,RAID 6可以从其他处于正常状态的硬盘上重新恢复或生成丢失的数据,保持数据的可用性。

处理流程图

+-----------------------------------------------------------------+
|                     RAID 6 硬盘组                               |
|                                                                 |
|  +---------+  +---------+  +---------+  +------+  +------+      |
|  | 硬盘 1  |  | 硬盘 2  |  | 硬盘 3  |  | 校验  |  | 校验  |      |
|  +---------+  +---------+  +---------+  +------+  +------+      |
|                                                                 |
+-----------------------------------------------------------------+
                       |
                       v
  +----------------------------------------------------------------+
  |              数据与两个独立的奇偶校验信息存储                   |
  |                                                                |
  |  +---------+  +---------+  +---------+  +------+  +------+     |
  |  | 数据 1  |  | 数据 2  |  | 数据 3  |  | 校验1 |  | 校验2 |     |
  |  +---------+  +---------+  +---------+  +------+  +------+     |
  +----------------------------------------------------------------+
                       |
                       v
  +----------------------------------------------------------------+
  |                 数据恢复与校验                                 |
  |                                                                |
  |  +---------+  +---------+  +---------+  +------+  +------+     |
  |  | 数据 1  |  | 数据 2  |  | 数据 3  |  | 校验1 |  | 校验2 |     |
  |  +---------+  +---------+  +---------+  +------+  +------+     |
  +----------------------------------------------------------------+

优势:

  • 高可靠性: 可以容忍两块硬盘的同时故障,提供极高的数据可靠性。
  • 数据完整性: 在硬盘失效的情况下,RAID 6能够保持数据的完整性。
  • 容错性强: 相对于RAID 5,容错性更强,适用于对数据完整性要求极高的环境。

局限性:

  • 写性能较差: 相对于RAID 5,RAID 6的写性能较差,因为需要计算并写入两个独立的奇偶校验信息块。
  • 硬盘空间利用率: 相对于RAID 5,需要更大的硬盘空间用于存储两个独立的奇偶校验信息块。

2.6 RAID 10

性能与数据安全的完美结合

RAID 10是一种将镜像(RAID 1)和条带化(RAID 0)进行两级组合的RAID级别。在RAID 10中,第一级采用RAID 1,即镜像,第二级采用RAID 0,即条带化。这种组合形式使得RAID 10在存储性能和数据安全性方面兼顾,提供了接近RAID 0的性能同时具备与RAID 1相似的数据安全保障。

RAID 10通过将镜像和条带化结合,实现了对性能和数据安全的双重考虑。以下为RAID 10的核心原理:

  • 组合形式: RAID 10采用RAID 1和RAID 0的两级组合形式,首先实现硬盘的镜像,然后在镜像的基础上进行条带化。
  • 子组: Drive 0和Drive 1组成一个子组0,Drive 2和Drive 3组成一个子组1。每个子组内的两个硬盘互为镜像。
  • 数据存储: 系统向硬盘发出I/O数据请求时,数据请求按照RAID 0的方式,被分散到两个子组中并行执行。同时,通过RAID 1的方式,系统在向硬盘Drive 0写入数据的同时将数据自动复制到硬盘Drive 1上,以此类推。

处理流程图

+------------------------------------------------------------------+
|                      RAID 10 硬盘组                               |
|                                                                  |
|  +---------+  +---------+  +---------+  +---------+              |
|  | 硬盘 0  |  | 硬盘 1  |  | 硬盘 2  |  | 硬盘 3  |              |
|  +---------+  +---------+  +---------+  +---------+              |
|          |         |          |         |         |              |
|      +---|---------|----------|---------|---+     |              |
|      |  子组 0    |          |   子组 1   |     |              |
|      |           |          |           |     |              |
|  +---+---+   +---+---+  +---+---+   +---+---+  +---+---+      |
|  | 镜像  |   | 镜像  |  | 镜像  |   | 镜像  |  | 镜像  |      |
|  |       |   |       |  |       |   |       |  |       |      |
|  |  D0   |   |  D1   |  |  D2   |   |  D3   |  |  D4   |      |
|  +---+---+   +---+---+  +---+---+   +---+---+  +---+---+      |
+------------------------------------------------------------------+

优势:

  • 高性能: 接近RAID 0的性能水平,适用于对性能要求较高的应用。
  • 高数据安全性: 提供了RAID 1级别的数据安全保障,即使在硬盘故障时也能继续提供服务。
  • 容错性强: 具备RAID 1的容错性,可以容忍多块硬盘的同时故障。

局限性:

  • 成本较高: 相对于其他RAID级别,需要更多硬盘用于镜像,成本相对较高。

2.7 RAID 50

镜像阵列条带

RAID 50被称为镜像阵列条带,是RAID 5和RAID 0的组合形式。它将两种技术相结合,兼具RAID 5的数据冗余和RAID 0的条带化性能。在RAID 50中,一个RAID 50由多个RAID 5子组组成,数据的存储访问以RAID 0的形式分布在各个RAID 5子组上。

RAID 50的核心原理如下:

  • 数据条带和校验: 类似于RAID 5,RAID 50将数据分区成条带,并使用校验位来保证数据的安全性,同时校验条带均匀分布在各个硬盘上。
  • 子组结构: RAID 50由多个RAID 5子组组成,每个子组内部使用RAID 5的数据分布和校验方式。
  • 数据访问: 数据的存储访问以RAID 0的形式分布在各个RAID 5子组上,提供了更优秀的读写性能。

处理流程图

+------------------------------------------------------------------+
|                        RAID 50 硬盘组                             |
|                                                                  |
|  +---------+  +---------+  +---------+  +---------+              |
|  | 硬盘 1  |  | 硬盘 2  |  | 硬盘 3  |  | 硬盘 4  |              |
|  +---------+  +---------+  +---------+  +---------+              |
|          |         |          |          |         |             |
|      +---|---------|----------|----------|---+     |             |
|      | RAID 5 子组 0         | RAID 5 子组 1 |     |             |
|      |                      |              |     |             |
|  +---+---+   +---+---+   +---+---+   +---+---+  +---+---+     |
|  | 数据  |   | 数据  |   | 数据  |   | 数据  |  | 数据  |     |
|  |  D0   |   |  D1   |   |  D2   |   |  D3   |  |  D4   |     |
|  +---+---+   +---+---+   +---+---+   +---+---+  +---+---+     |
+------------------------------------------------------------------+

优势:

  • 数据冗余性: 具备RAID 5的数据冗余性,可容忍单个硬盘的故障。
  • 性能: 在提供冗余性的同时,具有比单纯的RAID 5更优秀的读写性能,类似于RAID 0。
  • 容错性: 能够容忍多个子组同时单盘故障,提供更高的容错性。

局限性:

  • 成本: 相对于单纯的RAID 5,需要更多硬盘,成本可能较高。

2.8 RAID 60

镜像阵列条带的进阶形式

RAID 60与RAID 50相似,采用了镜像阵列条带的分布方式,即RAID 6与RAID 0的组合形式。类似于RAID 50,RAID 60由多个RAID 6子组组成,数据的存储访问以RAID 0的形式分布在各个RAID 6子组上。RAID 60在提供更高性能的同时,保持了RAID 6的双重校验模块来确保数据的安全性。

RAID 60的核心原理如下:

  • 数据条带和校验: 采用镜像阵列条带的分布方式,数据被分区成条带,并使用两个数据校验模块来保证数据的安全性,同时校验条带均匀分布在各个硬盘上。
  • 子组结构: RAID 60由多个RAID 6子组组成,每个子组内部使用RAID 6的数据分布和校验方式。
  • 数据访问: 数据的存储访问以RAID 0的形式分布在各个RAID 6子组上,提供了更高的读写性能。

处理流程图

+------------------------------------------------------------------+
|                        RAID 60 硬盘组                             |
|                                                                  |
|  +---------+  +---------+  +---------+  +---------+              |
|  | 硬盘 1  |  | 硬盘 2  |  | 硬盘 3  |  | 硬盘 4  |              |
|  +---------+  +---------+  +---------+  +---------+              |
|          |         |          |          |         |             |
|      +---|---------|----------|----------|---+     |             |
|      | RAID 6 子组 0         | RAID 6 子组 1 |     |             |
|      |                      |              |     |             |
|  +---+---+   +---+---+   +---+---+   +---+---+  +---+---+     |
|  | 数据  |   | 数据  |   | 数据  |   | 数据  |  | 数据  |     |
|  |  D0   |   |  D1   |   |  D2   |   |  D3   |  |  D4   |     |
|  +---+---+   +---+---+   +---+---+   +---+---+  +---+---+     |
+------------------------------------------------------------------+

优势:

  • 数据冗余性: 具备RAID 6的数据冗余性,可容忍两个硬盘的故障。
  • 性能: 在提供冗余性的同时,具有比单纯的RAID 6更优秀的读写性能,类似于RAID 0。
  • 容错性: 能够容忍多个子组同时两个硬盘的故障,提供更高的容错性。

局限性:

  • 成本: 相对于单纯的RAID 6,需要更多硬盘,成本可能较高。

三、RAID级别比较

3.1 容错能力

RAID 0

容错能力: 不提供容错功能。任意一个成员盘出现故障都会导致数据丢失。

适用场景: 高性能但不需要容错的应用场景。

RAID 1

容错能力: 提供100%的数据冗余能力。当一个成员盘故障时,可以使用其他硬盘的数据来运行系统,并重构故障盘。

适用场景: 需要最大容错能力和最小容量要求的应用场景。

RAID 5

容错能力: 结合了分布式奇偶校验和硬盘条带化。奇偶校验为1个硬盘提供冗余特性,当一个成员盘故障时,使用奇偶校验数据来重构所有丢失的信息。

适用场景: 提供足够的容错能力,适用于需要较小系统开销的应用场景。

RAID 6

容错能力: 结合了分布式奇偶校验和硬盘条带化。奇偶校验为2个硬盘提供冗余特性,当一个成员盘故障时,使用奇偶校验数据来重构所有丢失的信息。

适用场景: 提供足够的容错能力,适用于需要更高冗余的应用场景。

RAID 10

容错能力: 使用多个RAID 1提供完整的数据冗余能力。每对镜像硬盘组提供100%的冗余。

适用场景: 所有需要通过镜像硬盘组提供100%冗余能力的场景。

RAID 50

容错能力: 使用多个RAID 5的分布式奇偶校验提供数据冗余能力。每个RAID 5分组允许1个成员盘故障。

适用场景: 保证数据完整性的同时提供较高的性能,适用于需要较小系统开销的应用场景。

RAID 60

容错能力: 使用多个RAID 6的分布式奇偶校验提供数据冗余能力。每个RAID 6分组允许2个成员盘故障。

适用场景: 保证数据完整性的同时提供较高的性能,适用于需要更高冗余的应用场景。

为了便于记忆,瑞哥这里整理成表格:

RAID 级别 容错能力 适用场景
RAID 0 不提供容错功能。任意一个成员盘故障都导致数据丢失 高性能但不需要容错的应用场景
RAID 1 提供100%的数据冗余能力。一个成员盘故障时,可使用其他硬盘数据并重构故障盘 需要最大容错能力和最小容量要求的应用场景
RAID 5 结合分布式奇偶校验和硬盘条带化。奇偶校验为1个硬盘提供冗余特性。当一个成员盘故障时,使用奇偶校验数据重构信息 提供足够容错能力,适用于较小系统开销的场景
RAID 6 结合分布式奇偶校验和硬盘条带化。奇偶校验为2个硬盘提供冗余特性。当一个成员盘故障时,使用奇偶校验数据重构信息 提供足够容错能力,适用于需要更高冗余的场景
RAID 10 使用多个RAID 1提供完整的数据冗余能力。每对镜像硬盘组提供100%的冗余 所有需要通过镜像硬盘组提供100%冗余能力的场景
RAID 50 使用多个RAID 5的分布式奇偶校验提供数据冗余能力。每个RAID 5分组允许1个成员盘故障 保证数据完整性的同时提供较高的性能
RAID 60 使用多个RAID 6的分布式奇偶校验提供数据冗余能力。每个RAID 6分组允许2个成员盘故障 保证数据完整性的同时提供较高的性能,适用于更高冗余要求的场景

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3.2 读写性能

RAID组可作为一个单独的存储单元或多个虚拟单元被系统使用。由于可以同时访问多个硬盘,RAID组对于I/O读写速率较普通硬盘更高。

RAID 0

性能特点: 提供优异的性能。RAID 0将数据分割为较小的数据块并写入到不同的硬盘中,由于可以同时对多个硬盘进行读写,RAID 0提升了I/O性能。

RAID 1

性能特点: 由于RAID组中的硬盘都是成对出现,写数据时必须同时写入2份,占用更多时间和资源,导致性能降低。

RAID 5

性能特点: 提供较高的数据吞吐能力。每个成员盘上同时保留常规数据和校验数据,使得每个成员盘都可以独立读写,再加上完善的Cache算法,使得RAID 5在很多应用场景中表现出色。

RAID 6

性能特点: 在需要高可靠性、高响应率、高传输率的场景下,RAID 6是较为适合的RAID级别。提供高数据吞吐量、数据冗余性和较高的I/O性能,但在写操作期间性能降低。

RAID 10

性能特点: 由RAID 0子组提供高数据传输速率的同时,RAID 10在数据存储方面表现优异。I/O性能随着子组数量的增加而提升。

RAID 50

性能特点: 在需要高可靠性、高响应率、高传输率的场景下,RAID 50表现最好。I/O性能随着子组数量的增加而提升。

RAID 60

性能特点: 使用场景与RAID 50类似,但由于每个成员盘必须写入2组奇偶校验数据,使得在写操作中性能降低,因此RAID 60不适用于大量写入任务。

同样,为了便于记忆,瑞哥这里整理成表格:

RAID 级别 性能特点 适用场景
RAID 0 提供优异的性能。数据分割成小块写入不同硬盘,提升I/O性能 需要高性能但不需容错的应用场景
RAID 1 由于硬盘成对出现,写数据时同时写入2份,性能相对降低 需要最大容错能力和最小容量要求的应用场景
RAID 5 提供较高的数据吞吐能力。每个成员盘可独立读写,表现出色 提供足够容错能力,适用于较小系统开销的场景
RAID 6 提供高数据吞吐量、数据冗余性和较高的I/O性能,写操作时性能降低 需要高可靠性、高响应率、高传输率的场景
RAID 10 由RAID 0子组提供高数据传输速率,数据存储性能优异 所有需要100%冗余能力的场景,I/O性能随子组数量增加而提升
RAID 50 在高可靠性、高响应率、高传输率的场景下表现最好,I/O性能提升 I/O性能随子组数量增加而提升
RAID 60 与RAID 50类似,但写操作中性能降低,不适用于大量写入任务 适用于高可靠性和性能的场景,不适用于大量写入任务

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3.3 存储容量

在选择RAID级别时,存储容量是一个重要的参数。

RAID 0

存储容量计算: 可用容量 = 成员盘最小容量 × 成员盘数量。在指定一组硬盘后,RAID 0可以提供最大的存储容量。

RAID 1

存储容量计算: 可用容量 = 成员盘最小容量。由于写入时必须同时写入另一个硬盘,导致存储空间损耗。

RAID 5

存储容量计算: 可用容量 = 成员盘最小容量 × (成员盘数量 - 1)。校验数据块与常规数据块隔离,整体上来说,校验数据会占用1个成员盘的容量。

RAID 6

存储容量计算: 可用容量 = 成员盘最小容量 × (成员盘数量 - 2)。2个独立的校验数据块与常规数据块隔离,整体上来说,校验数据会占用2个成员盘的容量。

RAID 10

存储容量计算: 可用容量 = 子组容量之和。

RAID 50

存储容量计算: 可用容量 = 子组容量之和。

RAID 60

存储容量计算: 可用容量 = 子组容量之和。

同样,为了便于记忆,瑞哥这里整理成表格:

RAID Level 存储容量计算 存储容量表达式
RAID 0 可用容量 = 成员盘最小容量 × 成员盘数量 可用容量 = 成员盘最小容量 × 成员盘数量
RAID 1 可用容量 = 成员盘最小容量 可用容量 = 成员盘最小容量
RAID 5 可用容量 = 成员盘最小容量 × (成员盘数量 - 1) 可用容量 = 成员盘最小容量 × (成员盘数量 - 1)
RAID 6 可用容量 = 成员盘最小容量 × (成员盘数量 - 2) 可用容量 = 成员盘最小容量 × (成员盘数量 - 2)
RAID 10 可用容量 = 子组容量之和 可用容量 = 子组容量之和
RAID 50 可用容量 = 子组容量之和 可用容量 = 子组容量之和
RAID 60 可用容量 = 子组容量之和 可用容量 = 子组容量之和

四、如何选择RAID级别?

选择适当的RAID级别取决于你的特定需求和优先事项。

  1. 性能需求:

    • 如果对读写性能有极高的要求,而数据冗余性不是首要考虑因素,可以选择RAID 0。RAID 0通过条带化方式提高性能,但没有冗余机制。
    • 如果需要较高的读性能并具有一定的写性能,同时需要数据冗余,可以考虑RAID 5或RAID 10。
  2. 数据冗余需求:

    • 如果对数据冗余性有严格的要求,即便牺牲一些性能,可以选择RAID 1,RAID 5,RAID 6,RAID 10等具有冗余机制的级别。
    • RAID 1提供最高级别的冗余,每个硬盘都有镜像,但有效容量为总容量的一半。
    • RAID 5和RAID 6提供相对较高的冗余能力,并能在硬盘损坏时恢复数据。
  3. 可用存储容量:

    • 如果需要最大化可用存储容量,可以考虑RAID 0,尤其在对冗余性要求不高的情况下。
    • RAID 5和RAID 6提供相对较高的存储容量,并具备冗余性。
  4. 成本和效能平衡:

    • RAID 10通常提供良好的读写性能和高冗余性,但会占用更多的硬盘空间。
    • RAID 50和RAID 60是性能和冗余性的平衡选择,适用于中等到大型数据集。
  5. 故障容忍能力:

    • 如果系统对故障的容忍能力要求极高,可以选择RAID 6,RAID 10,RAID 50,或者RAID 60,因为它们提供了较高的冗余性。
  6. 应用场景:

    • 不同的应用场景可能需要不同的RAID级别。例如,数据库服务器可能更适合RAID 10,而文件服务器可能适合RAID 5或RAID 6。
  7. 预算:

    • 预算也是一个考虑因素。RAID级别的选择可能会影响硬件和存储设备的成本,因此需要在性能、冗余性和成本之间找到平衡。

在做出决策之前,建议仔细评估你的需求,并考虑系统的性能、冗余性和可用存储容量之间的权衡关系。

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