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公眾號后臺想要瑞哥出一篇關于RAID級別的文章,此類文章公眾號直接發過,今天瑞哥再給大家普及一下。簡單來說,RAID通過將多個物理硬盤組合成一個邏輯單元,不僅能夠實現數據的加速訪問,還能根據不同的RAID級別提供不同程度的數據冗余保護,以應對硬盤故障等潛在風險。本文將深入淺出地介紹六種常見的RAID級別:0、1、5、6、10和50,幫助讀者理解它們的工作原理、特點以及適用場景,從而為您的數據存儲需求提供更加明智的選擇。
讓我們直接開始!
RAID(Redundant Array of Independent Disks,獨立磁盤冗余陣列)存儲是一種將多個獨立的物理磁盤組合在一起,形成一個邏輯上的單一存儲單元的技術。
通過這種技術,可以實現多種目標,如提高數據存儲的性能、增強數據的可靠性和容錯能力、增加存儲容量等。RAID 存儲根據不同的配置方式和功能特點,分為多個不同的級別,如常見的 0、1、5、6、10 和 50 等。
在性能方面,RAID 可以通過并行讀寫數據來提高數據傳輸速度。在可靠性上,通過數據冗余和備份機制,當部分磁盤出現故障時,能夠保證數據不丟失并維持系統的正常運行。
RAID(Redundant Arrays of Independent Disks,獨立磁盤冗余陣列)技術的歷史可以追溯到1987年,這一里程碑式的發明為數據存儲領域帶來了革命性的變革。
1987年,加州大學伯克利分校的計算機科學家David Patterson、Garth Gibson和Randy Katz在他們的研究論文中首次提出了RAID的概念。他們的初衷是為了解決當時個人電腦市場中的廉價驅動器性能問題,并希望通過配置冗余來提高陣列的可靠性。
1991年,RAID咨詢委員會(RAB)成立,致力于RAID技術的標準化工作。這一舉措為RAID技術的普及和應用奠定了堅實的基礎。
1993年,Storage Networking Industry Association(SNIA)成立了RAID專門興趣小組,進一步推動了RAID技術的標準化和發展。
隨著時間的推移,RAID技術不斷發展,出現了多種不同的RAID級別,包括RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10和RAID 50等。每種RAID級別都有其獨特的數據分布和冗余策略,以滿足不同應用場景的需求。
最初,RAID技術主要應用于服務器和高性能計算領域。然而,隨著硬盤價格的下降和RAID功能在主板上的集成,RAID技術也逐漸進入了個人電腦市場。現在,越來越多的個人電腦用戶開始采用RAID技術來提升數據存儲的可靠性和性能。
隨著云計算、大數據和人工智能等技術的快速發展,對數據存儲的需求也在不斷增加。RAID技術將繼續在數據存儲領域發揮重要作用,并不斷演進以適應新的應用場景和技術挑戰。
RAID 的工作原理較為復雜,一般記住三個關鍵詞即可:
在 RAID 0 級別中較為常見,它將數據分成多個小塊,然后依次分布存儲在不同的磁盤上。這樣一來,多個磁盤能夠同時進行讀寫操作,從而大幅提高了數據的傳輸速度,顯著提升了系統的性能。
RAID 1 是典型的鏡像模式,它將相同的數據同時寫入兩個或更多的磁盤中。這意味著如果其中一個磁盤出現故障,另一個磁盤上仍有完整的數據副本,從而保證了數據的安全性和可用性,但這種方式相對來說會犧牲一定的存儲容量。
例如在 RAID 5 和 RAID 6 中,數據和用于校驗的信息分散存儲在不同的磁盤上。當某個磁盤發生故障時,通過剩余磁盤上的數據和校驗信息,可以計算并恢復出故障磁盤中的數據,從而實現了容錯功能。
RAID 控制器或驅動程序在其中起到了至關重要的管理作用。它們負責協調磁盤之間的數據分配、讀寫操作以及故障處理等任務,確保整個 RAID 系統的穩定運行。
RAID 0,又稱條帶化(Striping),是 RAID 家族中最基礎的一種。它的主要目的是提升數據讀寫速度,但在數據安全性方面沒有任何保障。RAID 0 通過將數據分割成多個條帶(Stripes),并將這些條帶分別寫入不同的磁盤中,從而提高數據的讀寫速度。與其他 RAID 級別不同,RAID 0 并不提供數據冗余或錯誤校正機制,因此它無法提高數據的可靠性。
在 RAID 0 配置中,數據被分成小塊(稱為條帶),這些條帶按順序寫入不同的磁盤。例如,如果有兩個磁盤,數據塊 A 會寫入磁盤 1,數據塊 B 會寫入磁盤 2,接著數據塊 C 再寫入磁盤 1,如此循環。
條帶化是 RAID 0 的核心機制。通過將數據分成條帶并分布到多個磁盤上,可以同時進行多個讀寫操作,從而顯著提升數據傳輸速度。
假設有一個 RAID 0 陣列包含四個磁盤,每個條帶大小為 64KB。當一個 256KB 的文件寫入 RAID 0 陣列時,它將被分成四個條帶,分別寫入四個磁盤:
由于數據被分布在多個磁盤上,讀取和寫入操作可以并行進行,顯著提高了性能。
RAID 0 適用于對性能要求高,但對數據安全要求低的場景。以下是一些常見的應用場景:
雖然 RAID 0 不提供數據冗余,但日常的維護和監控仍然非常重要。以下是一些建議:
記憶小技巧:RAID 0 通過條帶化技術顯著提高了數據讀寫速度,適用于對性能要求高但對數據安全要求低的場景。然而,由于缺乏數據冗余和錯誤校正機制,RAID 0 無法提供數據保護,使用者必須重視數據備份和硬盤監控。通過正確配置和維護,RAID 0 可以成為高性能存儲解決方案的有力工具。
RAID 1,也稱為鏡像(Mirroring),是一種提供高數據冗余和可靠性的 RAID 級別。RAID 1 通過將相同的數據寫入兩個或多個磁盤,確保數據在一個磁盤發生故障時仍然可以從另一個磁盤恢復。RAID 1 的主要目的是提供數據冗余和可靠性。它通過將每個數據塊同時寫入兩個或多個磁盤,確保數據有多個副本。當其中一個磁盤出現故障時,另一個磁盤上的數據副本可以立即接管,從而避免數據丟失。
在 RAID 1 配置中,所有寫入操作都會同時進行在兩個或多個磁盤上。這意味著每個磁盤都有相同的數據副本,確保任何一個磁盤發生故障時,數據都可以從另一個磁盤上恢復。
鏡像是 RAID 1 的核心機制。通過將數據實時復制到多個磁盤,RAID 1 提供了高度的數據冗余。
假設有一個 RAID 1 陣列包含兩個磁盤。當一個文件被寫入 RAID 1 陣列時,它將同時寫入兩個磁盤:
由于兩個磁盤上都有相同的數據,當其中一個磁盤發生故障時,數據可以從另一個磁盤上恢復。
RAID 1 適用于對數據安全性要求高的場景。以下是一些常見的應用場景:
RAID 1 提供高數據冗余,但日常的維護和監控仍然非常重要。
記憶小技巧:RAID 1 通過鏡像技術提供了高數據冗余和可靠性,適用于對數據安全性要求高的場景。雖然 RAID 1 的寫性能稍低且存儲效率較低,但其簡單易用和高數據可靠性使其成為許多關鍵應用的理想選擇。通過正確配置和維護,RAID 1 可以為重要數據提供強有力的保護。
RAID 5 是一種常用的 RAID 級別,它在性能、存儲效率和數據冗余之間提供了平衡。RAID 5 通過將數據和奇偶校驗信息分布在多個磁盤上,提供了良好的數據保護和讀寫性能。RAID 5 通過將數據和奇偶校驗信息分布在多個磁盤上,實現數據冗余和故障恢復能力。RAID 5 最少需要三個磁盤,其中數據塊和奇偶校驗信息條帶化存儲在所有磁盤上。這種配置提供了較高的存儲效率和數據可靠性。
在 RAID 5 配置中,數據和奇偶校驗信息按條帶分布在所有磁盤上。當一個磁盤發生故障時,可以通過剩余磁盤上的數據和奇偶校驗信息重建丟失的數據。
RAID 5 的核心機制是條帶化和奇偶校驗。通過將數據和奇偶校驗信息分布在所有磁盤上,可以同時進行多個讀寫操作,提高性能。
假設有一個 RAID 5 陣列包含四個磁盤。當一個文件被寫入 RAID 5 陣列時,數據和奇偶校驗信息會被分布在所有磁盤上:
在下一組條帶中,奇偶校驗塊會移動到不同的磁盤,從而均衡分布。
RAID 5 適用于需要高存儲效率和數據冗余的場景。以下是一些常見的應用場景:
RAID 5 提供了數據冗余,但日常的維護和監控仍然非常重要。
記憶小技巧:RAID 5 通過條帶化和奇偶校驗技術提供了高存儲效率和數據冗余,適用于需要平衡性能、存儲效率和數據保護的場景。雖然 RAID 5 的寫性能較低且重建時間長,但其高存儲效率和數據可靠性使其成為許多企業和個人數據存儲的理想選擇。通過正確配置和維護,RAID 5 可以為大量數據提供強有力的保護。
RAID 6 是一種增強版的 RAID 5,通過增加額外的奇偶校驗塊來提供更高的數據冗余和故障恢復能力。RAID 6 可以在最多兩個磁盤同時發生故障時仍然確保數據的完整性。RAID 6 在 RAID 5 的基礎上,增加了第二個獨立的奇偶校驗塊,這使得 RAID 6 能夠在兩個磁盤同時發生故障時仍然保持數據完整性。RAID 6 最少需要四個磁盤,其中數據和兩個奇偶校驗塊條帶化存儲在所有磁盤上。
在 RAID 6 配置中,數據和兩個獨立的奇偶校驗塊按條帶分布在所有磁盤上。當一個或兩個磁盤發生故障時,可以通過剩余磁盤上的數據和奇偶校驗塊重建丟失的數據。
RAID 6 的核心機制是條帶化和雙奇偶校驗。通過將數據和兩個獨立的奇偶校驗塊分布在所有磁盤上,可以同時進行多個讀寫操作,提高性能,并提供更高的故障恢復能力。
假設有一個 RAID 6 陣列包含四個磁盤。當一個文件被寫入 RAID 6 陣列時,數據和兩個奇偶校驗塊會被分布在所有磁盤上:
在下一組條帶中,奇偶校驗塊會移動到不同的磁盤,從而均衡分布。
RAID 6 適用于需要高存儲效率和高數據冗余的場景。以下是一些常見的應用場景:
RAID 6 提供了雙奇偶校驗和高數據冗余,但日常的維護和監控仍然非常重要。
記憶小技巧:RAID 6 通過條帶化和雙奇偶校驗技術提供了高存儲效率和更高的數據冗余,適用于需要高數據可靠性和存儲效率的場景。雖然 RAID 6 的寫性能較低且重建時間長,但其雙奇偶校驗機制確保了即使在兩個磁盤同時故障時也能保護數據。通過正確配置和維護,RAID 6 可以為大量數據提供更高層次的保護。
RAID 10(也稱為 RAID 1+0)是一種結合了 RAID 1 和 RAID 0 優點的 RAID 級別。它通過將數據鏡像和條帶化,提供了高數據冗余和出色的性能。RAID 10 常用于需要高可靠性和高性能的應用場景。RAID 10 通過將 RAID 1 的鏡像技術和 RAID 0 的條帶化技術結合在一起,實現了數據冗余和高性能。RAID 10 最少需要四個磁盤,先將數據鏡像,然后對鏡像后的數據進行條帶化。這樣,RAID 10 在提供數據冗余的同時,還能提高讀寫性能。
在 RAID 10 配置中,數據首先被鏡像,然后再對鏡像后的數據進行條帶化。這種配置確保了數據的高可用性和高性能。
RAID 10 的核心機制是鏡像和條帶化。通過先鏡像數據,然后對鏡像后的數據進行條帶化,可以同時實現數據冗余和高性能。
假設有一個 RAID 10 陣列包含四個磁盤。當一個文件被寫入 RAID 10 陣列時,數據會被鏡像到兩個磁盤,然后再進行條帶化:
RAID 10 適用于需要高數據可靠性和高性能的場景。以下是一些常見的應用場景:
RAID 10 提供了高數據冗余和高性能,但日常的維護和監控仍然非常重要。
記憶小技巧:RAID 10 通過結合 RAID 1 的鏡像技術和 RAID 0 的條帶化技術,實現了高數據冗余和高性能,適用于需要高可靠性和高性能的應用場景。雖然 RAID 10 的存儲效率較低且成本較高,但其優異的讀寫性能和快速故障恢復能力使其成為許多關鍵應用的理想選擇。通過正確配置和維護,RAID 10 可以為重要數據提供強有力的保護。
RAID 50(也稱為 RAID 5+0)是一種將 RAID 5 和 RAID 0 結合在一起的 RAID 級別。通過將 RAID 5 陣列條帶化,RAID 50 提供了高存儲效率、數據冗余和良好的性能。RAID 50 常用于需要高存儲容量和可靠性的企業級存儲系統。RAID 50 是將多個 RAID 5 陣列組合在一起,然后對這些陣列進行條帶化。RAID 50 最少需要六個磁盤,其中每個 RAID 5 陣列包含三個磁盤。通過將 RAID 5 陣列條帶化,RAID 50 提供了 RAID 0 的性能優勢和 RAID 5 的數據冗余。
在 RAID 50 配置中,多個 RAID 5 陣列首先創建,每個 RAID 5 陣列提供奇偶校驗和數據冗余。然后,這些 RAID 5 陣列被條帶化,形成一個更大的 RAID 50 陣列。這種配置確保了數據的高可用性和高性能。
RAID 50 的核心機制是條帶化和奇偶校驗。通過將多個 RAID 5 陣列組合并條帶化,可以同時實現數據冗余和高性能。
假設有一個 RAID 50 陣列包含六個磁盤,分成兩個 RAID 5 陣列,每個 RAID 5 陣列包含三個磁盤。當一個文件被寫入 RAID 50 陣列時,數據會首先寫入 RAID 5 陣列,然后進行條帶化:
條帶化的數據塊 A 和 D 會被寫入不同的磁盤,從而提高讀寫性能。
RAID 50 適用于需要高存儲效率、高數據冗余和高性能的場景。以下是一些常見的應用場景:
RAID 50 提供了高存儲效率、高數據冗余和高性能,但日常的維護和監控仍然非常重要。
記憶小技巧:RAID 50 通過結合 RAID 5 的奇偶校驗技術和 RAID 0 的條帶化技術,實現了高存儲效率、高數據冗余和高性能,適用于需要高存儲容量和可靠性的企業級存儲系統。雖然 RAID 50 的配置和管理相對復雜,但其優異的讀寫性能和數據保護能力使其成為許多關鍵應用的理想選擇。通過正確配置和維護,RAID 50 可以為重要數據提供強有力的保護。
RAID 級別 | 磁盤要求 | 數據冗余 | 容錯能力 | 讀性能 | 寫性能 | 存儲效率 | 應用場景 | 優點 | 缺點 |
RAID 0 | ≥ 2 | 無 | 0 | 高 | 高 | 100% | 高性能計算、非關鍵數據存儲 | 高讀寫性能、全部容量利用 | 無數據冗余,任何磁盤故障導致數據丟失 |
RAID 1 | ≥ 2 | 有 | 1 | 高 | 低 | 50% | 關鍵數據存儲、操作系統盤 | 高數據冗余、易于實現 | 存儲效率低,成本高 |
RAID 5 | ≥ 3 | 有 | 1 | 高 | 中等 | (N-1)/N | 文件服務器、應用服務器 | 數據冗余、較高存儲效率 | 寫性能較低,重建時間長 |
RAID 6 | ≥ 4 | 有 | 2 | 高 | 中等 | (N-2)/N | 高可靠性存儲、企業存儲系統 | 高容錯能力、數據冗余 | 寫性能較低,重建時間更長 |
RAID 10 | ≥ 4 | 有 | N/2 | 高 | 高 | 50% | 數據庫服務器、虛擬化環境 | 高讀寫性能、高數據冗余 | 存儲效率低,成本高 |
RAID 50 | ≥ 6 | 有 | 每組1個 | 高 | 高 | (N-2)/N | 企業級存儲系統、大型數據庫 | 高存儲效率、高讀寫性能 | 配置復雜,重建時間長 |
左右滑動表格下方的滑動條查看全部內容!
如果表格在手機上看的不方便,可以看下面的:
不同的 RAID 級別適用于不同的應用場景。
作為入門級RAID配置,RAID 0通過數據條帶化(striping)技術,將數據分散存儲于多個硬盤上,顯著提升了讀寫速度。然而,它并未提供任何數據冗余,一旦陣列中任一硬盤故障,所有數據都將丟失,因此適用于對數據安全性要求不高,但追求極致性能的場景。
與RAID 0截然不同,RAID 1采用鏡像(mirroring)策略,將數據完全復制到兩個或更多硬盤上,確保了即使單個硬盤故障,數據依然完好無損。雖然犧牲了一定的存儲容量,但其提供的高數據安全性使其成為對數據完整性有嚴格要求的用戶的首選。
RAID 5結合了RAID 0的速度優勢和RAID 1的數據保護特性,通過奇偶校驗(parity)分布在所有硬盤上,允許單個硬盤故障而不丟失數據。它在提供數據冗余的同時,最大限度地利用了存儲空間,是中小企業和服務器常用的配置。
RAID 6是在RAID 5基礎上進一步增強了數據保護能力,使用兩個獨立的奇偶校驗塊分布于不同硬盤,能夠容忍兩塊硬盤同時故障的情況,特別適合于對數據安全有極高要求且硬盤數量較多的環境。
RAID 10是RAID 1和RAID 0的組合,先創建鏡像對,再進行條帶化,提供了卓越的讀寫性能和高度的數據冗余。盡管成本較高,但對于需要高速度和高可靠性的關鍵業務應用來說,RAID 10無疑是理想選擇。
作為RAID 5和RAID 0的高級組合,RAID 50首先創建多個RAID 5陣列,然后將這些陣列條帶化。它在保持良好讀寫性能的同時,提高了容錯能力和擴展性,尤其適合大規模數據存儲系統,能夠在多硬盤環境中提供更高級別的數據保護。
精簡記憶:
RAID 0 提供高性能但無數據冗余,適用于非關鍵數據存儲;
RAID 1 提供高數據冗余,但存儲效率低,適用于關鍵數據存儲;
RAID 5 和 RAID 6 提供較高的存儲效率和數據冗余,適用于企業級存儲系統;
RAID 10 提供高性能和高數據冗余,但成本較高,適用于需要高性能和高可靠性的場景;
RAID 50 結合了 RAID 5 和 RAID 0 的優點,適用于需要高存儲效率和高性能的企業級存儲系統。
本文完!
經過2018年一年的降價潮,SSD的價格可以說是到了白菜價了。也有很多同學開始把存儲盤換成了速度更快的SSD,用來存放游戲和電影。也有部分小伙伴私聊小鑫,說想用SSD來存放一些常用的工作文件,但是又怕SSD突然掉盤壞掉。以前機械盤壞掉之前都有一些前兆,變卡變慢之類的現象,可以及時備份,就算真的壞了也可以通過技術手段救回。但是SSD一旦壞了,就很難救回數據了。
這里小鑫先說明一下,SSD的存儲技術發展到今天,安全性比之前已經有了很大的提高。只要通過正規渠道購買顆粒可靠的SSD。而且不是高強度的讀寫。SSD的壽命可以說和機械硬盤已經沒什么差別了。所以機械硬盤比SSD更高一層的安全性就是在壞了之后搶救的可能性,在實際體驗中的安全性都是差不多的。
現在小鑫再來回復一下前面小伙伴的問題,如果真的要用SSD存放一些工作文件,要怎么解決?小鑫在標題中已經給出答案了,可以使用raid 1磁盤陣列來給SSD加上一個雙重保護。
Raid陣列
簡單來說,Raid陳列就是一種基于物理硬盤而生的技術,通過raid技術可以把多個硬盤組建成硬盤組。就是組成一個虛擬的硬盤。而且raid可以通過不同模式,給硬盤提供加速,鏡像等功能。
今天小鑫就和大家展示一種快遞組建Raid 1的方法,讓SSD變得更加安全。今天用到的是Win10自帶的Raid 1方法,這種方式對于普通小白來說,也是可以很容易上手的。
準備工作
鑫碩泰 M100 480G SSD 兩塊
Win 10 操作環境
制作流程
首先,用鼠標在開始菜單的圖標處,右鍵。然后選擇“磁盤管理”這一項。
看到下方“磁盤3”和“磁盤4”,就是我們剛剛先轉上的兩塊新硬盤。選擇其中一個右鍵,選擇“新建鏡像卷”。
這里可以看到可以新建不同“Raid”模式,我們選擇的鏡像卷就是Raid陳列中的Raid1模式,而帶區卷就是我們常說發Raid0模式。
接下來根據提示,將另一個SSD也添加到鏡像卷內。這里小鑫要說一下,最好選擇容量相同的硬盤,因為如果容量不同,組建鏡像卷會以容量小的那個硬盤容量作為最終容量。
在這里只要分配一次盤符給鏡像卷即可。
這里系統會有一個提示,就是組建鏡像卷后,兩個硬盤都會變成動態磁盤,動態磁盤是不能啟動盤的,一般用win10制作Raid的,都不會是拿來做啟動盤的,所以直接確認下一步即可。
現在,只要等待兩個硬盤低格式化完成就可以了,時間會比較久,大概需要30分鐘左右。
格式化完成后,可以看到在我的電腦里,有一個新的分區(H),這個分區就是由兩個480G的SSD相互鏡像生成的。
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測試性能
在組建完鏡像卷后,當然免不了測試一下這個“二合一”的硬盤的性能了。現在小鑫就用幾個測試軟件跑一下分看看。
通過Crystaldisk Info可以看到,顯示出來的還是兩個H盤,寫入有了480G是因為剛剛做了一次低速格式化。其他各項數據都和普通SSD一樣。
AS SSD在順序讀寫上,速度慢了許多,這是因為組建了Raid 1后,寫入的數據都是要雙份寫入的,因此會影響到一定的讀寫性能,不夠比起機械硬盤,這個速度還是算比較快的。
CrystaldiskMark的情況也是如此,不過在讀取上,Crystal的讀寫速度倒是高了很多,不同軟件的測試模式都不太一樣。不過可以看到的是,組建鏡像卷后,跑大容量的測試包造成的降速效果沒有那么明顯了,這能不能算是一個優點呢?
總結一下,通過win10組建SSD的鏡像分區,可以給帶來更安全的穩定性。但是多多少少會損失一點性能,如果需要存放大量文件數據的同學可以考慮這種方式,如果只是存放游戲電影,那么使用直接使用一塊SSD做存儲盤就可以。
以上就是本期小鑫課堂的所有內容,歡迎各位玩家粉絲們和小鑫提出更多新穎的想法。下期見!