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2024年最新整理的RAID级别大汇总,非常详细,建议收藏!

wljslmz瑞哥 网络技术联盟站 2024-03-15

来源:网络技术联盟站 

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 0

    • 2.2 RAID 1

    • 2.3 RAID 1E

    • 2.4 RAID 5

    • 2.5 RAID 6

    • 2.6 RAID 10

    • 2.7 RAID 50

    • 2.8 RAID 60

  • 三、RAID级别比较

    • 3.1 容错能力

    • 3.2 读写性能

    • 3.3 存储容量

  • 四、如何选择RAID级别?


完全图解RAID存储技术:RAID 0、1、5、6、10、50、60


存储知识点:RAID0、RAID1、RAID5、RAID10特点是什么?所需的硬盘数量分别为多少?


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raid0,1,3,5,6,10,50的物理磁盘容量和逻辑容量的关系


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。
  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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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