Raid0,Raid1,Raid5,Raid10的总结

RAID0

Raid0,Raid1,Raid5,Raid10的总结

定义:

RAID 0又称为Stripe或Striping,它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID 0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取,这样,系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行,每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽,显著提高磁盘整体存取性能。

工作原理:

系统向三个磁盘组成的逻辑硬盘(RAID0 磁盘组)发出的I/O数据请求被转化为3项操作,其中的每一项操作都对应于一块物理硬盘。通过建立RAID 0,原先顺序的数据请求被分散到所有的三块硬盘中同时执行。从理论上讲,三块硬盘的并行操作使同一时间内磁盘读写速度提升了3倍。 但由于总线带宽等多种因素的影响,实际的提升速率肯定会低于理论值,但是,大量数据并行传输与串行传输比较,提速效果显著显然毋庸置疑。

优缺点:

读写性能是所有RAID级别中最高的。

RAID 0的缺点是不提供数据冗余,因此一旦用户数据损坏,损坏的数据将无法得到恢复。RAID0运行时只要其中任一块硬盘出现问题就会导致整个数据的故障。一般不建议企业用户单独使用。

总结:

磁盘空间使用率:100%,故成本最低。

读性能:N*单块磁盘的读性能

写性能:N*单块磁盘的写性能

冗余:无,任何一块磁盘损坏都将导致数据不可用。

 

RAID1

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定义:

RAID 1通过磁盘数据镜像实现数据冗余,在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据。当原始数据繁忙时,可直接从镜像拷贝中读取数据,因此RAID 1可以提高读取性能。RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的,但提供了很高的数据安全性和可用性。当一个磁盘失效时,系统可以自动切换到镜像磁盘上读写,而不需要重组失效的数据。

工作原理:

RAID1是将一个两块硬盘所构成RAID磁盘阵列,其容量仅等于一块硬盘的容量,因为另一块只是当作数据“镜像”。RAID1磁盘阵列显然是最可靠的一种阵列,因为它总是保持一份完整的数据备份。它的性能自然没有RAID0磁盘阵列那样好,但其数据读取确实较单一硬盘来的快,因为数据会从两块硬盘中较快的一块中读出。RAID1磁盘阵列的写入速度通常较慢,因为数据得分别写入两块硬盘中并做比较。RAID1磁盘阵列一般支持“热交换”,就是说阵列中硬盘的移除或替换可以在系统运行时进行,无须中断退出系统。RAID1磁盘阵列是十分安全的,不过也是较贵一种RAID磁盘阵列解决方案,因为两块硬盘仅能提供一块硬盘的容量。RAID1磁盘阵列主要用在数据安全性很高,而且要求能够快速恢复被破坏的数据的场合。

在这里,需要注意的是,读只能在一块磁盘上进行,并不会进行并行读取,性能取决于硬盘中较快的一块。写的话通常比单块磁盘要慢,虽然是并行写,即对两块磁盘的写入是同时进行的,但因为要比较两块硬盘中的数据,所以性能比单块磁盘慢。

优缺点:

RAID1通过硬盘数据镜像实现数据的冗余,保护数据安全,在两块盘上产生互为备份的数据,当原始数据繁忙时,可直接从镜像备份中读取数据,因此RAID1可以提供读取性能。
RAID1是硬盘中单位成本最高的,但提供了很高的数据安全性和可用性,当一个硬盘失效时,系统可以自动切换到镜像硬盘上读/写,并且不需要重组失效的数据。

总结:

磁盘空间使用率:50%,故成本最高。

读性能:只能在一个磁盘上读取,取决于磁盘中较快的那块盘

写性能:两块磁盘都要写入,虽然是并行写入,但因为要比对,故性能单块磁盘慢。

冗余:只要系统中任何一对镜像盘中有一块磁盘可以使用,甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时系统都可以正常运行。

 

RAID 5

Raid0,Raid1,Raid5,Raid10的总结

 

定义:

RAID 5是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 5具有和RAID0相近似的数据读取速度,只是多了一个奇偶校验信息,写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息,RAID5的磁盘空间利用率要比RAID 1高,存储成本相对较低,是目前运用较多的一种解决方案。

工作原理:

RAID5把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上,并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上,其中任意N-1块磁盘上都存储完整的数据,也就是说有相当于一块磁盘容量的空间用于存储奇偶校验信息。因此当RAID5的一个磁盘发生损坏后,不会影响数据的完整性,从而保证了数据安全。当损坏的磁盘被替换后,RAID还会自动利用剩下奇偶校验信息去重建此磁盘上的数据,来保持RAID5的高可靠性。

做raid 5阵列所有磁盘容量必须一样大,当容量不同时,会以最小的容量为准。 最好硬盘转速一样,否则会影响性能,而且可用空间=磁盘数n-1,Raid 5 没有独立的奇偶校验盘,所有校验信息分散放在所有磁盘上, 只占用一个磁盘的容量。

总结:

磁盘空间利用率:(N-1)/N,即只浪费一块磁盘用于奇偶校验。

读性能:(n-1)*单块磁盘的读性能,接近RAID0的读性能。

写性能:比单块磁盘的写性能要差(这点不是很明白,不是可以并行写入么?)

冗余:只允许一块磁盘损坏。

 

RAID10

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定义:

RAID10也被称为镜象阵列条带。象RAID0一样,数据跨磁盘抽取;象RAID1一样,每个磁盘都有一个镜象磁盘, 所以RAID 10的另一种会说法是 RAID 0+1。RAID10提供100%的数据冗余,支持更大的卷尺寸,但价格也相对较高。对大多数只要求具有冗余度而不必考虑价格的应用来说,RAID10提供最好的性能。使用RAID10,可以获得更好的可靠性,因为即使两个物理驱动器发生故障(每个阵列中一个),数据仍然可以得到保护。RAID10需要4 + 2*N 个磁盘驱动器(N >=0), 而且只能使用其中一半(或更小, 如果磁盘大小不一)的磁盘用量, 例如 4 个 250G 的硬盘使用RAID10 阵列, 实际容量是 500G。

实现原理:

Raid10其实结构非常简单,首先创建2个独立的Raid1,然后将这两个独立的Raid1组成一个Raid0,当往这个逻辑Raid中写数据时,数据被有序的写入两个Raid1中。磁盘1和磁盘2组成一个Raid1,磁盘3和磁盘4又组成另外一个Raid1;这两个Raid1组成了一个新的Raid0。如写在硬盘1上的数据1、3、5、7,写在硬盘2中则为数据1、3、5、7,硬盘中的数据为0、2、4、6,硬盘4中的数据则为0、2、4、6,因此数据在这四个硬盘上组合成Raid10,且具有raid0和raid1两者的特性。
虽然Raid10方案造成了50%的磁盘浪费,但是它提供了200%的速度和单磁盘损坏的数据安全性,并且当同时损坏的磁盘不在同一Raid1中,就能保证数据安全性。假如磁盘中的某一块盘坏了,整个逻辑磁盘仍能正常工作的。
当我们需要恢复RAID10中损坏的磁盘时,只需要更换新的硬盘,按照RAID10的工作原理来进行数据恢复,恢复数据过程中系统仍能正常工作。原先的数据会同步恢复到更换的硬盘中。

总结:

磁盘空间利用率:50%。

读性能:N/2*单块硬盘的读性能

写性能:N/2*单块硬盘的写性能

冗余:只要一对镜像盘中有一块磁盘可以使用就没问题。

 

 

Raid 0:一块硬盘或者以上就可做raid0
优势:数据读取写入最快,最大优势提高硬盘容量,比如3快80G的硬盘做raid0 可用总容量为240G。速度是一样。
缺点:无冗余能力,一块硬盘损坏,数据全无。
建议:做raid0 可以提供更好的容量以及性能,推荐对数据安全性要求不高的使用。

Raid 1:至少2快硬盘可做raid1
优势:镜像,数据安全强,2快硬盘做raid一块正常运行,另外一块镜像备份数据,保障数据的安全。一块坏了,另外一块硬盘也有完整的数据,保障运行。
缺点:性能提示不明显,做raid1之后硬盘使用率为50%.
建议:对数据安全性比较看着,性能没有太高要求的人使用。

Raid5:至少需要3块硬盘raid5
优势:以上优势,raid5兼顾。任意N-1快硬盘都有完整的数据。
缺点:只允许单盘故障,一盘出现故障得尽快处理。有盘坏情况下,raid5 IO/CPU性能狂跌,此时性能烂到无以复加。
建议:盘不多,对数据安全性和性能提示都有要求,raid5是个不错选择,鉴于出问题的性能,盘多可考虑riad10

Raid6:至少需要4块硬盘做raid6
优势:raid6是再raid5的基础上为了加强数据保护而设计的。可允许损坏2块硬盘。
            可用容量:C=(N-2)×D             C=可用容量 N=磁盘数量 D=单个磁盘容量。
           比如4块1T硬盘做raid6可用容量是:(4-2)×1000GB=2000GB=2T
缺点:性能提升方面不明显
建议:对数据安全性要求高,性能要求不高的可选择。

Raid10:至少需要4快硬盘。raid10是2快硬盘组成raid1,2组raid1z组成raid0,所以必须需要4块硬盘。
优势:兼顾安全性和速度。基础4盘的情况下,raid10允许对柜盘2块故障,随着硬盘数量的提示,容错量也会相对应提升。这是raid5无法做到的。
缺点:对盘的数量要求稍高,磁盘使用率为一半。
建议:硬盘数量足够的情况,建议riad10.

题外话:raid5 VS raid10
只看盘的数量的话,raid5的写性能不逊于raid10.
4盘的情况下,raid10提供2盘的写性能,raid5提供3盘
但,raid5的校检体质,导致额外的I0和CPU使用。

不过raid最重要的指标是可靠性:
4盘的raid5,只允许单盘故障,
raid10,允许对柜盘2块g故障,可靠性高于raid5,且raid10 可随盘上升提高容错,raid就不行,而且IO和CPU的额外开销还涂增,从可靠性和冗余角度,达到同样的可靠性,raid10写能力高于raid5.

特殊情况下:有坏盘,无热备
radi5 CPU和IO性能狂跌。因为数据不完整,在某特殊软件下,实现即时重构数据进驻内存,保障业务运行,但此生raid5的性能已经烂到无以复加。
raid10 是条带化+镜像,坏盘影响读性能,不影响写性能,而且无需重构。此时的raid10完爆raid5.