RAID级别描述.docx

1、RAID 0： 无 差 错 控 制 的 带 区 组要 实 现 RAID0 必 须 要 有 两 个 以 上 硬 盘 驱 动 器 ， RAID0 实 现 了 带 区 组 ， 数 据 并 不 是保 存 在 一 个 硬 盘 上 ， 而 是 分 成 数 据 块 保 存 在 不 同 驱 动 器 上 。 因 为 将 数 据 分 布 在 不 同 驱 动器 上 ， 所 以 数 据 吞 吐 率 大 大 提 高 ， 驱 动 器 的 负 载 也 比 较 平 衡 。 如 果 刚 好 所 需 要 的 数 据 在不 同 的 驱 动 器 上 效 率 最 好 。 它 不 需 要 计 算 校 验 码 ， 实 现 容 易 。 它

2、的 缺 点 是 它 没 有 数 据 差错 控 制 ， 如 果 一 个 驱 动 器 中 的 数 据 发 生 错 误 ， 即 使 其 它 盘 上 的 数 据 正 确 也 无 济 于 事 了 。不 应 该 将 它 用 于 对 数 据 稳 定 性 要 求 高 的 场 合 。 如 果 用 户 进 行 图 象 （ 包 括 动 画 ） 编 辑 和 其它 要 求 传 输 比 较 大 的 场 合 使 用 RAID0 比 较 合 适 。 同 时 ， RAID 可 以 提 高 数 据 传 输 速 率 ，比 如 所 需 读 取 的 文 件 分 布 在 两 个 硬 盘 上 ， 这 两 个 硬 盘 可 以 同 时 读 取

3、 。 那 么 原 来 读 取 同 样文 件 的 时 间 被 缩 短 为 1/2。 在 所 有 的 级 别 中 ， RAID 0 的 速 度 是 最 快 的 。 但 是 RAID 0没 有 冗 余 功 能 的 ， 如 果 一 个 磁 盘 （ 物 理 ） 损 坏 ， 则 所 有 的 数 据 都 无 法 使 用 。 RAID 1： 镜 象 结 构raid1对 于 使 用 这 种 RAID1 结 构 的 设 备 来 说 ， RAID 控 制 器 必 须 能 够 同 时 对 两 个 盘 进 行 读 操 作和 对 两 个 镜 象 盘 进 行 写 操 作 。 通 过 下 面 的 结 构 图 您 也 可 以

4、看 到 必 须 有 两 个 驱 动 器 。 因 为是 镜 象 结 构 在 一 组 盘 出 现 问 题 时 ， 可 以 使 用 镜 象 ， 提 高 系 统 的 容 错 能 力 。 它 比 较 容 易 设计 和 实 现 。 每 读 一 次 盘 只 能 读 出 一 块 数 据 ， 也 就 是 说 数 据 块 传 送 速 率 与 单 独 的 盘 的 读 取速 率 相 同 。 因 为 RAID1 的 校 验 十 分 完 备 ， 因 此 对 系 统 的 处 理 能 力 有 很 大 的 影 响 ， 通 常的 RAID 功 能 由 软 件 实 现 ， 而 这 样 的 实 现 方 法 在 服 务 器 负 载 比

5、 较 重 的 时 候 会 大 大 影 响 服务 器 效 率 。 当 您 的 系 统 需 要 极 高 的 可 靠 性 时 ， 如 进 行 数 据 统 计 ， 那 么 使 用 RAID1 比较 合 适 。 而 且 RAID1 技 术 支 持 “热 替 换 ”， 即 不 断 电 的 情 况 下 对 故 障 磁 盘 进 行 更 换 ，更 换 完 毕 只 要 从 镜 像 盘 上 恢 复 数 据 即 可 。 当 主 硬 盘 损 坏 时 ， 镜 像 硬 盘 就 可 以 代 替 主 硬 盘工 作 。 镜 像 硬 盘 相 当 于 一 个 备 份 盘 ， 可 想 而 知 ， 这 种 硬 盘 模 式 的 安 全 性

6、 是 非 常 高 的 ，RAID 1 的 数 据 安 全 性 在 所 有 的 RAID 级 别 上 来 说 是 最 好 的 。 但 是 其 磁 盘 的 利 用 率 却 只有 50%， 是 所 有 RAID 级 别 中 最 低 的 。 RAID2： 带 海 明 码 校 验从 概 念 上 讲 ， RAID 2 同 RAID 3 类 似 ， 两 者 都 是 将 数 据 条 块 化 分 布 于 不 同 的 硬盘 上 ， 条 块 单 位 为 位 或 字 节 。 然 而 RAID 2 使 用 一 定 的 编 码 技 术 来 提 供 错 误 检 查 及 恢复 。 这 种 编 码 技 术 需 要 多 个 磁

7、盘 存 放 检 查 及 恢 复 信 息 ， 使 得 RAID 2 技 术 实 施 更 复 杂 。因 此 ， 在 商 业 环 境 中 很 少 使 用 。 下 图 左 边 的 各 个 磁 盘 上 是 数 据 的 各 个 位 ， 由 一 个 数 据 不同 的 位 运 算 得 到 的 海 明 校 验 码 可 以 保 存 另 一 组 磁 盘 上 ， 具 体 情 况 请 见 下 图 。 由 于 海明 码 的 特 点 ， 它 可 以 在 数 据 发 生 错 误 的 情 况 下 将 错 误 校 正 ， 以 保 证 输 出 的 正 确 。 它 的 数据 传 送 速 率 相 当 高 ， 如 果 希 望 达 到 比

8、 较 理 想 的 速 度 ， 那 最 好 提 高 保 存 校 验 码 ECC 码的 硬 盘 ， 对 于 控 制 器 的 设 计 来 说 ， 它 又 比 RAID3， 4 或 5 要 简 单 。 没 有 免 费 的 午 餐 ，这 里 也 一 样 ， 要 利 用 海 明 码 ， 必 须 要 付 出 数 据 冗 余 的 代 价 。 输 出 数 据 的 速 率 与 驱 动 器 组中 速 度 最 慢 的 相 等 。 RAID3： 带 奇 偶 校 验 码 的 并 行 传 送raid3这 种 校 验 码 与 RAID2 不 同 ， 只 能 查 错 不 能 纠 错 。 它 访 问 数 据 时 一 次 处 理

9、一 个 带 区 ， 这样 可 以 提 高 读 取 和 写 入 速 度 ,它 像 RAID 0 一 样 以 并 行 的 方 式 来 存 放 数 据 ， 但 速 度 没 有RAID 0 快 。 校 验 码 在 写 入 数 据 时 产 生 并 保 存 在 另 一 个 磁 盘 上 。 需 要 实 现 时 用 户 必 须 要有 三 个 以 上 的 驱 动 器 ， 写 入 速 率 与 读 出 速 率 都 很 高 ， 因 为 校 验 位 比 较 少 ， 因 此 计 算 时 间相 对 而 言 比 较 少 。 用 软 件 实 现 RAID 控 制 将 是 十 分 困 难 的 ， 控 制 器 的 实 现 也 不

10、是 很 容 易 。它 主 要 用 于 图 形 （ 包 括 动 画 ） 等 要 求 吞 吐 率 比 较 高 的 场 合 。 不 同 于 RAID 2， RAID 3使 用 单 块 磁 盘 存 放 奇 偶 校 验 信 息 。 如 果 一 块 磁 盘 失 效 ， 奇 偶 盘 及 其 他 数 据 盘 可 以 重 新 产生 数 据 。 如 果 奇 偶 盘 失 效 ， 则 不 影 响 数 据 使 用 。 RAID 3 对 于 大 量 的 连 续 数 据 可 提 供很 好 的 传 输 率 ， 但 对 于 随 机 数 据 ， 奇 偶 盘 会 成 为 写 操 作 的 瓶 颈 。 利 用 单 独 的 校 验 盘来

11、 保 护 数 据 虽 然 没 有 镜 像 的 安 全 性 高 ， 但 是 硬 盘 利 用 率 得 到 了 很 大 的 提 高 ， 为 n-1。 RAID4： 带 奇 偶 校 验 码 的 独 立 磁 盘 结 构raid4RAID4 和 RAID3 很 象 ， 不 同 的 是 ， 它 对 数 据 的 访 问 是 按 数 据 块 进 行 的 ， 也 就 是 按 磁 盘 进行 的 ， 每 次 是 一 个 盘 。 在 图 上 可 以 这 么 看 ， RAID3 是 一 次 一 横 条 ， 而 RAID4 一 次 一 竖条 。 它 的 特 点 的 RAID3 也 挺 象 ， 不 过 在 失 败 恢 复 时

12、 ， 它 的 难 度 可 要 比 RAID3 大 得 多了 ， 控 制 器 的 设 计 难 度 也 要 大 许 多 ， 而 且 访 问 数 据 的 效 率 不 怎 么 好 。 RAID5： 分 布 式 奇 偶 校 验 的 独 立 磁 盘 结 构RAID5 清 晰 图 片从 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 的 读 出 效 率 很 高 ， 写 入 效 率 一 般 ， 块式 的 集 体 访 问 效 率 不 错

13、。 因 为 奇 偶 校 验 码 在 不 同 的 磁 盘 上 ， 所 以 提 高 了 可 靠 性 ， 允 许 单个 磁 盘 出 错 。 RAID 5 也 是 以 数 据 的 校 验 位 来 保 证 数 据 的 安 全 ， 但 它 不 是 以 单 独 硬 盘 来存 放 数 据 的 校 验 位 ， 而 是 将 数 据 段 的 校 验 位 交 互 存 放 于 各 个 硬 盘 上 。 这 样 ， 任 何 一 个 硬盘 损 坏 ， 都 可 以 根 据 其 它 硬 盘 上 的 校 验 位 来 重 建 损 坏 的 数 据 。 硬 盘 的 利 用 率 为 n-1。 但 是 它 对 数 据 传 输 的 并 行 性

14、 解 决 不 好 ， 而 且 控 制 器 的 设 计 也 相 当 困 难 。 RAID 3 与RAID 5 相 比 ， 重 要 的 区 别 在 于 RAID 3 每 进 行 一 次 数 据 传 输 ， 需 涉 及 到 所 有 的 阵 列 盘 。而 对 于 RAID 5 来 说 ， 大 部 分 数 据 传 输 只 对 一 块 磁 盘 操 作 ， 可 进 行 并 行 操 作 。 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

15、奇 偶 信 息 。 RAID-5 的 话 ， 优 点 是 提 供 了 冗 余性 （ 支 持 一 块 盘 掉 线 后 仍 然 正 常 运 行 ） ， 磁 盘 空 间 利 用 率 较 高 （ N-1/N） ， 读 写 速 度较 快 （ N-1 倍 ） 。 RAID5 最 大 的 好 处 是 在 一 块 盘 掉 线 的 情 况 下 ， RAID 照 常 工 作 ， 相 对于 RAID0 必 须 每 一 块 盘 都 正 常 才 可 以 正 常 工 作 的 状 况 容 错 性 能 好 多 了 。 因 此 RAID5是 RAID 级 别 中 最 常 见 的 一 个 类 型 。 RAID5 校 验 位 即

16、P 位 是 通 过 其 它 条 带 数 据 做 异 或(xor)求 得 的 。 计 算 公 式 为 P=D0xorD1xorD2xorDn， 其 中 p 代 表 校 验 块 ， Dn 代 表 相应 的 数 据 块 ， xor 是 数 学 运 算 符 号 异 或 。 RAID5 校 验 位 算 法 详 解 P=D1 xor D2 xor D3 xor Dn （ D1,D2,D3 Dn 为 数 据 块 ， P 为 校 验 ， xor为 异 或 运 算 ） XOR(Exclusive OR)的 校 验 原 理 如 下 表 ： A 值 B 值 Xor 结果0 0 01 0 10 1 11 1 0这 里 的 A 与 B 值 就 代 表 了 两 个 位 ， 从 中 可 以 发 现 ， A 与 B 一 样 时 ， XOR(非 或 又 称 “非 异 或 “)结 果 为 0， A 与 B 不 一 样 时 ， XOR 结 果 就 是 1， 如 果 知 道 XOR 结 果 ， A 和 B 中的 任 何 两 个 数 值 ， 就 可 以 反 推 出 剩 下 的 一 个 数 值 。 比 如 A 为 1， XOR 结 果 为 1， 那 么B 肯 定 为 0， 如 果 XOR 结 果 为 0， 那 么 B 肯 定 为 1。 这 就 是 XOR 编 码 与 校 验 的 基 本 原 理 。