数据安全解决方案(RAID)

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RAID也称为磁盘阵列,它将多个硬盘用某种逻辑方式联系起来,作为逻辑上的一个硬盘来使用,是逻辑上,不是物理上,请分清楚。简而言之,多个硬盘当一个硬盘使用,提升N倍于单个硬盘的速度。

常用RAID方案

RAID模式

RAID 0

RAID 1

RAID 5

RAID 10

RAID 50

名称

条带阵列

镜像阵列

分散校验条带阵列

跨越镜像阵列

跨越分散校验阵列

允许故障

冗余类型

副本

校验

副本

校验

热备用盘操作

不可以

可以

可以

可以

可以

硬盘数量

2块以上

2块以上(偶数)

3块以上

4块以上

6块以上

可用容量

最大

最小

中间

最小

中间

减少容量

50%

一个硬盘

50%

每个阵列中减一个硬盘

读性能

中间

中间

安全性

最差

最好

较好

 RAID 模式下磁盘空间的使用,举例如下:

 

RAID的优点 

  1. 传输速率高。在部分RAID模式中,可以让很多磁盘驱动器同时传输数据,而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器,所以使用RAID可以达到单个的磁盘驱动器几倍的速率。因为CPU的速度增长很快,而磁盘驱动器的数据传输速率无法大幅提高,所以需要有一种方案解决二者之间的矛盾。

   2. 更高的安全性。相较于普通磁盘驱动器很多RAID模式都提供了多种数据修复功能,当RAID中的某一磁盘驱动器出现严重故障无法使用时,可以通过RAID中的其他磁盘驱动器来恢复此驱动器中的数据,而普通磁盘驱动器无法实现,这是使用RAID的第二个原因。 

RAID 0的优缺点

RAID 0的缺点是不提供数据冗余,因此一旦用户数据损坏,损坏的数据将无法得到恢复。RAID0运行时只要其中任一块硬盘出现问题就会导致整个数据的故障。一般不建议企业用户单独使用

RAID 0具有的特点,使其特别适用于对性能要求较高,而对数据安全不太在乎的领域,如图形工作站等。对于个人用户,RAID 0也是提高硬盘存储性能的绝佳选择。

RAID 1简介

  RAID 1磁盘阵列级,是一种镜像磁盘阵列,其原理就是将一块硬盘的数据以相同位置指向另一块硬盘的位置。RAID 1磁盘阵列又称为MirrorMirroring(镜像),因为它就是将一块硬盘的内容完全复制到另一块硬盘上。


  当读取数据时,系统先从源盘读取数据,如果读取数据成功,则系统不去管备份盘上的数据;如果读取源盘数据失败,则系统自动转而读取备份盘上的数据,不会造成用户工作任务的中断。当然,我们应当及时地更换损坏的硬盘并利用备份数据重新建立Mirror,避免备份盘在发生损坏时,造成不可挽回的数据损失。 由于对存储的数据进行百分之百的备份,在所有RAID级别中,RAID 1提供最高的数据安全保障。同样,由于数据的百分之百备份,备份数据占了总存储空间的一半,因而,Mirror的磁盘空间利用率低,存储成本高。 Mirror虽不能提高存储性能,但由于其具有的高数据安全性,使其尤其适用于存放重要数据,如服务器和数据库存储等领域。

RAID 1优缺点

RAID1是将一个两块硬盘所构成RAID磁盘阵列阵列,其容量仅等于一块硬盘的容量,因为另一块只是当作数据镜像RAID 1磁盘阵列显然是最可靠的一种阵列,因为它总是保持一份完整的数据备份。它的性能自然没有RAID 0磁盘阵列那样好,但其数据读取确实较单一硬盘来的快,因为数据会从两块硬盘中较快的一块中读出。RAID 1磁盘阵列的写入速度通常较慢,因为数据得分别写入两块硬盘中并做比较。RAID 1磁盘阵列一般支持热交换,就是说阵列中硬盘的移除或替换可以在系统运行时进行,无须中断退出系统。RAID 1磁盘阵列是十分安全的,不过也是较贵一种RAID磁盘阵列解决方案,因为两块硬盘仅能提供一块硬盘的容量。RAID 1磁盘阵列主要用在数据安全性很高,而且要求能够快速恢复被破坏的数据的场合。

RAID 5

 

      RAID 5是目前应用最广泛的RAID技术。各块独立硬盘进行条带化分割,相同的条带区进行奇偶校验(异或运算),校验数据平均分布在每块硬盘上。以n块硬盘构建的RAID 5阵列可以有n1块硬盘的容量,存储空间利用率非常高。任何一块硬盘上的数据丢失,均可以通过校验数据推算出来。它和RAID 3最大的区别在于校验数据是否平均分布到各块硬盘上。

      RAID 5具有数据安全、读写速度快,空间利用率高等优点,应用非常广泛,但不足之处是如果1块硬盘出现故障以后,整个系统的性能将大大降低。

RAID 5RAID 5ERAID 5EE的比较

RAID 5E: RAID 5E是在 RAID 5级别基础上的改进,与RAID 5类似,数据的校验信息均匀分布在各硬盘上,但是,在每个硬盘上都保留了一部分未使用的空间,这部分空间没有进行条带化,最多允许两块物理硬盘出现故障。看起来,RAID 5ERAID 5加一块热备盘好象差不多,其实由于RAID 5E是把数据分布在所有的硬盘上,性能会与RAID5 加一块热备盘要好。当一块硬盘出现故障时,有故障硬盘上的数据会被压缩到其它硬盘上未使用的空间,逻辑盘保持RAID 5级别。

RAID 5EE: RAID 5E相比,RAID 5EE的数据分布更有效率,每个硬盘的一部分空间被用作分布的热备盘,它们是阵列的一部分,当阵列中一个物理硬盘出现故障时,数据重建的速度会更快。

RAID0+1RAID1+0的比较

RAID 0+ 1

优点:正常使用中,考虑性能上讲,RAID0+1 好,就是先做RAID 0 条带,再做 RAID 1 MIRROR,这样写入速度快,读的速度和RAID1+0一样。

缺点:一旦一个硬盘坏了,一半的硬盘无法工作,如果1个条带上各坏1个硬盘(RAID0+1只有2个条带),GAME OVER....即使是只有一个硬盘坏了,做数据恢复也很慢,因为一半的硬盘要rebuild(大家该知道为什么吧)。

RAID 1+0

优点:数据安全性好,只要不是1个条带上的2个硬盘同时坏,没有问题,还可以继续跑数据。数据恢复快。

缺点:写性能稍微比RAID 0+1 差(读性能一样)

举例:

RAID 0+1,共2个条带做MIRROR,每个条带10个硬盘,如果坏了1个硬盘,只能是另外一个完好的条带(10个硬盘)同时工作,这边条带9个好的硬盘也要休息。

RAID 1+0,共10个条带,每个条带2个硬盘做MIRROR,如果坏了1个硬盘,没关系,其它19个硬盘还要同时工作,只要不是坏在一个MIRROR里面的,没事。

建议,硬盘很多时,同时坏的几率就比较大,建议使用安全系数高的RAID 1+0,宁愿损失点性能(其实差不多)

如果仅仅是4块硬盘或者不考虑安全,不是关键业务,只是为了追求速度快感,你可以选择RAID 0+1

RAID 50

RAID50RAID5RAID0的结合。此配置在RAID5的子磁盘组的每个磁盘上进行包括奇偶信息在内的数据的剥离。每个RAID5子磁盘组要求三个硬盘。RAID50具备更高的容错能力,因为它允许某个组内有一个磁盘出现故障,而不会造成数据丢失。而且因为奇偶位分部于RAID5子磁盘组上,故重建速度有很大提高。优势:更高的容错能力,具备更快数据读取速率的潜力。需要注意的是:磁盘故障会影响吞吐量。故障后重建信息的时间比镜像配置情况下要长。

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