RAID技术基础知识
raid知识点
raid知识点
RAID是Redundant Array of Inexpensive 的缩成，称为廉价冗余磁盘阵列。
原理是利用数组方式来做磁盘组，配合数据分散排列的设计，提升数据的安全性。
其中磁盘阵列是有很多便宜、容量较小、稳定性较高、速度较慢的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
目前RAID技术大致分为两种：基于硬件的RAID技术的硬RAID和基于软件RAID技术的软RAID.
软件RAID：是指通过网络操作系统自身提供的磁盘管理功能将连接的普通SCSI卡上的多块硬盘配置成逻辑盘，组成raid阵列。
硬件RAID:是在服务器的bos界面进行RAID级别的配置，然后内核通过RAID适配器把RAID识别为sd接口的硬盘。
Raid的学习和基础知识
Raid的学习和基础知识1 什么是RAID，RAID的级别和特点；什么是RAID呢？全称是“A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)”，在1987年，由加州大学伯克利大学发表的论文而来，其实就是这个标题的缩写就是RAID;中译为“磁盘阵列”；RAID就是把几个物理磁盘组合在一起成为一个大的虚拟物理磁盘，主要目的和用途主要有：把若干小容量物理磁盘组成一个大容量虚拟存储设备（以前的物理磁盘的容量都比较小）；提高物理存储效率（读、写），或提供冗余以提高数据存储的安全性。
根据应用方向的不同，RAID也分不不同级别，有LINEAR、RAID0、RAID1、RAID5、RAID10、RAID4、RAID6、MULTIPATH。
常用的有RAID0、RAID1、RAID5、RAID10(其实就是0+1)、LINEAR1.1 什么是硬件RAID和软RAID；RAID 还分为硬件RAID 和软件RAID，硬件RAID是通过RAID 卡来实现的，而软件RAID是通过软件来实现的；在企业级应用领域，大部份都是硬件RAID。
而软件RAID由于性价比高，大多被中小型企业所采用；硬件RAID是通过RAID卡把若干同等容量大小的硬盘，根据使用方向的不同，聚合起来成为一个大的虚拟RAID设备（或RAID0，或RAID1,或RAID5，或RAID10……），如果每个硬盘容量不一致，以最小容量的硬盘为基础；他的成员是整个硬盘；软RAID是软把若干同等容量大小的硬盘或分区，根据使用方向的不同，聚合起来成为一个大的虚拟RAID设备（或RAID0，或RAID1,或RAID5，或RAID10……），如果每个硬盘或分区容量不一致，以最小容量的硬盘或分区为基础。
软RAID的成员是整个硬盘或分区；RAID 总的来说还是应用在生产型项目领域中，一般在商用办公或个人娱乐应用并未被大规模采用。
RAID简介与基本原理.pptx
RAID 简介
RAID是Redundant Arrays of Independent Disks的缩写，意思是“独立冗 余磁盘阵列”，也可以被简称为“磁盘阵列”；
为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘，以降低大批量数据存储的费 用；
同时也希望采用冗余信息的方式，使得磁盘失效时不会使对数据的访问受 损失，并且能适当的提升数据传输速度；
三、故障恢复
当将故障硬盘更换，RAID磁盘阵列就会通过其他正常磁盘中的数据计算出故 障硬盘上原有的数据，并把这些数据写入更换的正常的硬盘中。
四、知识小结
RAID磁盘 阵列
多个磁盘 组成
提供数据 冗余
条带化技 术
提高读写 速度
故障恢复
谢谢
通过其他磁盘进行恢复； 提高了数据安全性与可靠性；
二、提高磁盘阵列容量
未使用RAID
使用RAID
二、提高磁读写速度
使用RAID技术可以使得读取和写入文件的操作在多个磁盘上同时操作，从而 提高了数据的读写速度；
未使用RAID
使用RAID
三、条带化存储
针对大量数据在被写入或被读取的时候，RAID技术会将其分成多个小的数据 块，进行并行处理。这些被划分成的小数据块就被成为条带；
二、磁盘阵列的特点
提高磁盘 提升读写
存储空间
速度
提高数据 可靠性
RAID
提高磁盘 空间利用
率
二、提高数据可靠性
将数据存储在单个磁盘当中； 当磁盘出现故障，则数据完全
丢失； 没有任何数据可靠性可言；
硬盘一旦损坏，数据将全部丢失
二、提高数据可靠性
将数据存储在磁盘阵列中； 当部分磁盘出现故障，则可以
raid技术详解
raid技术详解（raid大全）一、RAID 概述1988 年美国加州大学伯克利分校的 D. A. Patterson 教授等首次在论文“A Case of Redundant Array of Inexpensive Disks”中提出了 RAID 概念[1] ，即廉价冗余磁盘阵列（ Redundant Array of Inexpensive Disks ）。
由于当时大容量磁盘比较昂贵， RAID 的基本思想是将多个容量较小、相对廉价的磁盘进行有机组合，从而以较低的成本获得与昂贵大容量磁盘相当的容量、性能、可靠性。
随着磁盘成本和价格的不断降低， RAID 可以使用大部分的磁盘，“廉价”已经毫无意义。
因此， RAID 咨询委员会（ RAID Advisory Board, RAB ）决定用“独立”替代“廉价”，于时 RAID 变成了独立磁盘冗余阵列（ Redundant Array of Independent Disks ）。
但这仅仅是名称的变化，实质内容没有改变。
RAID 这种设计思想很快被业界接纳， RAID 技术作为高性能、高可靠的存储技术，已经得到了非常广泛的应用。
RAID 主要利用数据条带、镜像和数据校验技术来获取高性能、可靠性、容错能力和扩展性，根据运用或组合运用这三种技术的策略和架构，可以把 RAID 分为不同的等级，以满足不同数据应用的需求。
D. A. Patterson 等的论文中定义了 RAID1-RAID5 原始 RAID 等级， 1988 年以来又扩展了 RAID0 和 RAID6 。
近年来，存储厂商不断推出诸如 RAID7 、 RAID10/01 、 RAID50 、 RAID53 、 RAID100 等 RAID 等级，但这些并无统一的标准。
目前业界公认的标准是 RAID0-RAID5 ，除 RAID2外的四个等级被定为工业标准，而在实际应用领域中使用最多的 RAID 等级是RAID0 、 RAID1 、 RAID3 、 RAID5 、 RAID6 和 RAID10。
raid(独立冗余磁盘阵列)基础知识
raid(独立冗余磁盘阵列)基础知识RAID（独立冗余磁盘阵列）基础知识RAID（独立冗余磁盘阵列）是一种通过将多个磁盘驱动器组合在一起来提高数据存储性能和冗余性的技术。
RAID技术通过将数据分散存储在多个磁盘上，实现了数据的并行读写和冗余备份，从而提高了数据的可靠性和性能。
RAID技术的核心思想是将多个磁盘驱动器组合在一起，形成一个逻辑卷（Logical Volume），这个逻辑卷被操作系统看作是一个单独的磁盘。
RAID可以通过不同的方式组织磁盘驱动器，从而实现不同的性能和冗余级别。
常见的RAID级别包括RAID 0、RAID 1、RAID 5和RAID 10。
RAID 0是一种数据分布方式，它将数据均匀地分布在多个磁盘上，从而提高了数据的读写性能。
RAID 0的性能优势主要体现在读取速度方面，因为数据可以同时从多个磁盘上读取。
然而，RAID 0没有冗余备份机制，一旦其中一个磁盘发生故障，所有数据都将丢失。
RAID 1是一种数据冗余方式，它通过将数据在多个磁盘上进行镜像备份来提高数据的可靠性。
RAID 1的优势在于当一个磁盘发生故障时，系统可以从其他磁盘上读取数据，保证数据的完整性。
然而，RAID 1的缺点是存储效率较低，因为每个磁盘都需要存储完整的数据。
RAID 5是一种将数据和校验信息分布在多个磁盘上的方式，通过计算校验信息来实现数据的冗余备份。
RAID 5的优势在于能够提供较高的数据存储效率和较好的读取性能，同时具备一定的容错能力。
当一个磁盘发生故障时，可以通过校验信息恢复数据。
然而，RAID 5的写入性能相对较低。
RAID 10是RAID 1和RAID 0的结合，它将数据分散存储在多个磁盘上，并通过镜像备份提供冗余性。
RAID 10的优势在于能够提供较高的读取和写入性能，同时具备较好的容错能力。
然而，RAID 10的缺点是存储效率较低，因为每个磁盘都需要存储完整的数据。
除了上述常见的RAID级别外，还存在一些其他的RAID级别，如RAID 2、RAID 3、RAID 4和RAID 6等。
存储基础知识(RAID及磁盘技术).. 共50页
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 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
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
• 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。
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
raid(独立冗余磁盘阵列)基础知识
raid(独立冗余磁盘阵列)基础知识RAID（独立冗余磁盘阵列）基础知识一. 什么是RAID？RAID是独立冗余磁盘阵列（Redundant Array of Independent Disks）的缩写，是一种通过将多个磁盘组合在一起来提供高数据性能和冗余存储的技术。
RAID技术通过将数据分散存储在多个磁盘上，实现数据的冗余备份和提高系统性能。
二. RAID的基本原理RAID通过将数据切分成多个块，并将这些块分别存储在不同的磁盘上，以实现数据的冗余备份和提高读写性能。
常见的RAID级别包括RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6等。
1. RAID 0：条带化（Striping）RAID 0将数据切分成固定大小的块，并将这些块依次存储在多个磁盘上，提高了数据的读写性能。
然而，RAID 0没有冗余备份功能，一旦其中一个磁盘损坏，所有数据都将丢失。
2. RAID 1：镜像化（Mirroring）RAID 1将数据同时写入两个磁盘，实现了数据的冗余备份。
当其中一个磁盘损坏时，另一个磁盘仍然可以正常工作，保证数据的可靠性。
然而，RAID 1并没有提高数据的读写性能。
3. RAID 5：条带化加分布式奇偶校验（Striping with Distributed Parity）RAID 5将数据切分成固定大小的块，并在多个磁盘上存储数据和奇偶校验位。
奇偶校验位用于恢复损坏的数据。
RAID 5的读写性能较高，并且具有冗余备份功能。
然而，当多个磁盘损坏时，数据恢复的时间和复杂度较高。
4. RAID 6：双分布式奇偶校验（Double Distributed Parity）RAID 6是在RAID 5的基础上增加了第二个奇偶校验位，提高了数据的冗余备份能力。
RAID 6可以同时容忍两个磁盘的损坏，提供了更高的数据可靠性。
三. RAID的优缺点RAID技术具有以下优点：1. 提高数据的读写性能：通过条带化技术，数据可以同时从多个磁盘读取或写入，提高了系统的读写性能。
RAID基础知识解析
RAID 制作
intel 目前主板使用的intel RAID 控制器 分别是 intel ICH5R、ICH6R、ICH7R南 桥芯片中集成的SATA RAID 控制器。主板型号对应有以下几种: 它们的BIOS设定和RAID BIOS界面也大致相同,只是所支持的RAID 模式稍 有不同，所以也一起来介绍了。 BIOS设定; 将On-Chip SATA 模式设定为 Enhanced Mode； 将On-Chip SATA Mode 设定为 RAID； 保存BIOS充启后，按Ctrl+I 进入RAID BIOS 创建RAID ； 确认创建； RAID 0模式下磁盘信息； Matrix RAID 模式下的磁盘信息（只有ICH6R、ICH7R能够组建Matrix RAID）； ICH5R（82801ER）与ICH6R（82801FR）软盘驱动加载； ICH7R 软盘驱动加载； 组建成功Matrix RAID后，在安装程序中识别出的磁盘容量； 操作系统成功安装完成即制作完成。
10
RAID的分类
RAID 0+1
1、RAID10的情况 这种情况中,我们假设当DISK0损坏时，在剩下的3块盘中，只 有当DISK1一个盘发生故障时，才会导致整个RAID失效，我们 可简单计算故障率为1/3。
2、RAID01的情况 这种情况下，我们仍然假设DISK0损坏，这时左边的条带将无 法读取。在剩下的3块盘中，只要DISK2，DISK3两个盘中任 何一个损坏，都会导致整个RAID失效，我们可简单计算故障 率为2/3。
8
RAID的分类
A1
RAID 1
A2 A3
A4
Raid1
A1
A1
A2
A2
A3
A3
RAID系列技术详解
RAID系列技术详解1、RAID 0 RAID 0是把n个物理磁盘虚拟成⼀个逻辑磁盘，即形成RAID 0的各个物理磁盘会组成⼀个逻辑上连续，物理上也连续的虚拟磁盘。
⼀级磁盘控制器（指使⽤这个虚拟磁盘的控制器，如果某台主机使⽤配适卡链接外部盘阵，则指的就是主机上的磁盘控制器）对这个虚拟磁盘发出的指令，都被RAID控制器收到并分析处理，根据Block映射关系算法公式转换成对组成RAID0的各个物理盘的真实物理磁盘IO请求指令，收集或写⼊数据之后，再提交给主机磁盘控制器。
RAID 0也称为条带化存储，它代表了所有RAID级别中最⾼的存储性能。
⽆数据校验，下⾯分析从上到下访问RAID 0磁盘的过程。
假如某⼀时刻，主机控制器发出指令：读取初始扇区10000长度128 RAID控制器接收到这个指令之后，⽴即进⾏计算，根据对应公式算出10000号逻辑扇区所对应的物理磁盘的扇区号，然后依次算出逻辑上连续的下128个扇区所在物理磁盘的扇区号。
分别向对应这些扇区的磁盘再次发出指令。
这次是真是的读取数据了，磁盘接受到指令，各⾃将数据提交给RAID控制器，经过控制器在Cache中的组合，再提交给主机控制器。
经过以上过程，发现如果这128个扇区都落在同⼀个Segment中的话，也就是说条带深度容量⼤于128个扇区的容量（64KB），则这次IO就只能真实地从这⼀块物理盘上读取，性能和单盘相⽐会减慢，因为没有任何优化，反⽽还增加了RAID控制器额外的计算开销。
所以，在某种特定条件下要提升性能，让⼀个IO尽量扩散到多块物理盘上，就要减⼩条带深度。
在磁盘数量不变的条件下，也就是减⼩条带⼤⼩（Stripe SIZE，也就是条带长度），让这个IO的数据被控制器分割，同时放满⼀个条带的第⼀个Segment、第⼆个Segment等，以此类推，这样就能极⼤地占⽤多块物理盘。
所以RAID 0要提升性能，条带做的越⼩越好。
但是有⼀个⽭盾出现了，就是条带太⼩，导致并发IO⼏率降低，因为如果条带太⼩，则每次IO⼀定会占⽤⼤部分物理盘，队列中的IO就只能等待这次IO结束后才能使⽤物理盘，⽽条带太⼤，⼜不能充分提⾼传输速度。
存储服务器基础知识
存储服务器基础知识概述：存储服务器是一种用于存储和管理数据的设备，它提供了高容量、高可靠性和高性能的数据存储能力。
本文将介绍存储服务器的基础知识，包括其工作原理、存储技术、常见的存储协议等。
一、存储服务器的工作原理存储服务器通过硬盘阵列、存储控制器和网络连接等组件实现数据的存取和管理。
其工作原理如下：1. 硬盘阵列（RAID）：存储服务器通常采用RAID技术，将多个硬盘组合成一个逻辑磁盘组，在数据存储和读取时提供冗余和性能优化。
2. 存储控制器：存储控制器是存储服务器的核心组件，负责管理硬盘阵列、处理数据读写请求，并提供高可靠性和高性能的存储服务。
3. 网络连接：存储服务器通过网络连接与客户端或其他存储设备通信，支持各种存储协议。
二、存储技术存储服务器采用多种存储技术，以满足不同的存储需求。
以下是几种常见的存储技术：1. 磁盘存储：存储服务器使用硬盘作为主要的存储介质，提供高容量、高性能、可靠性。
硬盘可以分为机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）两种类型，HDD适用于大容量存储，而SSD适用于高性能存储。
2. 网络存储：存储服务器通过网络连接提供存储服务，包括网络附加存储（NAS）和存储区域网络（SAN）两种模式。
NAS通过文件共享协议（如NFS和SMB）提供文件级别的存储服务，而SAN基于块级别的存储协议（如FC和iSCSI）提供更高性能的存储服务。
3. 对象存储：对象存储是一种新型的存储技术，将数据作为对象进行管理，适应了大规模、分布式存储的需求。
对象存储通过访问对象的唯一标识符进行数据的读写操作，具有高扩展性、可靠性和低成本的特点。
三、存储协议存储服务器支持多种存储协议，用于与客户端或其他存储设备进行通信。
以下是几种常见的存储协议：1. NFS（网络文件系统）：NFS是一种文件级别的存储协议，用于在网络上共享文件。
它提供了简单的访问控制和文件锁定机制，适用于共享文件的存储场景。
2. SMB（服务器消息块）：SMB也是一种文件级别的存储协议，常用于Windows操作系统。
磁盘阵列基本原理
磁盘阵列基本原理磁盘阵列（RAID）是一种通过将多个磁盘驱动器组合在一起来提供更高性能、更大存储容量和更高容错能力的技术。
它通过将数据分散存储在多个磁盘上，以实现更快的数据读写速度和更好的数据冗余保护。
RAID技术有多种级别，每种级别都有其独特的数据分布和冗余机制。
下面将介绍几种常见的RAID级别及其基本原理。
1. RAID 0：RAID 0是一种条带化（striping）技术，它将数据分散存储在多个磁盘上，从而提高数据读写速度。
数据被分成块，并按顺序写入不同的磁盘。
当读取数据时，多个磁盘可以同时工作，从而提供更高的吞吐量。
然而，RAID 0没有冗余机制，如果其中一个磁盘故障，所有数据都将丢失。
2. RAID 1：RAID 1是一种镜像（mirroring）技术，它将数据同时写入两个磁盘，从而实现数据的冗余备份。
当其中一个磁盘故障时，另一个磁盘仍然可以提供数据访问。
RAID 1提供了很高的数据可靠性，但存储容量利用率较低，因为每一个数据都需要在两个磁盘上存储一份。
3. RAID 5：RAID 5是一种条带化和分布式奇偶校验（distributed parity）技术的组合。
它将数据和奇偶校验信息分别存储在多个磁盘上，以提供更高的数据读写速度和冗余保护。
奇偶校验信息用于恢复故障磁盘上的数据。
RAID 5至少需要三个磁盘，其中一个磁盘用于存储奇偶校验信息。
当其中一个磁盘故障时，系统可以通过奇偶校验信息计算出丢失的数据。
4. RAID 6：RAID 6是在RAID 5的基础上增加了第二个奇偶校验信息。
它需要至少四个磁盘，并可以容忍两个磁盘的故障。
RAID 6提供了更高的容错能力，但相应地增加了存储开消。
5. RAID 10：RAID 10是RAID 1和RAID 0的组合。
它将数据分散存储在多个磁盘上，并通过镜像技术实现数据的冗余备份。
RAID 10提供了更高的数据读写速度和数据可靠性，但需要至少四个磁盘，且存储容量利用率较低。
RAID的基本知识
RAID的基本知识
本文介绍RAID相关的一些基本知识。
一、RAID基本知识
磁盘阵列就是我们平常说的RAID，全称是“廉价的冗余磁盘阵列”。
主要RAID类型有RAID0，RAID1，RAID1+0，RAID5，RAID6，下面分别介绍。
RAID0：磁盘合并
将多个硬盘合并成一个大硬盘，提高硬盘的写功能。
RAID1：磁盘镜像
将一块（组）硬盘作为另一块（组）硬盘的镜像，同步写操作，牺牲50%的写功能，提高数据的安全性。
RAID1+0：镜像+合并
RAID5：奇偶校验
拿一块硬盘做奇偶校验，牺牲1块硬盘的写功能，可以坏1块硬盘，提高了数据的安全性。
RAID6：增强奇偶校验
牺牲2块硬盘的写功能，可以坏2块硬盘，提高了数据的安全性。
二、RAID故障解决
1、RAID卡坏了
RAID卡的信息应该是同时保存在RAID卡和硬盘中，所以RAID卡坏了后，换一个同型号的RAID卡，所有的阵列配置信息都在。
用同一型号的RAID卡来恢复RAID，我们在镇江机房实践成功过。
2、硬盘坏了
好的RAID卡，它的驱动里面有监控软件，可以在系统下监控并发现哪块盘坏了。
以前我们无法监控时，从盘镜像盘坏了，我们无法知道，直到主盘也坏了，我们才发现，这时候想要恢复数据，但两块盘都坏了，于是，数据损失了。
三、RAID FAQ
1、从RAID1组里面拿出一块硬盘，在别的机器上是否能读出？
答：1）能看到盘，但读不出数据；2）可以直接读数据；3）连盘都看不到。
RAID技术基础知识课件
操作数1 假 假 真 真
操作数2 假 真 假 真
XOR结果 假 真 真 假
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12
热备和热换
• 热备是指在不干扰当前系统的正常使用的 情况下，用系统中另外一个正常的备用磁 盘顶替失效磁盘
• 热换是指在不影响系统正常运转的情况下， 用正常的磁盘物理替换RAID阵列中的失效 磁盘
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磁盘3 数据1c
P2 Q3 数据4j 数据5n
磁盘4 P1 Q2
数据3h 数据4k 数据5o
磁盘5 Q1
数据2f 数据3i 数据4l
P5
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28
RAID6 DP
• RAID6 DP中的DP指Double Parity，它在RAID4 的基础上不仅有行的校验，还增加了一个用来 存放斜向校验信息的磁盘
D0
D1
D2
D3
D4
D5 D6
D0
D1
D2
D3
条带0
D7
D4
D5
D6
D7
条带1
D8
D8
D9
D10
D11
条带2
D9
D10
D11
物理磁盘0 物理磁盘1 物理磁盘2 物理磁盘3
…..
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16
RAID0的特性
所需成员磁盘数 优点 缺点
适用领域
2个或更多，最低为2个 极高的磁盘读写效率
不存在校验，不会占用太多CPU资源 设计、使用和配置比较简单
学习交流PPT
8
镜像冗余的概念
• 镜像冗余使用了磁盘镜像技术 • 磁盘镜像是一个简单的设备虚拟化技术，
每个I/O操作都会在两个磁盘上执行，两 个磁盘看起来就像一个磁盘一样 • 镜像冗余可以提高磁盘的读性能
raid介绍简单易懂
raid介绍简单易懂RAID（冗余阵列独立磁盘，Redundant Array of Independent Disks）是一种通过将多个硬盘组合在一起的技术，以提高数据存储性能、可靠性和/或容量。
RAID 技术通过在多个硬盘之间分配数据和/或进行冗余备份来实现这些目标。
以下是几种常见的 RAID 级别，每个级别都有不同的工作原理和适用场景：1. RAID 0 - 带条带化（Striping）：•工作原理：数据被分割成小块，然后分别写入多个硬盘。
提高读写性能，但不提供冗余，一块硬盘故障会导致数据丢失。
•适用场景：对性能要求高，对数据冗余要求不高的场景，如临时数据存储。
2. RAID 1 - 镜像（Mirroring）：•工作原理：数据同时写入两块硬盘，实现数据冗余。
如果一块硬盘故障，另一块硬盘仍然可用。
•适用场景：对数据冗余和可靠性要求高的场景，如关键数据存储。
3. RAID 5 - 带分布式奇偶校验（Striping with Distributed Parity）：•工作原理：将数据分割成块并分别写入多个硬盘，同时每个块的奇偶校验信息分布在其他硬盘上。
提高性能和数据冗余。
•适用场景：对性能和冗余兼顾的场景，如文件服务器。
4. RAID 6 - 带双分布式奇偶校验（Striping with Dual Distributed Parity）：•工作原理：类似 RAID 5，但使用两个奇偶校验块。
可以容忍两块硬盘同时故障。
•适用场景：对冗余容错性要求极高的场景，如大容量磁盘阵列。
5. RAID 10 - RAID 1+0：•工作原理：将多块硬盘分为两组，每组实施 RAID 1 镜像，然后通过 RAID 0 带条带化。
兼具高性能和高冗余。
•适用场景：对性能和冗余兼顾的场景，如数据库服务器。
RAID 技术可以根据需求进行组合或选择，以满足不同的存储需求。
选择合适的 RAID 级别需要综合考虑性能、可靠性、成本和数据冗余等因素。
磁盘阵列系统
1
目录
一、磁盘阵列基础知识
二、RAID基础知识 三、DAS、SAN、NAS等存储方式介绍
2
磁盘阵列基础
第一部分 磁盘阵列基础知识
3
磁盘阵列的定义
定义：
磁盘阵列将多个磁盘组成一个阵列，并视为单一的虚拟磁盘， 此虚拟磁盘被操作系统当做是一个硬盘。
4
磁盘阵列的优点
• • • • •
12
RAID 0+1
RAID 0+1：RAID0与RAID1的结合体。这种配置方式综合了带区集和镜像 的优势，所以被称为RAID 0+1。 • 把RAID0和RAID1技术结合起来，数据除分布在多个盘上外，每个盘都 有其物理镜像盘，提供全冗余能力，允许一个以下磁盘故障，而不影 响数据可用性，并具有快速读/写能力。RAID0+1要在磁盘镜像中建立 带区集至少4个硬盘。
• Enclosure Spare 机框热备：针对盘柜，只会作用于该磁盘所在盘柜， 当该磁盘所在盘柜中RIAD组故障才进行恢复
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RAID的实现方式
实现RAID的方式：软件方式、硬件方式（RAID卡，包含CPU芯片、ROM、 内存及相应接口）
软件方式 • RAID需要在操作系统 中运行，系统盘不在 RAID中 • 占用过多的系统资源
硬件方式
• RAID卡可以实现多个磁盘同时 传输，并在逻辑上将这些磁盘 划成一体磁盘，读写速度上大 大提高。 • RAID卡在芯片上实现RAID算法， 提供磁盘的容错功能
22
RAID卡
• RAID卡：通过主板上的SCSI控制器来管理硬盘，RAID卡不集成SCSI控 制器为零通道卡。集成了SCSI控制器的，根据SCSI控制器的通道数， 分单通道卡，双通道卡。 • HBA卡Host Bus Adaptor： 主机总线适配卡，是服务器内部I/O通道与 存储系统I/O通道之间的物理连接接口。功能类似网卡，是计算机内部 总线与存储系统的桥梁。 • 常用协议：IDE、SCSI、光纤通道。选择类型是由磁盘所支持的协议决 定的。
RAID技术介绍
RAID技术介绍
RAID，即Redundant Array of Inexpensive Disks，即廉价磁盘阵
列冗余技术，是一种使用多个物理硬盘构建虚拟硬盘的技术，其主要目的
在于提高存储系统的可靠性和性能。
RAID是一种硬盘阵列技术，它通过把多个物理硬盘合并成一个虚拟
的磁盘阵列来实现磁盘阵列技术的性能和可靠性，以提高系统的可用性、
容量和吞吐量。
硬盘阵列可以显著提高性能，使系统可以顺利处理更多的
I/O请求，也可以提供更高的数据冗余，从而确保数据的完整性和可靠性。
RAID技术使用RAID级别来描述不同的RAID配置，主要有
RAID0,RAID1,RAID5,RAID6和RAID10,RAID50和RAID60等等。
RAID0是把
几块物理硬盘组成一个虚拟硬盘，它可以拆分大文件并分配到各个硬盘上，从而加快文件读写速度，但不提供数据容错能力。
RAID1把两块硬盘分成
两组，每组之间互相镜像，从而实现数据镜像备份，可提高数据的安全性，但不具有性能优势。
RAID5把多块硬盘组成一个虚拟磁盘，数据项将数据
和校验数据分别存放于不同的磁盘上，因此拥有较高的数据容错能力，可
提高性能，但硬盘容量利用率略低于其他RAID级别。
RAID6则和RAID5
类似，但它使用了两组校验数据，可提高可靠性，但也会增加硬盘的使用
成本。
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13
目录
RAID的基本概念 RAID级别 RAID的实现方式和运行状态
RAID级别
组成RAID阵列的不同方式称为RAID级别 不同的RAID级别
不同的存储性能 不同的数据可靠性 不同的存储成本
15
RAID0的工作原理
RAID0是以条带的形式将数据均匀分布 在阵列的各个磁盘上
D14 D15 P31 磁盘3 磁盘4 磁盘5
条带3
D12
D13
…..
34
RAID50的特性
所需成员磁盘数 优点 缺点
适用领域
6个或更多，最低为6个
比RAID5有更好的读性能 比相同容量的RAID5重建时间更短
可以容许N个磁盘同时失效
设计复杂，比较难实现 同一个RAID5组内的两个磁盘失效会导致整个阵
常用的RAID6技术:
RAID6 P＋Q RAID6 DP
27
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
磁盘1 数据1a 数据2d 数据3g
P4 Q5
磁盘2 数据1b 数据2e
无冗余，不能用于对数据安全性要求高的环境
视频生成和编辑、图像编辑 其他需要大的传输带宽的操作
17
RAID1的工作原理
RAID1以镜像为冗余方式，对虚拟磁盘 上的数据做多份拷贝，放在成员磁盘上
D0
D1
D0
D0
D2
D1
D1
5
D2
D2
D3
D3
D3
….
物理磁盘0
物理磁盘1
RAID4的校验较为迅速，可以获得相对 于RAID3更高的读取速度，但写入速度 极差，控制器的设计更加复杂
24
RAID5的工作原理
RAID5采用独立存取的阵列方式，校验 信息被均匀的分散到阵列的各个磁盘上
D0
D1
D2
D3
D4
D5 D6
D0
D1
D2
P0
条带0
D7
D3
D4
重点介绍
RAID 10 RAID 50
31
RAID10的工作原理
RAID10结合RAID1和RAID0，先镜像， 再条带化
D0
D1
D2
D3
D4
D5 D6
D0
D0
D1
D1
条带0
D7
D2
D2
D3
D3
条带1
D8
D4
D4
D5
D5
条带2
D9 D10
D6
D6
D7
D7
条带3
D0
D1
D00
D01
D02
P0
D10
D11
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱD12
P1
D2
D20
D21
D22
P2
D30
D31
D32
P3
D3 物理磁盘0 物理磁盘1 物理磁盘2 校验磁盘3
….
21
RAID3的特性
所需成员磁盘数 优点 缺点
适用领域
3个或更多，最低为3个
读写性能都比较好 当有磁盘损坏时，对整体吞吐量影响较小
18
RAID1的特性
所需成员磁盘数 优点
缺点 适用领域
2N个，（N≥1），最低为2个 具有100％数据冗余，提供最高的数据安全保障
理论上可以实现2倍的读取效率 设计和使用比较简单
开销大，空间利用率只有50％ 在写性能方面提升不大
财务、金融等高可用、高安全的数据存储环境
19
RAID2
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3h 数据4k 数据5o
磁盘5 Q1
数据2f 数据3i 数据4l
P5
28
RAID6 DP
RAID6 DP中的DP指Double Parity，它在 RAID4的基础上不仅有行的校验，还增加了 一个用来存放斜向校验信息的磁盘
减少了开销
控制器设计复杂 采用并行存取方式，主轴同步时吞吐量没有提高
校验磁盘的写性能有瓶颈
视频生成和图像、视频编辑等 需要高吞吐量的应用环境
22
RAID4的工作原理
在RAID4中，数据被分为更大的块并行 传输到各个成员磁盘上，同时计算XOR 校验数据存放到专用的校验磁盘上
采用校验冗余
把数据分散为位或块，加入汉明码，间隔写 入到磁盘阵列的每个磁盘中
在成员磁盘上的地址都一样
采用了并行存取方式 花费大，成本昂贵
20
RAID3的工作原理
在RAID3中，数据块被分为更小的块并 行传输到各个成员磁盘上，同时计算 XOR校验数据存放到专用的校验磁盘上
5
RAID的优势
RAID在容量和管理上的优势
易于灵活的进行容量扩展 “虚拟化”使可管理性极大的增强
RAID在性能上的优势
“磁盘分块”技术带来性能的提高
RAID在可靠性和可用性上的优势
通过冗余技术和热备、热换提升了可靠性
6
RAID组织数据的基本方式
磁盘容量的 50％
RAID3 专用奇偶
位条带 有
奇偶校验 有 高
最低 低
3个或更多
磁盘容量 的（N-1）
/N
RAID5 分布奇偶位
条带 有
奇偶校验 有 高 低 低
3个或更多
磁盘容量的 （N-1）/N
RAID10 镜像阵列条
带 有 镜像 有 中间 中间 中间 4个或2N （N≥2）
磁盘容量的 50％
8
镜像冗余的概念
镜像冗余使用了磁盘镜像技术 磁盘镜像是一个简单的设备虚拟化技术，
每个I/O操作都会在两个磁盘上执行，两 个磁盘看起来就像一个磁盘一样 镜像冗余可以提高磁盘的读性能
9
镜像冗余的实现方式
文件系统 卷管理器 设备驱动程序 系统总线 主机I/O控制器 I/O总线 子系统
D11
物理磁盘0 物理磁盘1
物理磁盘2 物理磁盘3
…..
32
RAID10的特性
所需成员磁盘数 优点
缺点 适用领域
2N个，（N≥2），最低为4个 读性能很高 写性能比较好
数据安全性好，允许同时有N个磁盘失效
空间利用率只有50％ 开销大
多用于要求高可用性和高安全性的数据库应用
数据磁盘 1
数据a
数据磁盘 2
数据b
数据磁盘 3
数据c
数据磁盘 4
数据d
横向校验 磁盘
P1
斜向校验 磁盘
DP1
数据e
数据f
数据g
数据h
P2
DP2
数据i
数据j
数据k
数据l
P3
DP3
数据m
数据n
数据o
数据p
P4
DP4
DP5
29
RAID7
RAID7是一种新的RAID标准，它与以前 见到的RAID级别有明显的区别，可以理 解成一个独立的“存储计算机”
目录
RAID的基本概念 RAID级别 RAID的实现方式和运行状态
RAID的定义
RAID的全称
廉价磁盘冗余阵列（Redundant Array of Inexpensive Disks）
RAID的定义
多个独立的物理硬盘按照不同的方式组合起来， 形成一个虚拟的硬盘
36
思考题
常用RAID级别中：
哪种RAID级别性能最好？ 哪种RAID级别冗余程度最高？ 相同可用容量下，哪种RAID级别开销最高？
37
解答
常用RAID级别中：
RAID0的性能最好； RAID1的冗余程度最高； 相同可用容量下，RAID1和RAID 10的开销最高。
40
RAID的运行状态
建立（Create） 正常（Normal） 降级/临界（Degrade/Critical） 重建（Rebuild/Recover） 重构（Reconstruct） 失效（Failed）
分区0
分块 分块 分块 分区1
磁盘1
分区0
分块 分块 分块 分区1
磁盘2
分区0
分块 分块 分块 分区1
磁盘3
分块 分块 分块
分区0
条带1 条带2 条带3
磁盘4
7
RAID存取数据的基本方式
并行存取方式
适用于大型的、以长时间顺序访问数据为特征的 应用
独立存取方式
适用于数据存取频繁，每笔存取数据量较小的应 用
操作数1 假 假 真 真
操作数2 假 真 假 真
XOR结果 假 真 真 假
12
热备和热换
热备是指在不干扰当前系统的正常使用 的情况下，用系统中另外一个正常的备 用磁盘顶替失效磁盘
热换是指在不影响系统正常运转的情况 下，用正常的磁盘物理替换RAID阵列中 的失效磁盘
控制器设计复杂 磁盘重建的过程比较复杂
文件服务器、Email服务器、Web服务器等环境 数据库应用
26
RAID6
RAID6是指带有两种分布存储的检验信 息的磁盘阵列，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，使用了二种奇偶校验方法，需要N+2 个磁盘