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大家好，我是飄渺，今天我們來(lái)聊聊架構(gòu)師需要掌握的存儲(chǔ)知識(shí) - 磁盤(pán)陣列。

概述

什么是RAID: RAID ( Redundant Array of Independent Disks )即獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列，通常簡(jiǎn)稱為磁盤(pán)陣列。

簡(jiǎn)單地說(shuō)， RAID 是由多個(gè)獨(dú)立的高性能磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器組成的磁盤(pán)子系統(tǒng)，從而提供比單個(gè)磁盤(pán)更高的存儲(chǔ)性能和數(shù)據(jù)冗余的技術(shù)。

RAID 是一類多磁盤(pán)管理技術(shù)，其向主機(jī)環(huán)境提供了成本適中、數(shù)據(jù)可靠性高的高性能存儲(chǔ)。

RAID 中主要有三個(gè)關(guān)鍵概念和技術(shù)：鏡像( Mirroring )、數(shù)據(jù)條帶( Data Stripping ) 和 數(shù)據(jù)校驗(yàn)( Data parity )。

鏡像：將數(shù)據(jù)復(fù)制到多個(gè)磁盤(pán)，一方面可以提高可靠性，另一方面可并發(fā)從兩個(gè)或多個(gè)副本讀取數(shù)據(jù)來(lái)提高讀性能。顯而易見(jiàn)，鏡像的寫(xiě)性能要稍低， 確保數(shù)據(jù)正確地寫(xiě)到多個(gè)磁盤(pán)需要更多的時(shí)間消耗。

數(shù)據(jù)條帶：將數(shù)據(jù)分片保存在多個(gè)不同的磁盤(pán)，多個(gè)數(shù)據(jù)分片共同組成一個(gè)完整數(shù)據(jù)副本，這與鏡像的多個(gè)副本是不同的，它通常用于性能考慮。數(shù)據(jù)條帶具有更高的并發(fā)粒度，當(dāng)訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)，可以同時(shí)對(duì)位于不同磁盤(pán)上數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)操作， 從而獲得非常可觀的 I/O 性能提升 。

數(shù)據(jù)校驗(yàn)：利用冗余數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)和修復(fù)，冗余數(shù)據(jù)通常采用海明碼、異或操作等算法來(lái)計(jì)算獲得。利用校驗(yàn)功能，可以很大程度上提高磁盤(pán)陣列的可靠性、魯棒性和容錯(cuò)能力。不過(guò)，數(shù)據(jù)校驗(yàn)需要從多處讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比，會(huì)影響系統(tǒng)性能。不同等級(jí)的 RAID 采用一個(gè)或多個(gè)以上的三種技術(shù)，來(lái)獲得不同的數(shù)據(jù)可靠性、可用性和 I/O 性能。

對(duì)于系統(tǒng)需要采用何種模式的 RAID ，需要在深入理解系統(tǒng)需求的前提下進(jìn)行合理選擇，綜合評(píng)估可靠性、性能和成本來(lái)進(jìn)行折中的選擇。

常見(jiàn)的RAID等級(jí)有：

• 標(biāo)準(zhǔn)RAID RAID0 、 RAID1 、 RAID2 、 RAID3 、 RAID4 、 RAID5 、RAID6 七個(gè)等級(jí)定為標(biāo)準(zhǔn)的 RAID 等級(jí)
• 混合RAID：RAID10、RAID50、RAID60...

下面我們分別介紹一下各種RAID級(jí)別并做個(gè)簡(jiǎn)單對(duì)比。

RAID0

RAID0

使用N塊磁盤(pán)進(jìn)行組合實(shí)現(xiàn)性能翻N倍的效果，寫(xiě)入數(shù)據(jù)會(huì)分成N部分進(jìn)行，讀取數(shù)據(jù)會(huì)從磁盤(pán)中組合起來(lái)讀，這樣就實(shí)現(xiàn)了讀寫(xiě)性能翻倍。

優(yōu)點(diǎn)：使用RAID0 可以將磁盤(pán)空間利用率最大化，能達(dá)到100%;性能快，磁盤(pán)越多性能越強(qiáng)。

缺點(diǎn)：沒(méi)有數(shù)據(jù)保護(hù)，甚至比單盤(pán)的風(fēng)險(xiǎn)還大。任意壞了一塊磁盤(pán)都會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

RAID 1

RAID1

RAID 1 中的磁盤(pán)互為鏡像，寫(xiě)入的數(shù)據(jù)會(huì)存放N份，讀取的時(shí)候可以從任意一塊磁盤(pán)讀取。實(shí)現(xiàn)了讀性能翻倍，寫(xiě)性能與單盤(pán)一樣的效果。

優(yōu)點(diǎn)：安全性依照陣列中的實(shí)體硬盤(pán)數(shù)量倍數(shù)成長(zhǎng)。

缺點(diǎn)：空間利用率低，是所有陣列中利用率最低的。

RAID 5

RAID5

RAID5 既考慮了空間利用率又考慮了性能的提升，采用校驗(yàn)碼的而非鏡像的方式組合而成，RAID5 陣列需要至少3塊磁盤(pán)。

在上圖中使用了4塊磁盤(pán)組合而成，任意一份數(shù)據(jù)寫(xiě)入會(huì)被分成三個(gè)數(shù)據(jù)塊+一個(gè)校驗(yàn)塊分別放入4個(gè)盤(pán)，數(shù)據(jù)塊與校驗(yàn)塊之間交叉分布，最終每個(gè)盤(pán)上既有數(shù)據(jù)塊又有校驗(yàn)塊。

讀數(shù)據(jù)時(shí)A時(shí)從Disk 0 ,1 ,2 分別讀取到A1，A2，A3然后組合成A;如果此時(shí)有一塊磁盤(pán)比如Disk2 損壞，則會(huì)通過(guò)讀取到的A1、A2+ 校驗(yàn)碼算出A3，再組合生成數(shù)據(jù)A對(duì)外提供。

RAID 5 可以容忍一塊盤(pán)的損壞。

優(yōu)點(diǎn)：讀的情況下是單盤(pán)數(shù)據(jù)的三倍;有一定的安全性，可以容忍損壞一塊磁盤(pán)

缺點(diǎn)：由于每次寫(xiě)數(shù)據(jù)都需要計(jì)算校驗(yàn)塊，導(dǎo)致寫(xiě)性能下降;僅能容忍壞一塊磁盤(pán)損壞

RAID 6

RAID6

RAID6可以靈活設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)和校驗(yàn)塊的比例，上圖中被設(shè)計(jì)成3個(gè)數(shù)據(jù)塊+2個(gè)校驗(yàn)塊的組合，增加了數(shù)據(jù)可靠性。RAID 6在備份的數(shù)據(jù)場(chǎng)景使用較多，提供的數(shù)據(jù)可靠性比RAID 5要高很多。

RAID 10

RAID10

首先把兩塊盤(pán)做鏡像，再按照RAID0的方式組合，既實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的冗余又實(shí)現(xiàn)了性能翻倍的效果。RAID 1+0多適用于數(shù)據(jù)庫(kù)場(chǎng)景。

RAID 50

RAID50

先做成RAID5的組再組合成RAID0，兼顧RAID5和RAID0的特性。

RAID 60

RAID60

先做成RAID6的組合再組合成RAID0，兼顧RAID6和RAID0的特性。

各種組合之間的對(duì)比

好了，今天的文章就到這里了，希望能對(duì)你有所幫助!