51CTO下载-2 RAID技术

LOGO售前工程师培训教材售前工程师培训教材RAIDRAID技术技术RAIDRAID技术技术学习目标基本概念——定义（RedundantArrayofIndependentDisks）独立磁盘冗余阵列，RAID技术将多个单独的物理盘以的方式组合成个逻辑盘从RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬盘，从而提高了硬盘的读写性能和数据安全性。根据不同的组合方式可以分为不同的RAID级别RAID0数据条带化，无校验RAID1数据镜像，无校验RAID2海明码错误校验及校正RAID3数据条带化读写，校验信息存放于专用硬盘RAID4单次写数据采用单个硬盘，校验信息存放于专用硬盘RAID5数据条带化，校验信息分布式存放RAID6数据条带化，分布式校验并提供两级冗余RAID出现原因可靠性性能•信息时代，数据对企业和个人的重要性越来越大，数据存储安全更需要保障容量•CPU运算速度飞速提高，数据读写速度不应该成为计算机系统处理的瓶颈全更需要保障•计算机发展初期，大容量硬盘价格非常高，而需要存储的数据量越来越大的瓶颈RAID的形成过程物理卷（RAID）物理磁盘逻辑卷的形成过程分割物理卷（RAID）物理磁盘物理磁盘RAID基本概念——物理卷和逻辑卷•RAID由几个硬盘组成从整体上看相当于一个物理卷RAID由几个硬盘组成，从整体上看相当于个物理卷•在物理卷的基础上可以按照指定容量创建一个或多个逻辑卷，通过LUN（LogicUnitNumber）来标识过LUN（LogicUnitNumber）来标识逻辑卷逻辑卷LUN1LUN2LUN3物理卷物理卷RAID10RAID5单个物理卷上创建1个逻辑卷单个物理卷上创建2个逻辑卷虚拟RAID技术物理卷分割物理卷(RAID)RAID5RAID10物理磁盘分割(RAID)物理磁盘分割物理磁盘RAID基本概念——条带基本概念——校验=A0XORA1A0值A1值P值000表异或的校验原算000101011异或运算011110A1A0P数据盘数据盘校验盘数据A0和A1通过异或运算进行奇偶数据盘数据盘校验盘校验得到校验位PRAID基本概念——重建（Rebuild）基本概念——RAID组状态级别——RAID0•定义：•RAID0即没有容错设计的条带硬盘阵列（StripedDiskArraywithoutFaultTolerance），以条带形式将RAID组的数据均匀分布在各个硬盘中在各个硬盘中ABCDEFGHABCDEFGH数据……DHCGBFAELKJIRAID级别——RAID0小结：优点9极高的读写效率9容量利用率昀高9速度快，由于不存在校验，所以不占用CPU资源9部署简单缺点8无冗余通常和其他RAID级别混合使用缺点8无冗余，通常和其他RAID级别混合使用8不适合用于关键数据环境昀小硬盘数2昀小硬盘数2RAID级别——RAID1•RAID1定义：–RAID1又称镜像（Mirror），数据同时一致写到主硬盘和镜像硬盘ABCDE……数据CBACBA=EDCEDCEERAID级别——RAID1小结：优点9提供了很高的数据安全性和可用性9100％的数据冗余9设计、使用简单设计、使用简单9不作校验计算，CPU占用资源少缺点8空间利用率只有1/28相对于单个硬盘，无法提高写性能硬盘数2RAID级别——RAID2•定义：采用早期的海明码校验组成硬盘阵列中第个第个–RAID2采用早期的海明码校验组成硬盘阵列，RAID中第1个、第2个、第4个……第2的n次幂个硬盘都是校验盘。RAID2的硬盘利用率很低，目前基本不再使用基本不再使用A0A1A2A3B0B1B2B3C0C1C2A0B0ECC/AxECC/BxECC/AyECC/ByA1B1A2B2A3B3ECC/AzECC/BzB0C0D0CC/ECC/CxECC/DxECC/ByECC/CyECC/DyC1D1B2C2D2B3C3D3ECC/BzECC/CzECC/Dz数据盘校验盘RAID级别——RAID3•定义：RAID3即带有校验的并行数据传输阵列（Paralleledtransferwith–RAID3即带有校验的并行数据传输阵列（Paralleledtransferwithparity），数据条带化分布在数据盘中，同时使用专用校验硬盘存放校验数据数据ABCD……异或运算A0A1PAA2C0B0A0C1A1B1PCPAPBC2A2B2D0C0D1C1PDPCD2C2数据盘校验盘RAID级别——RAID3小结：优点9数据分布式存储在连续的硬盘上，具有较高的读速率适合大文件连续读操作的应用速率，适合大文件连续读操作的应用9如果有一个硬盘损坏，数据的有效性没有影响缺点8校验盘是整个硬盘阵列系统的瓶颈8有数据盘故障时，每次读操作时都需要进行校验计算，读性能大幅度下降昀小硬盘数3RAID级别——RAID4•定义：–RAID4是带有共享校验硬盘的独立数据盘（Independent–RAID4是带有共享校验硬盘的独立数据盘（Independentdatadiskswithsharedparitydisk），与RAID3类似，不同在于对数据访问是每次一个盘，而RAID3是每次一个条带，RAID4于对数据访问是每次个盘，而RAID3是每次个条带，RAID4的读写性能较差，目前较少使用A0A1A2A3B0B1B2B3C0……A0A1A2A3B0B1B2B3C0异或运算A0B0C0D0P0A1B1C1D1A2B2C2D2P1P2P3A3B3C3D3P3数据盘校验盘RAID级别——RAID5•定义：RAID5与RAID3机制类似但校验数据均匀分布在各数据硬盘–RAID5与RAID3机制类似，但校验数据均匀分布在各数据硬盘上，RAID成员硬盘上同时保存数据和校验信息，数据块和对应的校验信息保存在不同硬盘上RAID5是昀常用的RAID方式之一校验信息保存在不同硬盘上。RAID5是昀常用的RAID方式之……A0B0C0D0A1B1C1E1A2B2D2据数据A0B0C0D0P0异或运算A3A2A1P3B2B1C3P2C1D3D2P1E3E2E1P4A3B4P3C4C3D4D3E4E3校验信息Px分布式存储RAID级别——RAID5小结：优点9高读取速率，中等写速率9提供一定程度的数据安全缺点8较均衡昀小硬盘数3昀小硬盘数3RAID级别——RAID6•定义：RAID6是带有两个独立分布式奇偶校验方案的独立数据–RAID6是带有两个独立分布式奇偶校验方案的独立数据硬盘（Independentdatadiskswithtwoindependentdistributedparityschemes）。广义上讲，能够允许两个硬盘同时失效的RAID级别统称为RAID6，狭义上讲，特指Intel的RAIDP+Q技术。硬盘空间利用率为(N-2)/N，N为RAID6阵列硬盘总数RAID6阵列硬盘总数•RAID6技术：–目前RAID6还没有统一的标准各家公司的实现方式都有所不同–目前RAID6还没有统的标准，各家公司的实现方式都有所不同–RAIDP+Q：INTEL和HDS公司RAIDDPNetApp公司–RAIDDP：NetApp公司–RAIDADG：HP公司RAID级别——RAID6原理示例……A8异或运算A1A3A2A4异或运算P1DP1A7A10A8A5A9A13A6A15A11A12A16P2P3DP2DP3A14A13A15A16P4横向校验盘数据盘DP4A14DP5横向校验盘中P1—P4为各个数据盘中横向数据的校验信息例：P1=A1XORA2XORA3XORA4斜向校验盘中DP1—DP4为各个数据盘及横向校验盘的斜向数据的校验信息斜向校验盘斜向校验盘中DP1DP4为各个数据盘及横向校验盘的斜向数据的校验信息例：DP1=A1XORA6XORA11XORA16RAID级别——RAID6小结：优点9可以同时允许两块硬盘失效小缺点8磁盘利用率比RAID5更低8校验计算复杂对控制器性能消耗很大8校验计算复杂，对控制器性能消耗很大，增加系统负载8出现硬盘失效时，RAID重建时对系统性能影响更大，并且重建时间长昀小硬盘数4RAID组合方式——级别扩展先做RAID0后做RAID1同时提供数据条带化和镜像RAID0+1先做RAID0，后做RAID1，同时提供数据条带化和镜像RAID10类似于RAID0+1，区别在于先做RAID1，后做RAID0RAID50先做RAID5，后做RAID0，能有效提高RAID5的性能RAID组合级别——RAID10•定义：–RAID10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。RAID10也是一种应用比较广泛的RAID级别。ABCDEFGHAABBCCDDEEFFGGHHRAID级别——RAID10小结：优点9高读取速率RAID10小结：优点9高读取速率9高写速率，较校验RAID而言，写开销昀小9至多可以容许n个硬盘同时损坏（2N个硬盘组成的RAID10阵列）成的阵列缺点8只有1/2的硬盘利用率昀小硬盘数4RAID组合级别——RAID0+1•定义：RAID0+1是将条带和镜像进行两级组合的RAID级别第级–RAID0+1是将条带和镜像进行两级组合的RAID级别，第一级是RAID0，第二级为RAID1。一般来说，RAID0+1的失效概率要比RAID10大不过无硬盘故障下RAID0+1的读取速度要要比RAID10大，不过无硬盘故障下，RAID0+1的读取速度要比RAID10快ABCDEFGHABABABCDEFABCDEFEFGHEFGHRAID组合级别——RAID50•定义：–RAID50是将RAID5和RAID0进行两级组合的RAID级别，昀低一级是RAID5，第二级为RAID0A0B0D0E0A1C0D1F0B1……C1A0B0P00D0E0P10P13F1A2P02A1A0B2B1P01B0P03C1C0P0