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香港服务器RAID是什么?保护提升数据利用率的技巧

发布日期:2022-06-09

大家在租用香港服务器时一定有留意到RAID这个选项。其实RAID(独立磁盘冗余阵列)是一种将相同数据存储在多个机械硬盘或固态硬盘(SSD)上不同位置的方法,以便硬盘发生故障时保护数据。但是,存在不同的RAID级别,并非所有级别都以提供冗余为目标。下面我们给大家简单解释香港服务器RAID该怎么选择。

那RAID有什么级别/种类呢?

RAID设备使用不同的版本,称为级别。很早之前定义了RAID的六个级别,从0到5。这个编号系统使IT人员能够区分RAID版本。自那以后,级别的数量已经扩大并分为三类:标准、嵌套和非标准RAID级别。

RAID 0

此配置具有条带化但没有数据冗余。它提供最佳性能,但不提供容错。

RAID 1

RAID 1也称为磁盘镜像,此配置由至少两个复制数据存储的驱动器组成。没有条带化。读取性能得到改善,因为可以同时读取任一磁盘。写入性能与单磁盘存储相同。

RAID 2

RAID 2。此配置使用跨磁盘条带化,其中一些磁盘存储错误检查和纠正(ECC)信息。RAID 2还使用专用的汉明码校验,一种ECC的线性形式。RAID 2与RAID 3相比没有优势,因此不再使用。

RAID 3

RAID 3。该技术使用条带化并专门使用一个驱动器来存储奇偶校验信息。嵌入的ECC信息用于检测错误。数据恢复是通过计算记录在其他驱动器上的独占信息来完成的。因I/O操作同时寻址所有驱动器,所以RAID 3不能重叠I/O。因此,RAID 3最适合具有长记录应用程序的单用户系统。

RAID 4

RAID 4。此级别使用大条带化,这意味着用户可以从任何单个驱动器读取记录。然后可以将重叠的I/O用于读取操作。因为更新奇偶校验驱动器需要所有写操作,所以不可能有I/O重叠。

RAID 5

RAID 5。此级别基于奇偶校验块级条带化。奇偶校验信息跨每个驱动器进行条带化,即使一个驱动器发生故障,阵列也能正常工作。该阵列的架构使读写操作能够跨越多个驱动器。这导致性能优于单个驱动器,但不如RAID 0阵列高。RAID 5 至少需要三个磁盘,但出于性能原因,通常建议使用至少五个磁盘。

由于与写入奇偶校验数据相关的性能影响,RAID 5阵列通常被认为是用于写入密集型系统的糟糕选择。当磁盘发生故障时,重建RAID 5阵列可能需要很长时间。

RAID 6

RAID 6。此技术类似于RAID 5,但它包括分布在阵列中的驱动器上的第二个奇偶校验方案。即使两个磁盘同时发生故障,使用附加奇偶校验也可以使阵列继续运行。然而,这种额外的保护是有代价的。RAID 6阵列的写入性能通常比RAID 5 阵列慢。

嵌套RAID级别

以下是嵌套RAID级别的一些示例。

RAID 10

RAID 10 (RAID 1+0)。结合RAID 1和RAID 0,此级别通常称为RAID 10,它提供比RAID 1更高的性能,但成本要高得多。在RAID 1+0 中,数据被镜像并且镜像被条带化。

RAID 01

RAID 01(RAID 0+1)。RAID 0+1与 RAID1+0 类似,只是数据组织方法略有不同。RAID 0+1 不是创建一个镜像然后对其进行条带化,而是创建一个条带集,然后镜像该条带集。

RAID 03

RAID 03(RAID 0+3,也称为RAID 53或RAID 5+3)。此级别对RAID 3的虚拟磁盘块使用RAID 0 样式的条带化。这提供了比RAID 3更高的性能,但成本更高。

RAID 50

RAID 50(RAID 5+0)。此配置将RAID 5 分布式奇偶校验与RAID 0条带化相结合,可在不降低数据保护的情况下提高RAID 5性能。

非标准RAID级别

非标准RAID 级别不同于标准RAID级别,通常由公司或组织开发,主要用于专有用途。这里有些例子。

RAID 7

RAID 7。基于RAID 3和RAID 4的非标准RAID级别,增加了缓存。它包括作为控制器的实时嵌入式操作系统、通过高速总线进行缓存以及独立计算机的其他特性。

自适应RAID

自适应RAID。此级别使RAID控制器能够决定如何在磁盘上存储奇偶校验。它将在RAID 3和RAID 5之间进行选择。选择取决于哪种 RAID 集类型在写入磁盘的数据类型方面表现更好。

Linux MD RAID 10

Linux MD RAID 10。此级别由Linux内核提供,支持创建嵌套和非标准 RAID 阵列。Linux软件RAID还可以支持创建标准RAID 0、RAID 1、RAID 4、RAID 5和RAID 6配置。

硬件RAID与软件RAID

与RAID控制器一样,RAID是通过硬件或软件实现的。基于硬件的RAID支持不同的RAID配置,特别适合RAID 5和6。硬件RAID 1的配置有利于支持启动和应用程序驱动过程,而硬件RAID 5适合大型存储阵列。硬件RAID 5和6都非常适合提高性能。

基于硬件的RAID需要在服务器中安装专用控制器。硬件中的RAID控制器在操作系统启动之前或之后通过卡基本I/O 系统或 Option ROM(只读存储器)进行配置。RAID控制器制造商通常还为其支持的操作系统提供专有软件工具。

几个现代操作系统提供了软件RAID。它以多种方式实现,包括:

  • 作为文件系统的一个组件;
  • 作为将设备抽象为单个虚拟设备的层
  • 作为位于任何文件系统之上的层
  • 这种RAID方法使用系统的一些计算能力来管理基于软件的RAID配置。例如,Windows支持软件RAID 0、1和5,而Apple的macOS支持RAID 0、1和1+0。

    RAID 的好处

    RAID 的优点包括:

  • 由于大量使用低价磁盘,因此提高了成本效益。
  • 使用多个硬盘驱动器可以使 RAID 提高单个硬盘驱动器的性能。
  • 崩溃后提高计算机速度和可靠性,具体取决于配置。
  • 与使用 RAID 0 的单个驱动器相比,读取和写入的执行速度更快。这是因为文件系统被拆分并分布在在同一文件上协同工作的驱动器上。
  • RAID 5 提高了可用性和弹性。通过镜像,两个驱动器可以包含相同的数据,确保一个驱动器在另一个驱动器出现故障时继续工作。
  • 使用RAID的缺点

    但是,RAID 确实有其局限性。其中一些包括:

  • 嵌套RAID级别的实施比传统 RAID 级别更昂贵,因为它们需要更多磁盘。
  • 嵌套RAID的存储设备每 GB 成本较高,因为许多驱动器用于冗余。
  • 当一个驱动器发生故障时,阵列中的另一个驱动器也将很快发生故障的可能性会上升,这可能会导致数据丢失。这是因为 RAID 阵列中的所有驱动器都是同时安装的,因此所有驱动器都会受到相同程度的磨损。
  • 某些RAID级别(例如RAID 1和5)只能承受单个驱动器故障。
  • RAID阵列及其中的数据很容易受到攻击,直到更换故障驱动器并在新磁盘中填充数据。
  • 由于现在驱动器的容量比首次实施RAID时大得多,因此重建故障驱动器需要更长的时间。
  • 如果发生磁盘故障,剩余磁盘可能包含坏扇区或不可读数据,这可能导致无法完全重建阵列。
  • 但是,嵌套RAID级别通过提供更大程度的冗余来解决这些问题,从而显着降低由于同时磁盘故障而导致阵列级故障的机会。

    什么时候应该使用RAID?

    进行RAID设置很有用的实例包括:

  • 当需要恢复大量数据时。如果驱动器发生故障并且数据丢失,则可以快速恢复该数据,因为这些数据也存储在其他驱动器中。
  • 当正常运行时间和可用性是重要的业务因素时。如果需要恢复数据,可以快速完成,无需停机。
  • 处理大文件时。RAID 在处理大文件时提供速度和可靠性。
  • 当组织需要减少物理硬件的压力并提高整体性能时。例如,硬件 RAID 卡可以包括用作缓存的附加内存。
  • 出现 I/O 磁盘问题时。RAID 将通过从多个驱动器读取和写入数据来提供额外的吞吐量,而不是需要等待一个驱动器执行任务。
  • 当成本是一个因素时。RAID阵列的成本比过去低,低价磁盘大量使用,成本更低。
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