一文讀懂raid的好處、標(biāo)準(zhǔn)非標(biāo)準(zhǔn)以及raid應(yīng)用

你能解釋清楚不同的RAID類型及其優(yōu)缺點(diǎn)么？使用超過最低要求的驅(qū)動(dòng)器數(shù)量有哪些好處——更多額外容量？減少驅(qū)動(dòng)器損耗？提高容錯(cuò)性？在哪些情況下，RAID，尤其是RAID10可以在多個(gè)驅(qū)動(dòng)器同時(shí)發(fā)生故障時(shí)，仍舊保持系統(tǒng)運(yùn)行？你可以為RAID 10中的故障驅(qū)動(dòng)器重構(gòu)提供哪些提示？

傳統(tǒng)意義上，RAID代表著運(yùn)用廉價(jià)磁盤所構(gòu)筑起的冗余陣列。而今天，這個(gè)名詞的解釋已經(jīng)更新，成為使用獨(dú)立磁盤組成的冗余陣列。

RAID是將各個(gè)物理磁盤驅(qū)動(dòng)器組合在一起，形成一個(gè)成為RAID集合的更大驅(qū)動(dòng)器的一種形式。在RAID集合中，所有較小的物理驅(qū)動(dòng)器向服務(wù)器呈現(xiàn)為一個(gè)邏輯磁盤。該邏輯磁盤稱為邏輯單元號(hào)，或簡稱LUN。

使用RAID能帶來兩項(xiàng)重要的好處：更好的性能，以及更高的可用性，這意味著它運(yùn)行更快，更少出現(xiàn)故障。

RAID的好處

使用RAID最主要的有點(diǎn)在于提升性能、靈活性并降低成本。性能提高得益于服務(wù)器在訪問數(shù)據(jù)時(shí)，可以通過更多驅(qū)動(dòng)器并發(fā)的讀取或?qū)懭?。而由于RAID控制器可以通過奇偶校驗(yàn)重新創(chuàng)建出丟失掉的數(shù)據(jù)，從而提高了可用性和系統(tǒng)的彈性。

奇偶校驗(yàn)基本上是對于寫入磁盤數(shù)據(jù)的總和進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)碼與原始數(shù)據(jù)一并寫入?？梢栽谥鳈C(jī)層通過軟件（如Windows FTDISK卷）或存儲(chǔ)控制器上的硬件實(shí)現(xiàn)RAID功能。服務(wù)器在訪問硬件RAID的數(shù)據(jù)時(shí)，從不會(huì)知道RAID集合中哪塊驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)了問題。當(dāng)某塊驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，控制器會(huì)根據(jù)存儲(chǔ)在RAID集合內(nèi)剩余驅(qū)動(dòng)器上的信息恢復(fù)數(shù)據(jù)。

標(biāo)準(zhǔn)與非標(biāo)準(zhǔn)的RAID類型

廣義的RAID類型可以分成三類：標(biāo)準(zhǔn)、非標(biāo)準(zhǔn)與嵌套的。RAID的類型按照0到6命名分類。

非標(biāo)準(zhǔn)RAID類型由每家公司或開源項(xiàng)目設(shè)定其標(biāo)準(zhǔn)。非標(biāo)準(zhǔn)RAID包括RAID 7，自適應(yīng)RAID，RAID S以及Linux md RAID 10。

嵌套R(shí)AID是指不同RAID類型的組合，例如RAID 01（RAID 0 + 1）、RAID 03（RAID 0 + 3）和RAID 50（RAID 5 + 0）。

RAID類型詳解

應(yīng)該選用哪種RAID類型，這取決于你在服務(wù)器上所運(yùn)行的應(yīng)用程序類型。RAID 0是最快的一種、而RAID 1則最為可靠，RAID 5很好融合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。最適合你所在組織的RAID類型或許取決于要求的冗余級別、數(shù)據(jù)保留的期限、正在使用的磁盤數(shù)量，以及對數(shù)據(jù)保護(hù)與性能優(yōu)化的重要程度。

以下是SAN存儲(chǔ)陣列中最常見的不同RAID類型描述。并非所有的存儲(chǔ)陣列供應(yīng)商都支持下述各種RAID類型，所以一定要事先確認(rèn)。

RAID 0：RAID 0被稱為磁盤的條帶化。所有數(shù)據(jù)在RAID集合中的所有磁盤上以數(shù)據(jù)塊形式分布。RAID 0能夠達(dá)到出眾的性能水平，以為所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)負(fù)載會(huì)被分散到更多的物理驅(qū)動(dòng)器上。RAID 0沒有產(chǎn)生奇偶校驗(yàn)。這就意味著數(shù)據(jù)在寫入RAID 0磁盤時(shí)沒有任何性能損耗。

RAID 0只適用于更好的性能，而非更高可用性的方面，因?yàn)镽AID 0的磁盤上不會(huì)生產(chǎn)奇偶校驗(yàn)。另外，RAID 0至少需要兩個(gè)物理磁盤。

RAID 1：RAID 1被稱為磁盤鏡像，即所有的數(shù)據(jù)都會(huì)寫入至少兩塊獨(dú)立的物理磁盤。本質(zhì)上說，兩塊磁盤彼此互為鏡像。假如一塊磁盤發(fā)生故障，另一塊磁盤仍可用于數(shù)據(jù)應(yīng)用。

磁盤鏡像對要求快速的讀取操作非常有用。數(shù)據(jù)寫入磁盤時(shí)速度較慢，以為要兩次分別寫入。同樣，RAID 1亦至少需要兩塊物理磁盤。

RAID 1 + 0：RAID 1 + 0（也稱為RAID 10）使用了磁盤鏡像與條帶化技術(shù)的組合。數(shù)據(jù)通常先進(jìn)行鏡像，然后再完成條帶化。彼此鏡像的條帶化集合完成相同的任務(wù)，但比單獨(dú)的條帶化集合更具容錯(cuò)性。

假如你在條帶化集合中丟失驅(qū)動(dòng)器，那么對數(shù)據(jù)的存取訪問必須源自另一條帶化集合，應(yīng)該原來的集合不再具備奇偶校驗(yàn)。 RAID 1 + 0至少需要四個(gè)物理磁盤。

RAID 2：使用漢明碼，RAID 2在數(shù)位級別條帶化數(shù)據(jù)。近年以來，漢明碼已被用作用于磁盤驅(qū)動(dòng)器的糾錯(cuò)碼，故此RAID 2已不再有使用。

RAID 3：RAID 3所使用的技術(shù)被稱為奇偶校驗(yàn)磁盤，將RAID控制器生成的奇偶校驗(yàn)信息存儲(chǔ)到與實(shí)際數(shù)據(jù)磁盤分開的磁盤上，而非像RAID 5那樣和數(shù)據(jù)在一起條帶化。

當(dāng)有大量數(shù)據(jù)請求時(shí)，例如應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫，這種RAID類型的性能表現(xiàn)不佳。RAID 3對需要長時(shí)間持續(xù)傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用（如視頻服務(wù)器）表現(xiàn)良好。另外，RAID 3至少需要三塊物理磁盤。

RAID 4：RAID 4使用專用的奇偶校驗(yàn)磁盤，并在磁盤間使用數(shù)據(jù)塊級的條帶化技術(shù)。 雖然這樣有利于順序數(shù)據(jù)訪問，但使用專用奇偶校驗(yàn)磁盤可能會(huì)導(dǎo)致寫入操作過程出現(xiàn)性能瓶頸。 現(xiàn)在RAID 4沒有太多使用場合，更多使用諸如RAID 5等類型加以替代。

RAID 5：RAID 5使用磁盤條帶化與奇偶校驗(yàn)技術(shù)。數(shù)據(jù)分布在RAID集合的所有磁盤上，并且和在發(fā)生磁盤故障，進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)時(shí)所用的奇偶校驗(yàn)信息混合在一起。

RAID 5是最常見的RAID類型，因?yàn)樗谛阅芎涂捎眯灾g取得了良好的平衡。 RAID 5至少需要三塊物理磁盤。

RAID 6：RAID 6通過使用兩個(gè)奇偶校驗(yàn)條來提高可靠性，在RAID集合丟失數(shù)據(jù)前可以兼容兩塊磁盤的故障。RAID 6通常應(yīng)用在SATA環(huán)境，以及需要較長數(shù)據(jù)保留時(shí)間的解決方案中，例如數(shù)據(jù)歸檔或基于磁盤的備份中。

自適應(yīng)RAID：自適應(yīng)RAID讓RAID控制器自己找到如何在磁盤上存儲(chǔ)奇偶校驗(yàn)碼，可以在RAID 3和RAID 5之間選擇，這取決于所要寫入磁盤的數(shù)據(jù)類型適用哪一種RAID集合。

RAID 7：RAID 7是一種非標(biāo)準(zhǔn)化的RAID類型——基于RAID 3和RAID 4的技術(shù)——需要用到專有硬件。 該RAID類型由現(xiàn)在已倒閉的Storage Computer公司注冊擁有。

RAID類型所需的最低驅(qū)動(dòng)器數(shù)量與重構(gòu)

對于RAID集合使用比最小要求的磁盤數(shù)更多的問題，答案是這樣可以獲得更多的可用存儲(chǔ)空間，以及更多的執(zhí)行原件和磁盤數(shù)量提供給操縱系統(tǒng)使用。

大多數(shù)RAID陣列在單個(gè)集合中會(huì)使用最多16塊驅(qū)動(dòng)器，這是因?yàn)槌^這個(gè)數(shù)字后，系統(tǒng)的性能回報(bào)會(huì)出現(xiàn)邊際效益。而對RAID 5和RAID 10而言，最多8塊驅(qū)動(dòng)器似乎是不錯(cuò)的經(jīng)驗(yàn)法則。假如需要更多空間，那么可以更換大容量磁盤，或者另外創(chuàng)建一個(gè)RAID集合。

另一項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)法則是，盡量在不同的RAID集合上保留不同的數(shù)據(jù)工作負(fù)載。你可以使用RAID 10來得到好性能，但大多數(shù)時(shí)候，預(yù)算決定了數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)卷只使用RAID 5，RAID 1或RAID 10則用于數(shù)據(jù)庫日志卷。數(shù)據(jù)庫卷上的I / O是高度隨機(jī)，而日志上的基本是順序的。

重構(gòu)的時(shí)間取決于RAID類型。如果你使用軟件RAID，那么RAID組內(nèi)更多的磁盤轉(zhuǎn)軸意味著更長的重構(gòu)時(shí)間；而假如是硬件的RAID，那么重構(gòu)時(shí)間通常取決于驅(qū)動(dòng)器本身的大小。因?yàn)橛布ǔ?huì)介入到計(jì)算中去。一塊146GB的驅(qū)動(dòng)器比73GB的驅(qū)動(dòng)器要更長的重構(gòu)時(shí)間。

今天的環(huán)境中如何使用RAID

業(yè)內(nèi)的許多專業(yè)認(rèn)為，RAID技術(shù)的需求已經(jīng)日益減小。糾刪碼和固態(tài)驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)表現(xiàn)出更高的可靠性——當(dāng)然價(jià)格昂貴——可作為替代方案，并且隨著存儲(chǔ)容量的增加，RAID陣列出現(xiàn)錯(cuò)誤的幾率也會(huì)增大。

不過，對于RAID已死這樣的觀點(diǎn)，一些主流的存儲(chǔ)廠商并未做出響應(yīng)。Dell EMC最近發(fā)布了支持多種RAID級別的Unity平臺(tái)，而IBM和Intel也發(fā)布了支持和提升RAID性能的產(chǎn)品。

新聞標(biāo)題：一文讀懂raid的好處、標(biāo)準(zhǔn)非標(biāo)準(zhǔn)以及raid應(yīng)用
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