存储基础知识(RAID及磁盘技术).. 共50页
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• 缺点
校验盘成为性能瓶颈 每次读写牵动整个组，每次只能完
成一次I/O
原理：使用至少三块硬盘配置， 在其中的一块硬盘上存贮专用的 校验数据，当某块硬盘出现故障 时，其它硬盘可以通过校验数据 将有故障的硬盘的数据重新恢复 出来。
特点：数据以位或字节的方式存 于各盘（分散记录在组内相同扇 区的各个硬盘上）
• CPU运算速度飞速 提高，数据读写速 度不应该成为计算 机系统处理的瓶颈
Total request execution time
速度 N x 单块硬盘的速度
RAID基本概念 ——条带
大数据块写入RAID时会被分成多个数据块并行写入多块硬盘， 这些大小一致的数据块就称为条带。同时数据读取时会并行从 多块硬盘读取条带数据，最后完整输出。
RAID基本概念——物理卷和逻辑卷
• RAID由几块硬盘（物理卷）组成 • RAID可以多个硬盘按照指定容量创建一个或多个逻辑卷，便通过
LUN（Logic Unit Number）来标识。一个逻辑卷对于主机来说 就是一块硬盘（物理卷）
逻辑卷 LUN1
物理卷
逻辑卷 LUN2 LUN3
物理卷
RAID10
多个物理卷上创建1个逻辑卷
RAID5
多个物理卷上创建2个逻辑卷
RAID 0 条带存储(Striping)
原理：又称数据分条，即把数据分成若干 相等大小的小块，并把它们写到阵列上不 同的硬盘上，这种技术又称“Stripping” （即将数据条带化），RAID0在读写时是
以并行的方式对各硬盘同时进行操作。
特点：较高的数据冗余性能；超强的数据保护能力，可以应付多颗盘同 时出错； 优点：允许在同一组内并发进行多个写操作 缺点：计算校验地址占用较多的处理时间；较低的写入速率。
RAID6 P+Q
• RAID6 P+Q会根据公式计算出P和Q的值，当有 两个数据同时丢失时，仍可以计算出原数据
条带1 条带2 条带3 条带4 条带5
RAID出现原因 一
可靠性
未使用 RAID
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
1st Qtr
2nd Qtr
3rd Qtr
4th Qtr
使用 RAID 资料仍然存在!
一旦硬盘损坏，资料将丢失! 作业将停顿!
RAID出现原因 二
提高容量
未使用 RAID
使用 RAID
硬盘容量
单块硬盘 容量
条带无疑会大幅度提升整体读写效率。
分条
条带
硬盘0
硬盘1
硬盘2
硬盘3
RAID基本概念 ——重建（Rebuild）
某块硬盘出现故障后，一旦将其更换为正常硬盘，RAID便会通过其他硬盘 数据计算出坏盘上原有的数据，再将数据重建回新添硬盘上。
故障 更换
A0
XOR
A0
数据盘
A1
数据盘
A2
数据盘
XOR
P
校验盘
最小配置
1
2
4
3
性能
特点 磁盘利用
率 描述
Highest
无容错
100% 不带奇偶 效验的条 带集
高可用性
磁盘利用率较高(N-1),没有固定的校验盘，奇偶校验信息均匀分
布在阵列所属的所有磁盘中
随机读写性能高允许在同一组内并发进行多个写操作
• 缺点
异或较验影响存储性能
应用 文件及应用服务器 数据库服务器 Web, E-mail 局域网服务器
RAID6（Double parity drive）高级数据保护
优点 磁盘空间利用率最高 在所有的级别中，RAID 0的速度是最快的
缺点 无冗余功能，如果一个磁盘损坏，则所有 的数据都无法使用 不适合关键业务
应用 媒体编辑 图像编辑 需要高带宽的应用
RAID 1 镜像/双工
原理：即每个工作盘都有一个镜像盘， 每次写数据时必须同时写入镜像盘，读 数据时只从工作盘读出，一旦工作盘发 生故障立即转入镜像盘，从镜像盘中读 出数据。当更换故障盘后，数据可以重 构，恢复工作盘正确数据
• 优点
数据安全性相对其它RAID级，是
最好的
• 缺点
磁盘利用率只有50%，是所有
RAID上磁盘利用率最低的一个级 别
应用 财务 金融 需要高数据可用性的应用
RAID 3 (条带分布+专用盘校验)
• 优点
高可用性 磁盘利用率较高(N-1) 并行I/O传输，顺序读性能较高
应用 流媒体服务器 图像编辑 视频编辑
RAID 5 (条带技术+分布式校验)
原理：RAID5 将所有校验的数 据分别存贮在所有的硬盘上, 每一个硬盘的不同地方既存贮 数据，也存贮校验数据。当某 块硬盘出现故障时，其它硬盘 可以通过校验数据将故障的硬 盘的数据重新恢复出来。
• 优点
RAID 0 RAID 1 RAID 2 RAID 3 RAID 4 RAID 5 RAID 6
数据条带化，无校验 数据镜像，无校验 海明码错误校验及校正（不常用） 数据条带化读写，校验信息存放于专用盘（不常用） 单次写数据采用单个硬盘，专用盘存放校验数据（不常用） 数据条带化，校验信息分布式存放 数据条带化，分布式校验并提供两级冗余
存储基础知识
RAID技术
RAID基本概念——定义
RAID （Redundant Array of Independent Disks）即独立磁盘冗 余阵列，RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑 硬盘，从而达到提升存储容量、读写性能和数据安全性的目的。根据不 同的组合方式可以分为不同的RAID级别
一旦硬盘损坏，资料将丢失! 作业将停顿!
硬盘容量 = 单块硬盘容量 x N
未使用 RAID
使用 RAID
RAID出现原因 三
提升速度
I/O 1
I/O 2
I/O 1 (Disk 1) I/O 2 (Disk 2)
节省时间
Software setup Access Time Data Transfer Software Completion
磁盘1 数据1a 数据2d 数据3g
P4 Q5
磁盘2 数据1b 数据2e
P3 Q4 数据5m
磁盘3 数据1c
P2 Q3 数据4j 数据5n
磁盘4 P1 Q2
数据来自百度文库h 数据4k 数据5o
磁盘5 Q1
数据2f 数据3i 数据4l
P5
RAID 级别比较
项目
RAID0 RAID1
RAID10
RAID5 、RAID3
校验盘成为性能瓶颈 每次读写牵动整个组，每次只能完
成一次I/O
原理：使用至少三块硬盘配置， 在其中的一块硬盘上存贮专用的 校验数据，当某块硬盘出现故障 时，其它硬盘可以通过校验数据 将有故障的硬盘的数据重新恢复 出来。
特点：数据以位或字节的方式存 于各盘（分散记录在组内相同扇 区的各个硬盘上）
• CPU运算速度飞速 提高，数据读写速 度不应该成为计算 机系统处理的瓶颈
Total request execution time
速度 N x 单块硬盘的速度
RAID基本概念 ——条带
大数据块写入RAID时会被分成多个数据块并行写入多块硬盘， 这些大小一致的数据块就称为条带。同时数据读取时会并行从 多块硬盘读取条带数据，最后完整输出。
RAID基本概念——物理卷和逻辑卷
• RAID由几块硬盘（物理卷）组成 • RAID可以多个硬盘按照指定容量创建一个或多个逻辑卷，便通过
LUN（Logic Unit Number）来标识。一个逻辑卷对于主机来说 就是一块硬盘（物理卷）
逻辑卷 LUN1
物理卷
逻辑卷 LUN2 LUN3
物理卷
RAID10
多个物理卷上创建1个逻辑卷
RAID5
多个物理卷上创建2个逻辑卷
RAID 0 条带存储(Striping)
原理：又称数据分条，即把数据分成若干 相等大小的小块，并把它们写到阵列上不 同的硬盘上，这种技术又称“Stripping” （即将数据条带化），RAID0在读写时是
以并行的方式对各硬盘同时进行操作。
特点：较高的数据冗余性能；超强的数据保护能力，可以应付多颗盘同 时出错； 优点：允许在同一组内并发进行多个写操作 缺点：计算校验地址占用较多的处理时间；较低的写入速率。
RAID6 P+Q
• RAID6 P+Q会根据公式计算出P和Q的值，当有 两个数据同时丢失时，仍可以计算出原数据
条带1 条带2 条带3 条带4 条带5
RAID出现原因 一
可靠性
未使用 RAID
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
1st Qtr
2nd Qtr
3rd Qtr
4th Qtr
使用 RAID 资料仍然存在!
一旦硬盘损坏，资料将丢失! 作业将停顿!
RAID出现原因 二
提高容量
未使用 RAID
使用 RAID
硬盘容量
单块硬盘 容量
条带无疑会大幅度提升整体读写效率。
分条
条带
硬盘0
硬盘1
硬盘2
硬盘3
RAID基本概念 ——重建（Rebuild）
某块硬盘出现故障后，一旦将其更换为正常硬盘，RAID便会通过其他硬盘 数据计算出坏盘上原有的数据，再将数据重建回新添硬盘上。
故障 更换
A0
XOR
A0
数据盘
A1
数据盘
A2
数据盘
XOR
P
校验盘
最小配置
1
2
4
3
性能
特点 磁盘利用
率 描述
Highest
无容错
100% 不带奇偶 效验的条 带集
高可用性
磁盘利用率较高(N-1),没有固定的校验盘，奇偶校验信息均匀分
布在阵列所属的所有磁盘中
随机读写性能高允许在同一组内并发进行多个写操作
• 缺点
异或较验影响存储性能
应用 文件及应用服务器 数据库服务器 Web, E-mail 局域网服务器
RAID6（Double parity drive）高级数据保护
优点 磁盘空间利用率最高 在所有的级别中，RAID 0的速度是最快的
缺点 无冗余功能，如果一个磁盘损坏，则所有 的数据都无法使用 不适合关键业务
应用 媒体编辑 图像编辑 需要高带宽的应用
RAID 1 镜像/双工
原理：即每个工作盘都有一个镜像盘， 每次写数据时必须同时写入镜像盘，读 数据时只从工作盘读出，一旦工作盘发 生故障立即转入镜像盘，从镜像盘中读 出数据。当更换故障盘后，数据可以重 构，恢复工作盘正确数据
• 优点
数据安全性相对其它RAID级，是
最好的
• 缺点
磁盘利用率只有50%，是所有
RAID上磁盘利用率最低的一个级 别
应用 财务 金融 需要高数据可用性的应用
RAID 3 (条带分布+专用盘校验)
• 优点
高可用性 磁盘利用率较高(N-1) 并行I/O传输，顺序读性能较高
应用 流媒体服务器 图像编辑 视频编辑
RAID 5 (条带技术+分布式校验)
原理：RAID5 将所有校验的数 据分别存贮在所有的硬盘上, 每一个硬盘的不同地方既存贮 数据，也存贮校验数据。当某 块硬盘出现故障时，其它硬盘 可以通过校验数据将故障的硬 盘的数据重新恢复出来。
• 优点
RAID 0 RAID 1 RAID 2 RAID 3 RAID 4 RAID 5 RAID 6
数据条带化，无校验 数据镜像，无校验 海明码错误校验及校正（不常用） 数据条带化读写，校验信息存放于专用盘（不常用） 单次写数据采用单个硬盘，专用盘存放校验数据（不常用） 数据条带化，校验信息分布式存放 数据条带化，分布式校验并提供两级冗余
存储基础知识
RAID技术
RAID基本概念——定义
RAID （Redundant Array of Independent Disks）即独立磁盘冗 余阵列，RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑 硬盘，从而达到提升存储容量、读写性能和数据安全性的目的。根据不 同的组合方式可以分为不同的RAID级别
一旦硬盘损坏，资料将丢失! 作业将停顿!
硬盘容量 = 单块硬盘容量 x N
未使用 RAID
使用 RAID
RAID出现原因 三
提升速度
I/O 1
I/O 2
I/O 1 (Disk 1) I/O 2 (Disk 2)
节省时间
Software setup Access Time Data Transfer Software Completion
磁盘1 数据1a 数据2d 数据3g
P4 Q5
磁盘2 数据1b 数据2e
P3 Q4 数据5m
磁盘3 数据1c
P2 Q3 数据4j 数据5n
磁盘4 P1 Q2
数据来自百度文库h 数据4k 数据5o
磁盘5 Q1
数据2f 数据3i 数据4l
P5
RAID 级别比较
项目
RAID0 RAID1
RAID10
RAID5 、RAID3