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而且知道XOR结果和A与B中的任何一个,0、RAID 1以

时间:2019-11-28 21:09来源:操作系统
一、RAID简介 RAID是“Redundant Array of IndependentDisk”的缩写,中文意思是独立冗余磁盘阵列。简单地解释,就是将N台硬盘通过RAIDController(分Hardware,Software)结合成虚拟单台大容量的硬盘

一、RAID简介

RAID是“Redundant Array of Independent Disk”的缩写,中文意思是独立冗余磁盘阵列。简单地解释,就是将N台硬盘通过RAID Controller(分Hardware,Software)结合成虚拟单台大容量的硬盘使用。RAID的采用为存储系统(或者服务器的内置存储)带来巨大利益,其中提高传输速率和提供容错功能是最大的优点。
简单的说,RAID是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同的方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘),从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。根据磁盘陈列的不同组合方式,可以将RAID分为不同的级别。
磁盘阵列中针对不同的应用使用的不同技术,称为RAID level,而每一level都代表着不同技术,目前业界公认的标准是RAID 0~RAID 5。这个level并不代表技术的高低,level 5并不高于level 3,level 1也不低过level 4,至于要选择那一种RAID level的产品,纯视用户的操作环境(operating environment)及应用(application)而定与level的高低没有必然的关系。
在RAID有一基本概念称为EDAP(Extended Data Availability and Protection),其强调扩充性及容错机制,也是各家厂商如:Mylex,IBM,HP,Compaq,Adaptec,Infortrend等诉求的重点,包括在不须停机情况下可处理以下动作:
RAID 磁盘阵列支持自动检测故障硬盘
RAID 磁盘阵列支持重建硬盘坏轨的资料
RAID 磁盘阵列支持不须停机的硬盘备援Hot Spare
RAID 磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘替换Hot Swap
RAID 磁盘阵列支持扩充硬盘容量等

RAID 4:带奇偶校验码的独立磁盘结构

RAID 4和RAID 3很像,不同的是它在分区时是以区块为单位分别存在硬盘中,但每次的数据访问都必须从同比特检查的那个硬盘中取出对应的同比特数据进行核对,也就是按磁盘进行的,每次是一个盘。由于过于频繁的使用,所以对硬盘的损耗可能会提高。(块交织技术,Block interleaving)
在图上可以这么看,RAID 3是一次一横条,而RAID 4一次一竖条。它的特点的RAID 3也挺象,不过在失败恢复时,它的难度可要比RAID 3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。

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编辑本段读写

  用简单的语言来表示,至少使用3块硬盘(也可以更多)组建RAID5磁盘阵列, 当有数据写入硬盘的时候,按照1块硬盘的方式就是直接写入这块硬盘的磁道,如果是RAID5的话这次数据写入会分根据算法分成3部分,然后写入这3块硬 盘,写入的同时还会在这3块硬盘上写入校验信息,当读取写入的数据的时候会分别从3块硬盘上读取数据内容,再通过检验信息进行校验。当其中有1块硬盘出现 损坏的时候,就从另外2块硬盘上存储的数据可以计算出第3块硬盘的数据内容。也就是说raid5这种存储方式只允许有一块硬盘出现故障,出现故障时需要尽 快更换。当更换故障硬盘后,在故障期间写入的数据会进行重新校验。 如果在未解决故障又坏1块,那就是灾难性的了。

RAID 30最小要求有6个驱动器,它最适合非交互的应用程序,如视频流、图形和图象处理等。这些应用程序顺序处理大型文件,而且要求高可用性和高速度。

二、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。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。
如果两块硬盘:160G+120G=240G

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混合RAID

编辑本段存储

   RAID5把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上,并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上,其中任意N-1块 磁盘上都存储完整的数据,也就是说有相当于一块磁盘容量的空间用于存储奇偶校验信息。因此当RAID5的一个磁盘发生损坏后,不会影响数据的完整性,从而 保证了数据安全。当损坏的磁盘被替换后,RAID还会自动利用剩下奇偶校验信息去重建此磁盘上的数据,来保持RAID5的高可靠性。   (做raid 5阵列所有磁盘容量必须一样大,当容量不同时,会以最小的容量为准。 最好硬盘转速一样,否则会影响性能,而且可用空间=磁盘数n-1,其中有一块是专门用来校验的,在存储数据的时候,校验盘里面是不会被存入数据的)

RAID技术伴随着人们的使用过程,经历了一系列的变迁与发展。而在家用市场上,我们一般只能看到RAID 0、RAID 1以及RAID 0+1这几种磁盘阵列方式。不过从DFI Lanparty主板的诞生开始,我们又迎来了第四种磁盘阵列方式,那就是RAID 1.5。

三、RAID 1:镜象结构

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。
如果两块硬盘:160G+120G=120G

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独立磁盘冗余数组(RAID, Redundant Array of Independent Disks)简称硬盘阵列,其基本思想就是把多个相对便宜的硬盘组合起来,成为一个硬盘阵列组,使性能达到甚至超过一个价格昂贵、容量巨大的硬盘。根据选择的版本不同,RAID比单颗硬盘有以下一个或多个方面的好处:增强数据集成度,增强容错功能,增加处理量或容量。另外,磁盘阵列对于电脑来说, 看起来就像一个单独的硬盘或逻辑存储单元。RAID有很多级别,并且他们之间可以根据需要灵活组合。

编辑本段其他

   磁盘阵列(Redundant Arrays of Inexpensive Disks,RAID),有“价格便宜且多余的磁盘阵列”之意。原理是利用数组方式来作磁盘组,配合数据分散排列的设计,提升数据的安全性。磁盘阵列是由 很多便宜、容量较小、稳定性较高、速度较慢磁盘,组合成一个大型的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。同时利用这项技术, 将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。磁盘阵列还能利用同位检查(Parity Check)的观念,在数组中任一颗硬盘故障时,仍可读出数据,在数据重构时,将数据经计算后重新置入新硬盘中。   RAID技术主要包含RAID 0~RAID 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,并没有为数据的可靠性提供保证,而且其中的一个磁盘失效将影响到所有数据。因此,RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合。   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,可直接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,但提供了很高的数据安全性和可用性。当一个磁盘失效时,系统可以自动切换到镜像磁盘上读写,而不需要重组失效的数据。   RAID 0+1: 也被称为RAID 10标准,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的数据高可靠性,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,并使用称为“加重平均纠错码(海明码)”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。   RAID 3:它同RAID 2非常类似,都是将数据条块化分布于不同的硬盘上,区别在于RAID 3使用简单的奇偶校验,并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使用一块磁盘作为奇偶校验盘,每次写操作都需要访问奇偶盘,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使用。   RAID 5:RAID 5不单独指定的奇偶盘,而是在所有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设备进行操作,提供了更高的数据流量。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,最主要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输就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,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增加了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统使用不同的算法,数据的可靠性非常高,即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。但RAID 6需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间,相对于RAID 5有更大的“写损失”,因此“写性能”非常差。较差的性能和复杂的实施方式使得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标准有明显区别。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。用户一般可以通过灵活配置磁盘阵列来获得更加符合其要求的磁盘存储系统。   RAID 5E(RAID 5 Enhencement): RAID 5E是在 RAID 5级别基础上的改进,与RAID 5类似,数据的校验信息均匀分布在各硬盘上,但是,在每个硬盘上都保留了一部分未使用的空间,这部分空间没有进行条带化,最多允许两块物理硬盘出现故障。 看起来,RAID 5E和RAID 5加一块热备盘好象差不多,其实由于RAID 5E是把数据分布在所有的硬盘上,性能会与RAID5 加一块热备盘要好。当一块硬盘出现故障时,有故障硬盘上的数据会被压缩到其它硬盘上未使用的空间,逻辑盘保持RAID 5级别。   RAID 5EE: 与RAID 5E相比,RAID 5EE的数据分布更有效率,每个硬盘的一部分空间被用作分布的热备盘,它们是阵列的一部分,当阵列中一个物理硬盘出现故障时,数据重建的速度会更快。   开始时RAID方案主要针对SCSI硬盘系统,系统成本比较昂贵。1993 年,HighPoint公司推出了第一款IDE-RAID控制芯片,能够利用相对廉价的IDE硬盘来组建RAID系统,从而大大降低了RAID的“门 槛”。从此,个人用户也开始关注这项技术,因为硬盘是现代个人计算机中发展最为“缓慢”和最缺少安全性的设备,而用户存储在其中的数据却常常远超计算机的 本身价格。在花费相对较少的情况下,RAID技术可以使个人用户也享受到成倍的磁盘速度提升和更高的数据安全性,现在个人电脑市场上的IDE-RAID控 制芯片主要出自HighPoint和Promise公司,此外还有一部分来自AMI公司。   面向个人用户的IDE-RAID芯片一般只提供了RAID 0、RAID 1和RAID 0+1(RAID 10)等RAID规范的支持,虽然它们在技术上无法与商用系统相提并论,但是对普通用户来说其提供的速度提升和安全保证已经足够了。随着硬盘接口传输率的 不断提高,IDE-RAID芯片也不断地更新换代,芯片市场上的主流芯片已经全部支持ATA 100标准,而HighPoint公司新推出的HPT 372芯片和Promise最新的PDC20276芯片,甚至已经可以支持ATA 133标准的IDE硬盘。在主板厂商竞争加剧、个人电脑用户要求逐渐提高的今天,在主板上板载RAID芯片的厂商已经不在少数,用户完全可以不用购置RAID卡,直接组建自己的磁盘阵列,感受磁盘狂飙的速度。   RAID 50:RAID50是RAID5与RAID0的结合。此配置在RAID5的子磁盘组的每个磁盘上进行包括奇偶信息在内的数据的剥离。每个RAID5子磁盘 组要求三个硬盘。RAID50具备更高的容错能力,因为它允许某个组内有一个磁盘出现故障,而不会造成数据丢失。而且因为奇偶位分部于RAID5子磁盘组 上,故重建速度有很大提高。优势:更高的容错能力,具备更快数据读取速率的潜力。需要注意的是:磁盘故障会影响吞吐量。故障后重建信息的时间比镜像配置情 况下要长。

  RAID 4是带奇偶校验码的独立磁盘结构。它和RAID 3很相似,不同的是RAID 4对数据的访问是按数据块进行的。RAID 3是一次一横条,而RAID 4一次一竖条。所以RAID 3常须访问阵列中所有的硬盘驱动器,而RAID 4只须访问有用的硬盘驱动器。这样读数据的速度大大提高了,但在写数据方面,需将从数据硬盘驱动器和校验硬盘驱动器中恢复出的旧数据与新数据校验,然后再将更新后的数据和检验位写入硬盘驱动器,所以处理时间较RAID 3长。

四、RAID5:分布式奇偶校验的独立磁盘结构

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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。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P位是通过其它条带数据做异或(xor)求得的。计算公式为P=D0xorD1xorD2…xorDn,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。

所谓的“奇偶校验”可以简单理解为二进制运算中的“异或运算”,通常用 xor 标识。
xor 运算最主要的规则是,若两者值相同,则结果为0;若两者值不同,则结果为1。
举个例子:
在二进制中 5 和 2 分别是 0101 和 0010,那么 5 xor 2 可以表示为 0101 xor 0010,根据运算规则,第一位都是“0”,两者相同,结果为“0”;第二、三、四位的数值不同,结果分别是1、1、1。合起来的结果就是“0111”。
公式为 0101 xor 0010 = 0111。
那么事情就好办了,在一个公式 a xor b=c 中,不管缺了谁,都可以通过剩下的两者将其推算出来。
澳门新濠3559,这也就是 raid 5 能够恢复数据的秘密。

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最左边的是原始数据,右边分别是三块硬盘,假设第二块硬盘出了故障,通过第一块硬盘上的 1 和第三块硬盘上的 1 xor 2,就能够还原出 2。同理可以还原出 3 和 8。至于 5 xor 6 则更简单了,直接用 5 和 6 运算出来即可。

RAID 1:镜像结构

对于使用这种RAID 1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。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RAID 1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RAID 1比较合适。而且RAID 1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。

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RAID 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。 RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 5可以为系统提供数据安全保障,但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度,只是多了一个奇偶校验信息,写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息,RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高,存储成本相对较低。

目录

运作

校验

读写

存储

其他

RAID 4:

五、RAID10/01:高可靠性与高效磁盘结构

这种结构无非是一个带区结构加一个镜象结构,因为两种结构各有优缺点,因此可以相互补充,达到既高效又高速还可以互为镜像的目的。大家可以结合两种结构的优点和缺点来理解这种新结构。这种新结构的价格高,可扩充性不好。主要用于容量不大,但要求速度和差错控制的数据库中。
其中可分为两种组合:RAID10和RAID01

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RAID 10是先镜射再分区数据。是将所有硬盘分为两组,视为是RAID 0的最低组合,然后将这两组各自视为RAID 1运作。RAID 10有着不错的读取速度,而且拥有比RAID 0更高的数据保护性。

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RAID 01则是跟RAID 10的程序相反,是先分区再将数据镜射到两组硬盘。它将所有的硬盘分为两组,变成RAID 1的最低组合,而将两组硬盘各自视为RAID 0运作。RAID 01比起RAID 10有着更快的读写速度,不过也多了一些会让整个硬盘组停止运转的机率;因为只要同一组的硬盘全部损毁,RAID 01就会停止运作,而RAID 10则可以在牺牲RAID 0的优势下正常运作。
RAID 10巧妙的利用了RAID 0的速度以及RAID 1的保护两种特性,不过它的缺点是需要的硬盘数较多,因为至少必须拥有四个以上的偶数硬盘才能使用。

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,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P位是通过其它条带数据做异或(xor)求得的。计算公式为P=D0xorD1xorD2…xorDn,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。
RAID 5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 0
1 0 1
0 1 1
1 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。

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编辑本段运作

   以四个硬盘组成的RAID 5为例,其数据存储方式如概述中的图片所示:图中,P0为D0、D1和D2的奇偶校验信息,其它以此类推。由图中可以看出,RAID 5不对存储的数据进行备份,而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上,并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘 上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后,利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。

  RAID 30也被称为专用奇偶位阵列条带。它具有RAID 0和RAID 3的特性,由两组RAID 3的磁盘(每组3个磁盘)组成阵列,使用专用奇偶位,而这两种磁盘再组成一个RAID 0的阵列,实现跨磁盘抽取数据。RAID 30提供容错能力,并支持更大的卷尺寸。象RAID 10一样,RAID 30也提供高可靠性,因为即使有两个物理磁盘驱动器失效(每个阵列中一个),数据仍然可用。

RAID 0:无差错控制的带区组

要实现RAID 0必须要有两个以上硬盘驱动器,RAID 0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)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。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。

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编辑本段校验

  RAID5校验位算法原理   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 0
1 0 1
0 1 1
1 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结果为0,A与B不一样时,XOR结果就是1,而且知道XOR结果和A与B中的任何一个 数值,就可以反推出另一个数值。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。

  RAID 1也被称为镜象,因为一个磁盘上的数据被完全复制到另一个磁盘上。如果一个磁盘的数据发生错误,或者硬盘出现了坏道,那么另一个硬盘可以补救回磁盘故障而造成的数据损失和系统中断。另外,RAID 1还可以实现双工——即可以复制整个控制器,这样在磁盘故障或控制器故障发生时,您的数据都可以得到保护。镜象和双工的缺点是需要多出一倍数量的驱动器来复制数据,但系统的读写性能并不会由此而提高,这可能是一笔不小的开支。RAID l可以由软件或硬件方式实现。

RAID 7:优化的高速数据传送磁盘结构

RAID 7并非公开的RAID标准,而是Storage Computer Corporation的专利硬件产品名称,RAID 7是以RAID 3及RAID 4为基础所发展,但是经过强化以解决原来的一些限制。RAID 7所有的I/O传送均是同步进行的,可以分别控制,这样提高了系统的并行性,提高系统访问数据的速度;每个磁盘都带有高速缓冲存储器,实时操作系统可以使用任何实时操作芯片,达到不同实时系统的需要。允许使用SNMP协议进行管理和监视,可以对校验区指定独立的传送信道以提高效率。可以连接多台主机,因为加入高速缓冲存储器,当多用户访问系统时,访问时间几乎接近于0。由于采用并行结构,因此数据访问效率大大提高。需要注意的是它引入了一个高速缓冲存储器,这有利有弊,因为一旦系统断电,在高速缓冲存储器内的数据就会全部丢失,因此需要和UPS一起工作。当然了,这么快的东西,价格也非常昂贵。

  RAID 3,即带有专用奇偶位(parity)的条带。每个条带片上都有相当于一"块"那么大的空间用来存储冗余信息,即奇偶位。奇偶位是编码信息,如果某个磁盘的数据有误,或者磁盘发生故障,就可以用它来恢复数据。在数据密集型环境或单一用户环境中,组建RAID 3对访问较长的连续记录有利,不过同RAID 2一样,访问较短记录时,性能会有所下降。

RAID 1.5:一个新生的磁盘阵列方式

它具有RAID 0+1的特性,而不同的是,它的实现只需要2个硬盘。
从表面上来看,组建RAID 1.5后的磁盘,两个都具有相同的数据。当然,RAID 1.5也是一种不能完全利用磁盘空间的磁盘阵列模式,因此,两个80GB的硬盘在组建RAID 1.5后,和RAID 1是一样的,即只有80GB的实际使用空间,另外80GB是它的备份数据。如果把两个硬盘分开,分别把他们运行在原系统,也是畅通无阻的。但通过实际应用,我们发现如果两个硬盘在分开运行后,其数据的轻微改变都会引起再次重组后的磁盘阵列,没法实现完全的数据恢复,而是以数据较少的磁盘为准。

RAID 7:

RAID 2:带海明码校验

这是RAID 0的改良版,以汉明码(Hamming Code)的方式将数据进行编码后分区为独立的比特,并将数据分别写入硬盘中。因为在数据中加入了错误修正码(ECC,Error Correction Code),所以数据整体的容量会比原始数据大一些,RAID 2最少要三台磁盘驱动器方能运作。
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。下图右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RAID 3、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。

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 RAID 7采用的是非同步访问方式,极大地减轻了数据写瓶颈,提高了I/O速度。(所谓非同步访问,即RAID 7的每个I/O接口都有一条专用的高速通道,作为数据或控制信息的流通路径,因此可独立地控制自身系统中每个磁盘的数据存取。)如果RAID 7有N个磁盘,那么除去一个校验盘(用作冗余计算)外,可同时处理N-1个主机系统随机发出的读/写指令,从而显著地改善了I/O应用。RAID 7系统内置实时操作系统还可自动对主机发送过来的读/写指令进行优化处理,以智能化方式将可能被读取的数据预先读入快速缓存中,从而大大减少了磁头的转动次数,提高了I/O速度。RAID 7可帮助用户有效地管理日益庞大的数据存储系统,并使系统的运行效率提高至少一倍以上,满足了各类用户的不同需求。

标准RAID

RAID 7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存储计算机操作系统(Storage Computer Operating System)是一套实时事件驱动操作系统,主要用来进行系统初始化和安排RAID 7磁盘阵列的所有数据传输,并把它们转换到相应的物理存储驱动器上。通过Storage Computer Operating System来设定和控制读写速度,可使主机I/O传递性能达到最佳。如果一个磁盘出现故障,还可自动执行恢复操作,并可管理备份磁盘的重建过程。

RAID 3:带奇偶校验码的并行传送

用Bit-interleaving(数据交错存储)技术,它需要通过编码再将数据比特分割后分别存在硬盘中,而将同比特检查后单独存在一个硬盘中,但由于数据内的比特分散在不同的硬盘上,因此就算要读取一小段数据资料都可能需要所有的硬盘进行工作,所以这种规格比较适于读取大量数据时使用。
这种校验码与RAID 2不同,只能查错不能纠错。它访问数据时一次处理一个带区,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)/n。

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RAID 1.5是一个新生的磁盘阵列方式,它具有RAID 0+1的特性,而不同的是,它的实现只需要2个硬盘。从表面上来看,组建RAID 1.5后的磁盘,两个都具有相同的数据。当然,RAID 1.5也是一种不能完全利用磁盘空间的磁盘阵列模式,因此,两个80GB的硬盘在组建RAID 1.5后,和RAID 1是一样的,即只有80GB的实际使用空间,另外80GB是它的备份数据。如果把两个硬盘分开,分别把他们运行在原系统,也是畅通无阻的。但通过实际应用,我们发现如果两个硬盘在分开运行后,其数据的轻微改变都会引起再次重组后的磁盘阵列,没法实现完全的数据恢复,而是以数据较少的磁盘为准。

RAID 10/01:高可靠性与高效磁盘结构

这种结构无非是一个带区结构加一个镜象结构,因为两种结构各有优缺点,因此可以相互补充,达到既高效又高速还可以互为镜像的目的。大家可以结合两种结构的优点和缺点来理解这种新结构。这种新结构的价格高,可扩充性不好。主要用于容量不大,但要求速度和差错控制的数据库中。

其中可分为两种组合:RAID 10和RAID 01
RAID 10是先镜射再分区数据。是将所有硬盘分为两组,视为是RAID 0的最低组合,然后将这两组各自视为RAID 1运作。RAID 10有着不错的读取速度,而且拥有比RAID 0更高的数据保护性。
RAID 01则是跟RAID 10的程序相反,是先分区再将数据镜射到两组硬盘。它将所有的硬盘分为两组,变成RAID 1的最低组合,而将两组硬盘各自视为RAID 0运作。RAID 01比起RAID 10有着更快的读写速度,不过也多了一些会让整个硬盘组停止运转的机率;因为只要同一组的硬盘全部损毁,RAID 01就会停止运作,而RAID 10则可以在牺牲RAID 0的优势下正常运作。
RAID 10巧妙的利用了RAID 0的速度以及RAID 1的保护两种特性,不过它的缺点是需要的硬盘数较多,因为至少必须拥有四个以上的偶数硬盘才能使用。

当RAID 10有一个硬盘受损,其余硬盘会继续运作。RAID 01只要有一个硬盘受损,同组RAID 0的所有硬盘都会停止运作,只剩下其他组的硬盘运作,可靠性较低。如果以六个硬盘建RAID 01,镜射再用三个建RAID 0,那么坏一个硬盘便会有三个硬盘离线。因此,RAID 10远较RAID 01常用,零售主板绝大部分支持RAID 0/1/5/10,但不支持RAID 01。

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从实际应用来说,家用RAID的组建大多数情况是为了进一步提高磁盘的读写性能,而数据的备份可由其他方式达到(如刻录)。所以,在只有2个硬盘的情况下,人们愿意尝试的以RAID 0为主,不过RAID 1.5的诞生让我们改变了这一理念。究竟这两种相对廉价的磁盘阵列方式具有何等的性能?让我们来为大家揭晓。

RAID 50:被称为分布奇偶位阵列条带

RAID 5与RAID 0的组合,先作RAID 5,再作RAID 0,也就是对多组RAID 5彼此构成Stripe访问。由于RAID 50是以RAID 5为基础,而RAID 5至少需要3颗硬盘,因此要以多组RAID 5构成RAID 50,至少需要6颗硬盘。以RAID 50最小的6颗硬盘配置为例,先把6颗硬盘分为2组,每组3颗构成RAID 5,如此就得到两组RAID 5,然后再把两组RAID 5构成RAID 0。
RAID 50在底层的任一组或多组RAID 5中出现1颗硬盘损坏时,仍能维持运作,不过如果任一组RAID 5中出现2颗或2颗以上硬盘损毁,整组RAID 50就会失效。
RAID 50由于在上层把多组RAID 5构成Stripe,性能比起单纯的RAID 5高,容量利用率比RAID5要低。比如同样使用9颗硬盘,由各3颗RAID 5再组成RAID 0的RAID 50,每组RAID 5浪费一颗硬盘,利用率为(1-3/9),RAID 5则为(1-1/9)。

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  RAID 10,也被称为镜象阵列条带,现在我们一般称它为RAID 0+1。RAID 10(RAID 0+1)提供100%的数据冗余,支持更大的卷尺寸。组建RAID 10(RAID 0+1)需要4个磁盘,其中两个为条带数据分布,提供了RAID 0的读写性能,而另外两个则为前面两个硬盘的镜像,保证了数据的完整备份。

RAID 6: 两种存储的奇偶校验码的磁盘结构

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RAID5的扩展,主要是用于要求数据绝对不能出错的场合。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。我想除了军队没有人用得起这种东西。

常见的RAID6组建类型RAID 6(6D + 2P)
RAID 6(6D + 2P)原理
和RAID 5相似,RAID 6(6D + 2P)根据条带化的数据生成校验信息,条带化数据和校验数据一起分散存储到RAID组的各个磁盘上。在图1中,D0,D1,D2,D3,D4和D5是条带化的数据,P代表校验数据,Q是第二份校验数据。
RAID 6(6D + 2P)根据条带化的数据生成校验信息,条带化数据和校验数据一起分散存储到RAID组的各个磁盘上

RAID 6校验数据生成公式(P和Q):
P的生成用了异或,Q的生成用了系数和异或

P = D0 XOR D1 XOR D2 XOR D3 XOR D4 XOR D5
Q = A0*D0 XOR A1*D1 XOR A2*D2 XOR A3*D3 XOR A4*D4 XOR A5*D5
其中,D0~D5是条带化数据, A0~A5是系数

在RAID 6中,当有1块磁盘出故障的时候,利用公式1恢复数据,这个过程是和RAID 5一样的。而当有2块磁盘同时出故障的时候,就需要同时用公式1和公式2来恢复数据了。
各系数A0~A5是线性无关的系数,在D0,D1,D2,D3,D4,D5,P,Q中有两个未知数的情况下,也可以联列求解两个方程得出两个未知数的值。这样在一个RAID组中有两块磁盘同时坏的情况下,也可以恢复数据。
上面描述的是校验数据生成的算法。其实RAID 6的核心就是有两份检验数据,以保证两块磁盘同时出故障的时候,也能保障数据的安全。

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RAID 50最少需要6个驱动器,它最适合需要高可靠性存储、高读取速度、高数据传输性能的应用。这些应用包括事务处理和有许多用户存取小文件的办公应用程序。

RAID 60

RAID 6与RAID 0的组合:先作RAID 6,再作RAID 0。换句话说,就是对两组以上的RAID 6作Stripe访问。RAID 6至少需具备4颗硬盘,所以RAID 60的最小需求是8颗硬盘。
由于底层是以RAID 6组成,所以RAID 60可以容许任一组RAID 6中损毁最多2颗硬盘,而系统仍能维持运作;不过只要底层任一组RAID 6中损毁3颗硬盘,整组RAID 60就会失效,当然这种情况的机率相当低。
比起单纯的RAID 6,RAID 60的上层通过结合多组RAID 6构成Stripe访问,因此性能较高。不过使用门槛高,而且容量利用率低是较大的问题。

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由于RAID 2的特殊性,只要我们使用的磁盘驱动器越多,校验盘在其中占的百分比越少。如果希望达到比较理想的速度和较好的磁盘利用率,那最好可以增加保存校验码ECC码的硬盘,但是这就要付出更多硬盘的购买成本,来确保数据冗余。对于控制器的设计来说,它比下面所说的RAID 3,4或5要简单。

RAID 53:称为高效数据传送磁盘结构

它拥有一个镜射条带数组,硬盘里其中一个条带就是一个是由3组以上的RAID 5组成RAID 3硬盘阵列。

RAID 1.5:

RAID 6:

  RAID 5也被叫做带分布式奇偶位的条带。每个条带上都有相当于一个"块"那么大的地方被用来存放奇偶位。与RAID 3不同的是,RAID 5把奇偶位信息也分布在所有的磁盘上,而并非一个磁盘上,大大减轻了奇偶校验盘的负担。尽管有一些容量上的损失,RAID 5却能提供较为完美的整体性能,因而也是被广泛应用的一种磁盘阵列方案。它适合于输入/输出密集、高读/写比率的应用程序,如事务处理等。

RAID 0:

既然RAID 1.5和RAID 1具有非常相似的效果,那么它是怎么实验RAID 0的条带式读写操作的呢?到目前为止,我们还没有确实的材料证明下面的假想:就是磁盘阵列控制芯片具有高级的控制功能,可以让两个磁盘

为了具有RAID 5级的冗余度,我们需要至少三个磁盘组成的磁盘阵列。RAID 5可以通过磁盘阵列控制器硬件实现,也可以通过某些网络操作系统软件实现。

一般,RAID系统可以存在于各种接口界面,就我们现时来说,PATA、SATA以及SCSI均有相应的硬盘可以组成RAID。随着Intel 865/875系列芯片组的发布,家用市场的硬盘接口开始转向SATA,而RAID方式也将从PATA过渡到SATA。

RAID 2:

RAID 5:

RAID 3:

RAID 10(RAID 0+1):

出处:你的博客网(yourblog.org)

RAID 53:

  RAID 0使用一种称为"条带"(striping)的技术把数据分布到各个磁盘上。在那里每个"条带"被分散到连续"块"(block)上,数据被分成从512字节到数兆字节的若干块后,再交替写到磁盘中。第1块被写到磁盘1中,第2块被写到磁盘2中,如此类推。当系统到达阵列中的最后一个磁盘时,就写到磁盘1的下一分段,如此下去。

) RAID技术详解 RAID全称为Redundant Array of Disks,是"独立磁盘冗余阵列"(最初为"廉价磁盘冗余阵列")的缩略语。19...

  RAID 6是带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构。它使用了分配在不同的磁盘上的第二种奇偶校验来实现增强型的RAID 5。它能承受多个驱动器同时出现故障,但是,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,造成了系统的负载较重,大大降低整体磁盘性能,而且,系统需要一个极为复杂的控制器。当然,由于引入了第二种奇偶校验值,我们所以需要的是N+2个磁盘。

  RAID 2是为大型机和超级计算机开发的带海明码校验磁盘阵列。磁盘驱动器组中的第1个、第2个、第4个……第2的n次幂个磁盘驱动器是专门的校验盘,用于校验和纠错。如下图:七个磁盘驱动器组建的RAID 2,第1、2、4个磁盘驱动器(红色)是纠错盘,其余的(紫色)用于存放数据。RAID 2对大数据量的读写具有极高的性能,但少量数据的读写时性能反而不好,所以RAID 2实际使用较少。

  RAID全称为Redundant Array of Disks,是"独立磁盘冗余阵列"(最初为"廉价磁盘冗余阵列")的缩略语。1987年由Patterson,Gibson和Katz在加州大学伯克利分院的一篇文章中定义。RAID阵列技术允许将一系列磁盘分组,以实现为数据保护而必需的数据冗余,以及为提高读写性能而形成的数据条带分布。RAID最初用于高端服务器市场,不过随着计算机技术的快速发展,RAID技术已经渗透到计算机遍布的各个领域。如今,在家用电脑主板中,RAID控制芯片也随处可见。

RAID技术详解

  RAID 53称为高效数据传送磁盘结构。结构的实施同Level 0数据条阵列,其中,每一段都是一个RAID 3阵列。它的冗余与容错能力同RAID 3。这对需要具有高数据传输率的RAID 3配置的系统有益,但是它价格昂贵、效率偏低。

RAID 30:

分割数据可以将I/O负载平均分配到所有的驱动器中。由于驱动器可以同时写或读,使得性能显著提高。但是,它却没有数据保护能力。如果一个磁盘出现故障,那么数据就会全盘丢失。因此,RAID 0不适用于关键任务环境,但是,它却非常适合于视频、图象的制作和编辑。
RAID 1:

RAID 50:
  RAID 50被称为分布奇偶位阵列条带。同RAID 30相仿的,它具有RAID 5和RAID 0的共同特性。它由两组RAID 5磁盘组成(每组最少3个),每一组都使用了分布式奇偶位,而两组硬盘再组建成RAID 0,实验跨磁盘抽取数据。RAID 50提供可靠的数据存储和优秀的整体性能,并支持更大的卷尺寸。即使两个物理磁盘发生故障(每个阵列中一个),数据也可以顺利恢复过来。

编辑:操作系统 本文来源:而且知道XOR结果和A与B中的任何一个,0、RAID 1以

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