什么是 Single、JBOD、RAID 0、RIAD 1、RIAD 5、RIAD 6、RIAD 10?

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什么是 Single、JBOD、RAID 0、RIAD 1、RIAD 5、RIAD 6、RIAD 10?

2023-11-10 07:27| 来源: 网络整理| 查看: 265

什么是Single、JBOD、RAID 0、RIAD 1、RIAD 5、RIAD 6、RIAD 10 模式? 他们都怎么工作的?各有什么特色?

磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID)

1、RAID 0

RAID 0 即Data Stripping数据分条技术。RAID 0是组建磁盘阵列中最简单的一种形式,只需要2块以上的硬盘即可。RAID 0 可以提高整个磁盘的性能和吞吐量,但是RAID 0没有提供冗余或错误修复能力。

raid0.jpg (25.11 KiB) 查看 17672 次 RAID 0的实现方式是把N块同样的硬盘串联在一起创建一个大的卷集,数据依次写入到各块硬盘中。它的最大优点就是可以整倍的提高存储容量并提高读写速度。如使用了三块1TB的硬盘组建成RAID 0模式,那么存储容量就会是3TB。最大的缺点在于任何一块硬盘出现故障,整个系统将会受到破坏,可靠性仅为单独一块硬盘的1/N。

为了解决这一问题,便出现了RAID 0的另一种模式。即在N块硬盘上选择合理的带区来创建带区集。其原理就是将原先顺序写入的数据被分散到所有的四块硬盘中同时进行读写。四块硬盘的并行操作使同一时间内磁盘读写的速度提升了4倍。

在创建带区集时,合理的选择带区的大小非常重要。如果带区过大,可能一块磁盘上的带区空间就可以满足大部分的I/O操作,使数据的读写仍然只局限在少数的一、两块硬盘上,不能充分的发挥出并行操作的优势。另一方面,如果带区过小,任何I/O指令都可能引发大量的读写操作,占用过多的控制器总线带宽。因此,在创建带区集时,我们应当根据实际应用的需要,慎重的选择带区的大小。

虽然RAID 0可以提供更多的空间和更好的性能,但是整个系统是非常不可靠的,如果出现故障,无法进行任何补救。所以,RAID 0一般只是在那些对数据安全性要求不高的情况下才被人们使用。

通常,可以使用大小不同的磁盘创建RAID 0,但是阵列的存储空间仅限于最小磁盘的大小。 例如,如果将一个1TB磁盘与一个3TB磁盘条带化,则阵列的大小将为1TB×2 = 2TB。 但是,TerraMaster RAID实现了允许将剩余的2TB也利用起来,这意味着您将拥有4TB的阵列总大小。

2、RAID 1

RAID 1称为磁盘镜像,原理是把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上,也就是说数据在写入一块磁盘的同时,会在另一块闲置的磁盘上生成镜像文件,在不影响性能情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上,只要系统中任何一对镜像盘中至少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,当一块硬盘失效时,系统会忽略该硬盘,转而使用剩余的镜像盘读写数据,具备很好的磁盘冗余能力。虽然这样对数据来讲绝对安全,但是成本也会明显增加,磁盘利用率为50%,以2块1TB容量的硬盘来讲,可利用的磁盘空间仅为1TB。另外,出现硬盘故障的RAID系统不再可靠,应当及时的更换损坏的硬盘,否则剩余的镜像盘也出现问题,那么整个系统就会崩溃。更换新盘后原有数据会需要很长时间同步镜像,外界对数据的访问不会受到影响,只是这时整个系统的性能有所下降。因此,RAID 1多用在保存关键性的重要数据的场合。

raid1.jpg (29.03 KiB) 查看 17672 次 RAID 1主要是通过二次读写实现磁盘镜像,所以磁盘控制器的负载也相当大,尤其是在需要频繁写入数据的环境中。

3、RAID 10

从RAID 10名称上我们便可以看出是RAID 0与RAID 1的结合体。在单独使用RAID 1时也会出现类似单独使用RAID 0那样的问题,即在同一时间内只能向一块磁盘写入数据,不能充分利用所有的资源。为了解决这一问题,可以在磁盘镜像中建立带区集。因为这种配置方式综合了带区集和镜像的优势,所以被称为RAID 10。

Raid10.jpg (21.56 KiB) 查看 17672 次   RAID 10就是把RAID 0和RAID 1技术结合起来,数据除分布在多个盘上外,每个盘都有其物理镜像盘,提供全冗余能力,允许一个以下磁盘故障,而不影响数据可用性,并具有快速读/写能力。RAID 10 要在磁盘镜像中建立带区集至少4个硬盘。

4、JBOD JBOD(just a bunch of disks,简单磁盘捆绑,或有时称简单驱动捆绑)官方术语称 “SPAN”。JBOD在操作系统看来就只有一个磁盘,它是通过把多个磁盘合并成一个大的逻辑磁盘来做到这一点的。JBOD 并不能提供任何容错或是更好的性能。

JBOD.png (40.9 KiB) 查看 17672 次 5、RAID 5:分布式奇偶校验的独立磁盘结构

从它的示意图上可以看到,它的奇偶校验码存在于所有磁盘上,其中的p0 代表第0 带区的奇偶校验值,其它的意思也相同。

Raid5.jpg (23.96 KiB) 查看 17672 次 RAID 5的读出效率很高,写入效率一般,块式的集体访问效率不错。因为奇偶校验码在不同的磁盘上,所以提高了可靠性。但是它对数据传输的并行性解决不好,而且控制器的设计也相当困难。在RAID 5中有 "写损失",即每一次写操作,将产生四个实际的读/写操作,其中两次读旧的数据及奇偶信息,两次写新的数据及奇偶信息。

6、RAID 6:带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构

名字很长,但是如果看到图,大家立刻会明白是为什么,请注意p0 代表第0 带区的奇偶校验值,而pA代表数据块A的奇偶校验值。它是对RAID 5的扩展,主要是用于要求数据绝对不能出错的场合。

RAID6.png (48.63 KiB) 查看 17672 次 当然了,由于引入了第二种奇偶校验值,所以需要N+2个磁盘,同时对控制器的设计变得十分复杂,写入速度也不好,用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多,造成了不必须的负载。

7、Singl Disk:即单盘模式

Single Disk 模式下,每个磁盘都是独立的,在操作系统中也单独显示,相互之间没有任何关联。你需要单独为每块磁盘创建一个存储池与卷。单盘模式无法提供任何冗余功能。



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