RAIDディスクアレイコンセプト|理念|コントラスト - フル統合

序文:この記事では、RAIDディスクアレイ上の多数の記事から進化したブログを終えている〜あなたの先輩に感謝

 

RAIDとは何ですか?

  RAID(独立ディスクの冗長アレイ)一般的に呼ばれる、独立ディスクの冗長アレイであるディスクアレイ手短に言えば、RAIDは、それによって、単一のディスク・ストレージとデータの冗長性技術より高い性能を提供する、ディスクサブシステム内の独立した高性能複数のディスクドライブから構成される。

         

RAIDカテゴリ

標準レベル、非標準およびネストされた(合成)レベルのレベル:RAIDレベルは、次の3つのカテゴリに分けることができます。標準のRAIDレベルはRAID 0〜6年生7、最も一般的に使用されている0,1,5

実装の観点からは、RAIDは、ソフトウェアRAID、ハードウェアRAIDとハードとソフトのハイブリッドRAID 3つに分割されています。

  •  ソフトウェアRAID:使用のRAID機能は、ホストベースのソフトウェアを提供しては、オペレーティングシステムレベルで実装されています。ソフトウェアRAIDは、システムのパフォーマンスに影響を与える、とRAIDレベルをサポートすることができます。ハードウェアRAID、低コストかつシンプルで直感的な利点を持つソフトウェアRAIDに比べて。
  •  ハードウェアRAIDは:ハードウェアベースのRAIDとホストベースのハードウェアRAIDアレイを含みます。これは、特別なRAID制御/処理チップとI / Oバッファおよびアレイ処理チップ、ないCPUリソースが、高コストを装備します。
  •  ハードおよびソフトRAID混合する:RAIDコントローラ/プロセッサチップを含むが、I / O処理チップ、CPUやドライバの欠如は、ソフトとハードのRAID RAID間の性能とコストを達成する必要があります。

 

RAID原理

  RAID二つの重要な目的は、データの信頼性およびI / Oのパフォーマンスを向上させることです。

  1. 信頼性ディスクアレイは、データは別のディスクのように、複数のディスクに分散するが、コンピュータシステムのため。同じデータが複数のディスクに書き込まれることにより、冗長性(典型的には、ミラーリングなど)が得られる、チェックデータを計算又は単一のディスクは、データの損失を引き起こさない保証ブロックを失敗したときにアレイに書き込みます。いくつかのRAIDレベルは、RAID6、2枚のディスクなど多くの同時障害が、同時に損傷することができます。新しいディスクに障害が発生したディスクを交換するために、このような冗長化メカニズム、自動的にデータの一貫性と整合性を確保するために、残りのデータや失われたデータディスクのパリティデータの再構築に基づいてRAIDで。
  2. I / OパフォーマンスRAIDの異なるデータ記憶ディスクの複数の分散、同時読み取りおよび単一のディスクよりもはるかに優れていることがデータを書き込み、重合は、より高いI / O帯域幅をすることができます。もちろん、すべてのディスクアレイは、より高い信頼性とパフォーマンスのためのスペースを犠牲にする、使用可能な合計ディスク・ストレージ・スペースを削減します。

 

  ミラーリング(ミラーリング)、データスライス(データストリップ)とパリティデータ(データパリティ):三つの主要なRAID主要な概念と技術があります。

  1. ミラー複数のディスクにデータをコピーする、一つは、信頼性を向上させることができ、一方、パフォーマンスを向上させるために、リードからのリードデータの2つ以上のコピーによって複雑にすることができます。明らかに、より多くの時間がかかるが必要とするデータが適切に複数のディスクに書き込まれていることを確認するために、少し低めにパフォーマンスを書くミラー。
  2. データストライピング複数の異なるディスクに格納されたデータの断片は、一緒に複数のデータの断片は、それがパフォーマンス上の理由から、通常は、複数のコピーが異なるミラーデータの完全なコピーを形成します。データへのアクセスは、同時に非常に実質的なI / O性能を得るために、ディスクの読み取りおよび書き込み操作に異なるデータ内に配置することができる場合、データストリップ、粒子サイズを大きく並行性を有します。
  3. データ検証エラー検出および修復データのための冗長データを使用して、冗長ハミングコードデータは、一般に、XOR演算が得られる計算するために、他のアルゴリズムが使用されます。チェック機能を使用して、非常に信頼性、堅牢性およびフォールトトレラントディスクアレイを向上させることができます。しかし、計算して比較するのに必要なデータは、チェックサム、複数のデータを読み取り、システムのパフォーマンスに影響を与えます。

 

  異なるRAIDレベルは、様々なデータの信頼性、可用性、およびI / O性能を得るために、上記3つの技術の1つ以上を使用します。RAIDのRAID(あるいは新しいレベルやタイプ)を使用し、デザインや前提、信頼性、性能とコストのトレードオフの選択肢を総合的に評価のシステム要件の合理的な選択の深い理解する必要があるもののモデルについて

 

主な参照:

https://www.sohu.com/a/226786837_100128442  またはhttp://www.360doc.com/content/18/0512/11/37015604_753316374.shtml  (私が見た中で最も包括的であるディスクアレイ、上、最高記事!)

 https://baike.baidu.com/item/%E7%A3%81%E7%9B%98%E9%98%B5%E5%88%97/1149823?fr=aladdin  (Baiduの百科事典:ディスクアレイ)

==========================分割ライン====================== ======

共通基準のRAID

PS:赤いマークRAIDでは、より一般的に、つまり、RAID 0,1,5,10を使用しています

RAID 0(ストライプ、ストライプ)

  連続n個のデータをハードディスクへのアクセスを分散させました。バス帯域幅の完全な使用は、著しく全体的なディスクアクセス性能を向上させるように、データ要求は、並列n個のディスクで実行されてもよいです。理論的な単一のディスク・ストレージ・速度はn倍(ただしによるバス帯域幅のような様々な要因により、実際の性能は理論値よりも低い)であります

ディスクの必要数:> = 2

実容量:N *分(注意:。Nはハードディスクの数であり、minはディスクの以下の最小容量です)

なし:フォールトトレランス。いずれかのディスク障害は、すべてのデータが回復不能が発生します。

特徴:読み、RAIDレベル最高、ハードディスクの最大利用(100%)のパフォーマンスを書きます。しかし、最も安全。

   

 

RAID 1(ミラーリング、ミラー)

  ブロックN(典型的にはn = 2)は、データの冗長性のためにハードディスクの鏡像です。ハードディスクが故障した場合は、新しいドライブ(> =元ハードディスク容量)を入れて、組換えは、自動的にデータのRAIDモードを回復します。元のデータがビジー状態である場合には、データがミラーリングされたコピーから直接読み取ることができますので、RAID 1を読み取りパフォーマンスを向上させることができます。

ディスクの必要数:> = 2

実際の容量:1 *分

フォールトトレランス:はい、最大のn-1ドライブ悪いです

特徴:最高の単位コスト、最高のフォールトトレランスを提供しますが、小さい容量のハードディスクが実際に利用可能である、最低のディスク使用率(1 / n)とします。

   

 

RAID 2(ハミングコードディスクアレイ)

  デザインのアイデアは、データの冗長性のためのハミングコードパリティを使用することです。大きなデータ幅、高い収納スペースの利用だけでなく、よりを必要なディスクの数。自分の誤り訂正能力を持っている、しかし、ハミングコードデータの冗長性の費用は、実際にはRAID 2はので、データの再構築は、非常に時間がかかり、高すぎるほとんど使用されません

 

RAID3(専用パリティストライプ)

  専用パリティディスク使用ディスク(パリティディスク)、データディスク、各データディスクへのデータビットのバイトインターリーブ方式として、残りのディスク。RAID3のディスクは、XORパリティ、ディスクに書き込まれたパリティチェック値のためのディスク上の異なる領域で同じデータで、少なくとも三つが必要です。データがRAID3に書き込まれたとき、あなたはすべて同じストリップとチェック値を計算し、新たなパリティ値チェックディスクを書き込みしなければなりません。書き込みブロックを含む書き込み動作、ストリップを使用してデータ・ブロックを読み出す、チェックサム値を計算し、値および他のオペレーティングシステムのオーバーヘッドをチェック書き込み、低性能非常に大きいです。

ディスクの必要数:> = 3

実容量:ディスク使用率(N-1)/ N

フォールトトレランス:あり

特徴:読むと、完全な一貫性のあるパフォーマンスのRAID 0、それはまた、フォールトトレランスを提供します。しかし、大きなオーバーヘッドを書きます。ランダムデータの場合、パリティディスクは、パフォーマンスのボトルネックになるだろう。

   

 

RAID 4

  ほぼ同じ原理RAID4とRAID3。それは非常に優れた読み取り性能が、比較的貧弱な書き込みパフォーマンスを提供します。そして、メンバーディスクの数の増加に伴って、チェックディスクシステムのボトルネックはより顕著になります。実際には、ほとんど使用されません。

 

RAID 5(分散パリティストライプ)

  RAID 5是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID5不对存储的数据做备份,而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID 5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RAID 5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。

所需磁盘数:>=3

实际容量:(n-1)*min。磁盘利用率为(n-1)/n

容错能力:有,最多可坏1块硬盘

特点:写性能低,读性能高。利用奇偶校验进行冗余,可容错,安全性高。

   

 

RAID 6(带双重分散校验的数据条带)

  前面所述的各个 RAID 等级都只能保护因单个磁盘失效而造成的数据丢失。如果两个磁盘同时发生故障,数据将无法恢复。 RAID 6 引入双重校验的概念,它可以保护阵列中同时出现两个磁盘失效时,阵列仍能够继续工作,不会发生数据丢失。 RAID 6 等级是在 RAID 5 的基础上为了进一步增强数据保护而设计的一种 RAID 方式,它可以看作是一种扩展的 RAID 5 等级。

  RAID 6 不仅要支持数据的恢复,还要支持校验数据的恢复,因此实现代价很高,控制器的设计也比其他等级更复杂、更昂贵。 RAID 6 思想最常见的实现方式是采用两个独立的校验算法,假设称为 P 和 Q ,校验数据可以分别存储在两个不同的校验盘上,或者分散存储在所有成员磁盘中。当两个磁盘同时失效时,即可通过求解两元方程来重建两个磁盘上的数据。

  RAID 6 具有快速的读取性能、更高的容错能力。但是,它的成本要高于 RAID 5 许多,写性能也较差,并有设计和实施非常复杂。因此, RAID 6 很少得到实际应用,主要用于对数据安全等级要求非常高的场合。它一般是替代 RAID 10 方案的经济性选择。

所需磁盘数:>=4

实际容量:(n-2)*min。磁盘利用率为(n-2)/n

容错能力:有,最多可坏2块硬盘

特点:安全性非常高,主要用于对数据安全等级要求非常高的场合

   

========================分割线==========================

 

常用组合RAID

  标准RAID等级各有优势和不足。把多个RAID等级组合起来,实现优势互补,弥补相互的不足,从而达到在性能、数据安全性等指标上更高的RAID系统。当然,组合等级的实现成本一般都非常昂贵,只是在少数特定场合应用。

  实际得到较为广泛应用的只有RAID01和RAID10两个等级。RAID 10 和 RAID 01 的区别:

 参考:

https://wenku.baidu.com/view/e3f5569ab52acfc789ebc9c8.html (各种Raid区别与解释

 

RAID 10模式(镜像+条带)

  RAID 10 是 RAID 1 和 RAID 0 的组合体。RAID 10技术需要至少四块硬盘来组建,其中先分别两两制作成RAID 1磁盘阵列,以保证数据的安全性;然后再对两个RAID 1磁盘阵列实施RAID 0技术,进一步提高硬盘设备的读写速度。这样子从理论上讲,只要坏的不是同一组中的所有硬盘,那么最多可以损坏50%的硬盘设备而不丢失数据。由于RAID 10技术继承了RAID 0的高读写速度和RAID 1的数据安全性。

所需磁盘数:>=4 (偶数)

实际容量:(n/2)*min

容错能力:有,每个RAID 1组最多可坏1块硬盘

特点:兼顾性能和安全性,但磁盘利用率低(50%)

   

 

主要参考:

https://www.hack520.com/169.html(图文并茂 RAID 技术全解 – RAID0、RAID1、RAID5、RAID100……)

https://blog.csdn.net/weixin_38808609/article/details/81663621 (常见RAID的各级别的特性简介(RAID0、1、5、6、10))

http://www.05bk.com/68.html  (RAID技术讲解-RAID0、RAID1、RAID3、RAID5、RAID6、RAID10对比)

 

========================分割线==========================

常用RAID的对比

 (参考的图忘了出处,侵删~)

 

 ========================完结撒花==========================

おすすめ

転載: www.cnblogs.com/iouwenbo/p/11613867.html