2022年RAID磁盘阵列技术全面介绍硬件技术教程.docx

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1、2022年RAID磁盘阵列技术全面介绍硬件技术教程在计算机发展的初期，“大容量”硬盘的价格还相当高，解决数据存储平安性问题的主要方法是运用磁带机等设备进行备份，这种方法虽然可以保证数据的平安，但查阅和备份工作都相当繁琐。1987年， Patterson、Gibson和Katz这三位工程师在加州高校伯克利分校发表了题为A Case of Redundant Array of Inexpensive Disks（廉价磁盘冗余阵列方案）的论文，其基本思想就是将多只容量较小的、相对廉价的硬盘驱动器进行有机组合，使其性能超过一只昂贵的大硬盘。这一设计思想很快被接受，从今RAID技术得到了广泛应用，数据存

2、储进入了更快速、更平安、更廉价的新时代。磁盘阵列对于个人电脑用户，还是比较生疏和神奇的。印象中的磁盘阵列好像还停留在这样的场景中：在宽敞的大厅里，林立的磁盘柜，数名表情阴郁、早早谢顶的工程师徘徊在其中，不断从中抽出一块块沉重的硬盘，再插入一块块好像更加沉重的硬盘最终，随着大容量硬盘的价格不断降低，个人电脑的性能不断提升，IDE-RAID作为磁盘性能改善的最廉价解决方案，起先走入一般用户的计算机系统。一、RAID技术规范简介RAID技术主要包含RAID 0RAID 7等数个规范，它们的侧重点各不相同，常见的规范有如下几种：RAID 0：RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁

3、盘上，因此具有很高的数据传输率，但它没有数据冗余，因此并不能算是真正的RAID结构。RAID 0只是单纯地提高性能，并没有为数据的牢靠性供应保证，而且其中的一个磁盘失效将影响到全部数据。因此，RAID 0不能应用于数据平安性要求高的场合。RAID 1：它是通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互 为备份的数据。当原始数据繁忙时，可干脆从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能。RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的，但供应了很高的数据平安性和可用性。当一个磁盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不须要重组失效的数据。RAID 0+1: 也被称为RAID 10标

4、准，实际是将RAID 0和RAID 1标准结合的产物，在连续地以位或字节为单位分割数据并且并行读/写多个磁盘的同时，为每一块磁盘作磁盘镜像进行冗余。它的优点是同时拥有RAID 0的超凡速度和RAID 1的数据高牢靠性，但是CPU占用率同样也更高，而且磁盘的利用率比较低。RAID 2：将数据条块化地分布于不同的硬盘上，条块单位为位或字节，并运用称为“加重平均纠错码（海明码）”的编码技术来供应错误检查及复原。这种编码技术须要多个磁盘存放检查及复原信息，使得RAID 2技术实施更困难，因此在商业环境中很少运用。RAID 3：它同RAID 2特别类似，都是将数据条块化分布于不同的硬盘上，区分在于RAI

5、D 3运用简洁的奇偶校验，并用单块磁盘存放奇偶校验信息。假如一块磁盘失效，奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据；假如奇偶盘失效则不影响数据运用。RAID 3对于大量的连续数据可供应很好的传输率，但对于随机数据来说，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。RAID 4：RAID 4同样也将数据条块化并分布于不同的磁盘上，但条块单位为块或记录。RAID 4运用一块磁盘作为奇偶校验盘，每次写操作都须要访问奇偶盘，这时奇偶校验盘会成为写操作的瓶颈，因此RAID 4在商业环境中也很少运用。RAID 5：RAID 5不单独指定的奇偶盘，而是在全部磁盘上交叉地存取数据及奇偶校验信息。在RAID 5上，读/写指针可同时对阵列

6、设备进行操作，供应了更高的数据流量。RAID 5更适合于小数据块和随机读写的数据。RAID 3与RAID 5相比，最主要的区分在于RAID 3每进行一次数据传输就需涉及到全部的阵列盘；而对于RAID 5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，并可进行并行操作。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，两次写新的数据及奇偶信息。RAID 6：与RAID 5相比，RAID 6增加了其次个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统运用不同的算法，数据的牢靠性特别高，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的运用。但RAID 6须要安排给奇偶校验信息更

7、大的磁盘空间，相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此“写性能”特别差。较差的性能和困难的实施方式使得RAID 6很少得到实际应用。RAID 7：这是一种新的RAID标准，其自身带有智能化实时操作系统和用于存储管理的软件工具，可完全独立于主机运行，不占用主机CPU资源。RAID 7可以看作是一种存储计算机（Storage Computer），它与其他RAID标准有明显区分。除了以上的各种标准（如表1），我们可以如RAID 0+1那样结合多种RAID规范来构筑所需的RAID阵列，例如RAID 5+3（RAID 53）就是一种应用较为广泛的阵列形式。用户一般可以通过敏捷配置磁盘阵列来获得更加符合其要求的磁盘存储系统。