《大型网站技术架构核心原理与案例分析》读书笔记之RAID技术

        RAID(廉价磁盘冗余阵列)技术主要是为了改善磁盘的访问延迟,增强磁盘的可用性和容错能力。目前服务器级别的计算机都支持插入多块磁盘(8块或者更多),通过使用RAID技术,实现数据在多块磁盘上的并发读写和数据备份。

        假设服务器有N块磁盘。

        RAID0

        数据在从内存缓冲区写入磁盘时,根据磁盘数量将数据分成N份,这些数据同时并发写入N块磁盘,使得数据整体写入速度是一块磁盘的N倍。读取时也一样,因此RAID0具有极快的数据读写速度,但是RAID0不做数据备份,N块磁盘中只要有一块损坏,数据完整性就被破坏,所有磁盘的数据都会损坏。

        RAID1

        数据在写入磁盘时,将一份数据同时写入两块磁盘,这样任何一块磁盘损坏都不会导致数据丢失,插入一块新磁盘就可以通过复制数据的方式自动修复,具有极高的可靠性。

        RAID10

        结合RAID0和RAID1两种方案,将所有磁盘平均分成两份,数据同时在两份磁盘写入,相当于RAID1,但是在每一份磁盘里面的N/2块磁盘上,利用RAID0技术读写,既提高可靠性又改善性能,不过RAID10的磁盘利用率较低,有一半的磁盘用来写备份数据。

        RAID3

        一般情况下,一台服务器不会出现同时损坏两块磁盘的情况,在只损坏一块磁盘的情况下,如果能利用其它磁盘的数据恢复损坏磁盘的数据,这样在保证可靠性和性能的同时,磁盘利用率也得到大幅提升。

        在数据写入磁盘的时候,将数据分成N-1份,并发写入N-1份块磁盘,并在第N块磁盘记录校验数据,任何一块磁盘损坏(包括校验数据磁盘),都可以利用其它(N-1)块磁盘的数据恢复。

        但是在数据修改较多的场景中,修改任何磁盘数据都会导致第N块磁盘重写校验数据,频繁写入的后果是第N块磁盘比其他磁盘更容易损坏,需要频繁更换,所以RAID3很少在实践中使用。

        RAID5

        相比RAID3,方案RAID5被更多的使用。

        RAID5和RAID3很相似,但是校验数据不是写入到第N块磁盘,而是螺旋式的写入所有磁盘中。这样校验数据的修改也被平均到所有磁盘上,避免RAID3频繁写坏一块磁盘的情况。

        RAID6

        如果数据需要很高的可靠性,在出现同时损坏两块磁盘的情况下(或者运维管理水平比较落后,坏了一块磁盘但是迟迟没有更换,导致又坏了一块),仍然需要修复数据,这时候可以使用RAID6。

        RAID6和RAID5很相似,但是数据只写入N-2块磁盘,并螺旋式地在两块磁盘中写入校验信息(使用不同算法生成)。

        在相同磁盘数目(N)的情况下,各种RAID技术的比较如下表:

        

        RAID技术可以通过硬件实现,比如专用的RAID卡或者主板直接支持,也可以通过软件实现。RAID技术在传统关系数据库及文件系统中应用比较广泛,但是在大型网站比较喜欢用NoSql,以及分布式文件系统,RAID技术却遭到冷落。

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