什么是RAID

RAID其实就是独立冗余磁盘阵列,也称磁盘阵列,即Redundant Arrays of Independent Disks的缩写。它就是将多个独立的硬盘进行组合,并将其容量叠加在一起,再利用个别硬盘提供数据所产生的加成效果,提升整个硬盘系统性能。同时,还可以通过存储冗余数据来增加容错能力,以获得更加安全的数据存储环境。

电脑知识有所了解的朋友,一定听说过RAID 0、RAID 1这些名词,但它们究竟代表了什么?有很多朋友却并不是非常清楚。

RAID其实就是独立冗余磁盘阵列,也称磁盘阵列,即Redundant Arrays of Independent Disks的缩写。它就是将多个独立的硬盘进行组合,并将其容量叠加在一起,再利用个别硬盘提供数据所产生的加成效果,提升整个硬盘系统性能。同时,还可以通过存储冗余数据来增加容错能力,以获得更加安全的数据存储环境。

什么是RAID

如果不组建RAID,那么如果你电脑里有两块以上硬盘的话,这些硬盘就是独立存在的,它们在存取数据时互不干涉。这种状态的不足之处是当硬盘1在存取文件时,它会处在全力工作状态,而硬盘2、硬盘3……就会处于完全空闲状态。除非两块硬盘中的资料都需要调用,才能有效的运用两块硬盘的性能,否则就会导致有一块硬盘空闲,造成性能浪费。

RAID就是为了解决这种问题而出现的技术。当你把电脑里的硬盘组成RAID时,会直接显示RAID阵列,容量也会按照RAID阵列叠加之后的容量来计算。

除了我们常见的RAID 0、RAID 1之外,其实RAID还有很多不同等级,总体来说是0-7。但需要明白的是,RAID并非等级越高越好,不同等级只是代表了不同的RAID功能,而非其优劣。因此在实际应用时,想要搭建哪一种RAID环境,完全是出于自己的实际应用需求。

那么RAID 0到RAID 7究竟对应怎样的应用呢?

RAID 0

在不同等级的RAID模式里,RAID 0可能是大家最常听到的。首先想要组RAID 0的话,需要至少两块硬盘,而且两块硬盘的容量尽量保持一致,且类型必须相同。比如想用SSD和HDD组RAID 0的话是不可能的,想组RAID 0就需要两块HDD或两块SSD

RAID 0的原理就是把一个完整的数据分成两份,分别放到两块硬盘里,写入和读取时都同时向两块硬盘写入和读取,从而提升存取文件的速度。其实这就像内存组双通道一样,都是通过带宽翻倍来提升速度。同时,RAID 0可以通过叠加更多的硬盘来进一步提升速度,但总体不能超过DMI总线的速度。

正式因为有这样的特性,RAID 0主要优点就是提升硬盘阵列的性能,让存取更快。不过其劣势是因为数据分别存储在几个硬盘里,其中只要有一块硬盘的数据出现问题,那么这个文件就无法正常读取,从而导致数据报废。

因此你可以把RAID 0模式看做是性能>数据安全的存储模式。

RAID 1

相对于RAID 0而言,RAID 1就是数据安全>性能的模式了。

RAID 1实际上就是镜像阵列模式,可以实现全盘实时自动备份。大型服务器中的数据库一般都会使用RAID 1方案。因为RAID 1是所有磁盘阵列模式中最为安全的一种方案。不过其劣势就是磁盘空间利用率和数据存取速度不足。

同时,RAID 1模式也不会叠加硬盘容量。比如你电脑有2块1TB硬盘,组成RAID 1之后,容量依然是1TB,速度也与原先的硬盘保持一致。

RAID 2

相对于比较常见的RAID 0与RAID 1,从RAID 2开始,后面的磁盘阵列模式就不那么常见了。尤其在零售版的电脑产品中,大多是采用RAID 0模式,服务器中普遍为RAID 1模式。那么RAID 2模式又是什么呢?

简单来说,RAID 2就是在RAID 0基础上增加数据纠错能力,它是一种利用汉明码校验的磁盘阵列模式。

RAID 2使用特定编码技术来提供错误检查及恢复,这种编码技术需要多个硬盘存放检查及恢复信息,这就使得RAID 2实施起来相对比较复杂。由于汉明码的特点,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。RAID 2的数据传送速率相当高,如果希望达到比较理想的速度,那最好提高保存校验码ECC码的硬盘

不过,使用RAID 2模式的话,就必须要面对数据冗余的问题,这会导致数据输出速度变慢。

RAID 3

RAID 0是一种性能>数据安全的模式,那么既然RAID 0不那么安全,有没有办法解决其安全问题呢?

没错,RAID 3就是为此而生。当我们组建了RAID 0之后,如果你还有第三块硬盘,那么就可以利用RAID 3来存放RAID 0两块硬盘的恢复码,一旦RAID 0的硬盘里有一块出现问题,那么第三块硬盘里的恢复码就可以恢复丢失的数据。

此外,RAID 3的恢复码有一个优势是,其数据冗余比RAID 2模式低很多,因此组建RAID 3模式,整个磁盘阵列虽然不如RAID 0那么快,但也不会损失太多,可以说是安全性+性能的全能模式。

RAID 4

RAID 4其实跟RAID 3很像,就是在RAID 0基础上增加了一块恢复码硬盘,假设RAID 3和RAID 4都是3块数据盘加上一块恢复盘,那么一份文件就会被分成三组,分别存储到硬盘里。

RAID 3就是第一组数据加上第一组数据码,写入;第二组数据加上第二组数据码,写入;第三组数据加上第三组数据码,写入。而RAID 4则是123组数据直接准备好,将123组的数据整体准备一个恢复码,再把三组数据和整体的恢复码写入。

RAID 3和RAID 4的区别就是将一个数据块拆分,分开存储;校验码也是针对拆分的部分去计算的。而RAID 4是直接按区块进行存储,校验码也是直接按区块进行计算。

此外,RAID 4也有明显缺点,因为三块硬盘对应一块恢复盘,所以当增加到五块硬盘时,还是会对应一块恢复盘。而数据盘越多,恢复盘的性能可掣肘就会愈加凸显,从而拖慢整个磁盘阵列的速度。而且如果恢复盘的恢复数据块没有写完,是没有办法继续进行写入的。

这种情况该如何应对呢?

RAID 5

是的,这时候就要引入RAID 5了。

RAID 5模式在性能上可以与RAID 0媲美,而且因为增加了一块硬盘,保证了容灾能力,就可以解决RAID 4恢复码硬盘的瓶颈。

此外,RAID 5是RAID等级中磁盘数量最多的一种模式。不过其不足是,因为RAID 5只有容灾一块硬盘损坏的能力,所以万一有两块以上的硬盘损坏,那么整个磁盘阵列的数据就又都受到影响了。所以此时我们就需要RAID 6来加以保障。

RAID 6

RAID 6是将恢复码从RAID 5的一组变成两组,这也意味着RAID 6有两块硬盘的容灾能力,万一点背两个硬盘同时坏掉,那么RAID 6将保证你的数据安全无虞。

RAID 7

如果说RAID 0-RAID 6是一台电脑上的磁盘阵列模式,那么RAID 7就可以理解为一个独立存储的计算机系统。它可以自带操作系统和管理工具,并且可以完全独立运行。

RAID 7所有的输入输出都是同步进行的,因为可以分别控制,所以提高了系统的并行性和系统访问数据的速度。同时RAID 7每个硬盘都有高速缓冲存储器,自带的操作系统也可以使用实时操作芯片达到不同实时系统的要求。而且因为加入了高速缓冲存储器,当多个用户访问系统时,访问时间不会相互影响,可实现及时响应。不过,一旦断电,高速缓冲存储器中的数据就会丢失,导致RAID 7阵列需要搭配UPS(不间断电源)一起工作。

·结语

其实对于普通用户来说,RAID 0依然是最佳的解决方案,它会大幅提升整个磁盘系统的速度。而且在安全性方面,其实并没有想象的那么脆弱。尤其是通过SSD搭建的RAID 0系统,正常使用周期内无需担心数据安全。

对于喜欢折腾的DIY用户来说,其实笔者更加推荐RAID 3模式,它可以说是结合了RAID 0的速度优势和RAID 1的安全优势。虽说速度可能会比RAID 0慢一些,但对于普通用户来说这种差异可以忽略不计,因为日常使用时的数据吞吐量没那么大,还不至于出现明显的瓶颈。

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