raid技术的概念

数据库存储的关键技术 raid

一、RAID的概述

RAID（Redundant Array of Inexpensive Disks）是一种数据存储技术，通过将多个磁盘组合起来形成一个逻辑上的单个磁盘，提高数据的可靠性和性能。

二、RAID的类型

1. RAID 0：条带化存储，将数据分块存储到不同的物理磁盘上，提高读写速度。但是如果其中一个磁盘损坏，则所有数据都无法恢复。

2. RAID 1：镜像存储，将数据同时写入两个物理磁盘中，当一个磁盘损坏时可以从另一个磁盘中恢复数据。

3. RAID 5：带奇偶校验的条带化存储，将数据分块存储到不同的物理磁盘上，并在每个块中加入奇偶校验信息。当其中一个磁盘损坏时可以通过奇偶校验信息恢复数据。

4. RAID 6：带双重奇偶校验的条带化存储，与RAID 5类似但加入了额外的奇偶校验信息以提高容错能力。

三、RAID的实现方式

1. 硬件RAID：使用专门设计的硬件卡来实现RAID功能，具有较高的性能和可靠性，但价格较高。

2. 软件RAID：使用操作系统提供的软件来实现RAID功能，成本较低但性能和可靠性不如硬件RAID。

四、RAID的应用场景

1. 数据库服务器：数据库存储对数据的可靠性要求非常高，使用RAID可以提高数据的容错能力和读写速度。

2. 大型文件服务器：大型文件服务器需要处理大量数据并保证数据的完整性，使用RAID可以提高读写速度和容错能力。

3. 视频监控系统：视频监控系统需要长期存储大量视频数据，并且要保证数据的完整性和可靠性，使用RAID可以提高容错能力和读写速度。

五、RAID的注意事项

1. RAID并不是万无一失的，当多个磁盘同时损坏时仍然会导致数据丢失。

2. 在使用RAID时需要选择合适的类型和实现方式，并进行正确配置和管理。

3. 使用硬件RAID时需要注意兼容性问题，不同厂商的硬件卡可能存在兼容性问题。

4. 在进行磁盘更换时需要按照正确的步骤进行操作，否则可能会导致数据丢失。

磁盘阵列RAID的概念

RAID的概念

RAID是Redundant Array of Inexpensive Disks的缩写，直译为“廉价冗余磁盘阵列”，也简称为“磁盘阵列”。后来RAID中的字母I被改作了Independent，RAID就成了“独立冗余磁盘阵列”，但这只是名称的变化，实质性的内容并没有改变。总的来看，RAID其实是一种磁盘的容错方法，通过将大量磁盘在逻辑上串联起来提供高水平的可用性和冗余度。简单地说，RAID是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘)，从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供更安全的数据冗余的技术。组成磁盘阵列的不同方式被称为RAID级别(RAID levels)。 而数据冗余的功能是在用户数据一旦发生损坏后，利用冗余信息可以使损坏数据得以恢复，从而保障了用户数据的安全性。

RAID的优点

1. 成本低，功耗小，传输速率高。在RAID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、几十倍甚至上百倍的速率。这也是RAID最初想要解决的问题。因为当时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。而RAID最后成功了。

2. 可以提供容错功能，这是大多数使用RAID的第二个原因。因为，普通磁盘驱动器无法提供容错功能，如果不包括写在磁盘上的CRC(循环冗余校验)码的话。RAID和容错是建立在每个磁盘驱动器的硬件容错功能之上的，所以它可以提供更高的安全性。

3. RAID比起传统的大直径磁盘驱动器来，在同样的容量下，价格要低许多。

RAID的标准

RAID技术是一种工业标准，各厂商对RAID级别的定义也不尽相同。目前对RAID级别的定义可以获得业界广泛认同的有4种，RAID 0、RAID 1、RAID

RAID 技术白皮书

作为数据存储方面的专家，LaCie 意识到几乎所有计算机用户都需要存储或备份解决方案，而且他们的数据使用和存储方式也都不尽相同。根据各自的要求，有些人可能更看重性能和容量，而另外一些人则更在意安全性和速度。为满足各种用户的存储需要，LaCie 的专业存储设备采用了 RAID 技术。

RAID（独立冗余磁盘阵列）是一项能提升外部存储解决方案性能的简单技术。它能让您根据自己的需要选择最佳的设备使用方式。简单地说，RAID 技术可以将一个硬盘上的任务分散或复制到多个（少则两个）磁盘上，借此来提高性能或建立数据冗余以防驱动器发生故障。您可以通过设定设备的 RAID 模式来决定设备以何种方式处理数据。

本文将介绍 LaCie 专业存储设备中所使用的各种 RAID 级别，以及每种模式下为优化硬盘在 RAID 阵列中的速度、安全性或

存储容量而使用的特性。 RAID 术语

为更好地了解 RAID 的工作方式，首先应熟悉以下术语：

条带化是指将数据分到多个驱动器上。条带 RAID 阵列通常用于将最大的容量合并到单个卷中。

✦镜像是指将数据复制到多个磁盘上。镜像 RAID 阵列通常能在阵列中有磁盘（至少一个）发生故障时确保数据不丢 ✦失，具体取决于阵列的 RAID 级别。容错可让 RAID 阵列在磁盘发生故障时继续工作（即用户仍然可以使用阵列中存储的数据）。不过，并不是所有镜 ✦像 RAID 阵列都是用户友好的。例如，有些 RAID 设备必须在关闭后才能更换发生故障的磁盘，而 LaCie RAID 设备支持“热插拔”式磁盘更换，因此可以在设备开启、而且数据可供访问的情况下更换故障磁盘。重要信息

任何 RAID 配置都不能在软件或文件系统损坏的情况下确保数据的可靠性。因此，LaCie 建议定期进行备份，以便保护数据。第 2LaCie RAID 技术白皮书

标准的 RAID 级别

RAID 0

RAID 0（在某些 LaCie 设备中也称为 FAST 模式）是速度最快的一种 RAID 模式。它需要至少两个驱动器，并且会将数据分条到每个磁盘。所有磁盘的可用容量合在一起，成为计算机上的一个逻辑卷。

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- 1 - RAID技术简介

RAID是Redundant Array of Independent Disk首字母的缩写。该词是于1988年由位于伯克利的加利福尼亚大学的研究员Patterson，Gibson和Katz在描述阵列设置和应用的文章中提出的。

过去，计算机系统只能向一个硬盘写信息。硬盘价格昂贵并且容易出现故障。这主要是因为硬盘是机械装置而其它的是电子系统，所以硬盘成为计算机系统中最薄弱的一环。由于硬盘驱动器包含大量的高速运转的机械部分。所以主要的问题不在于硬盘是否会出故障，而是何时出故障。

通过提供磁盘冗余系统，RAID对计算机管理和访问大容量数据存储的方法进行了革命性的变革。它可以将数据写到多个廉价磁盘上，而不是只可以写到单个大容量的昂贵磁盘（SLED）上。最初RAID代表Redundant Array of Inexpensive Disks后来改为Independent

Disks。

RAID基本原理

RAID通过两种方法完成了冗余和容错功能：一种是分段（striping），另一种是奇偶校验。分段就是每次将文件以块的形式写到多个磁盘上。这种技术将数据分别写到多个驱动器上，提高了数据的传输速率和整个磁盘的交易次数。适用于事务处理系统。但由于整个系统的可靠性依赖于最差的单个磁盘，所以整体上不太可靠。

奇偶校验通过对传输的数据执行冗余检验，确保了数据的有效性。如果RAID系统中的一个磁盘出错，其它磁盘有能力重建出错磁盘上的数据。而所有的这些对操作系统来说都是透明的。由磁盘阵列控制器（DAC）进行控制。

部件

RAID的主要部件是磁盘阵列控制器（DAC）和磁盘阵列（rank）。下图是RAID-5的例子。数据被分段写到5个磁盘上，奇偶校验块用来恢复出错磁盘的数据。RAID级别有多种。一些RAID级别提高速度，一些提供数据保护，还有一些如RAID-5是两者的组合。下面我们逐个讨论。 浪潮服务器技术白皮书