储存(磁盘阵列柜)基础知识

Raid的学习和基础知识1 什么是RAID，RAID的级别和特点；什么是RAID呢？全称是“A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)”，在1987年，由加州大学伯克利大学发表的论文而来，其实就是这个标题的缩写就是RAID;中译为“磁盘阵列”；RAID就是把几个物理磁盘组合在一起成为一个大的虚拟物理磁盘，主要目的和用途主要有：把若干小容量物理磁盘组成一个大容量虚拟存储设备（以前的物理磁盘的容量都比较小）；提高物理存储效率（读、写），或提供冗余以提高数据存储的安全性。

根据应用方向的不同，RAID也分不不同级别，有LINEAR、RAID0、RAID1、RAID5、RAID10、RAID4、RAID6、MULTIPATH。

常用的有RAID0、RAID1、RAID5、RAID10(其实就是0+1)、LINEAR1.1 什么是硬件RAID和软RAID；RAID 还分为硬件RAID 和软件RAID，硬件RAID是通过RAID 卡来实现的，而软件RAID是通过软件来实现的；在企业级应用领域，大部份都是硬件RAID。

而软件RAID由于性价比高，大多被中小型企业所采用；硬件RAID是通过RAID卡把若干同等容量大小的硬盘，根据使用方向的不同，聚合起来成为一个大的虚拟RAID设备（或RAID0，或RAID1,或RAID5，或RAID10……），如果每个硬盘容量不一致，以最小容量的硬盘为基础；他的成员是整个硬盘；软RAID是软把若干同等容量大小的硬盘或分区，根据使用方向的不同，聚合起来成为一个大的虚拟RAID设备（或RAID0，或RAID1,或RAID5，或RAID10……），如果每个硬盘或分区容量不一致，以最小容量的硬盘或分区为基础。

软RAID的成员是整个硬盘或分区；RAID 总的来说还是应用在生产型项目领域中，一般在商用办公或个人娱乐应用并未被大规模采用。

RAID基础知识总结a1.数据条带 (Data Stripping)原理：将数据分⽚保存到多个磁盘，多个数据分⽚共同组成⼀个完整的数据副本。

数据安全性：不提供数据安全保护。

任何⼀个数据条带损坏都会导致整个数据不可⽤，增加了数据发⽣丢失的概率。

故障修复：⼀旦数据损坏将⽆法恢复。

读写I/O：具有更⾼的I/O并发粒度，当访问数据时，可以同时对位于不同磁盘上的数据进⾏读写操作。

成本：要根据数据特征和需求选择合适的分块⼤⼩，在数据存取随机性（块寻址时间）和并发处理能⼒之间进⾏平衡，以争取尽可能⾼的整体性能。

a2.镜像 (Mirroring)原理：将数据复制到多个磁盘。

数据安全性：提供完全的数据冗余能⼒，当⼀个数据副本不可⽤时，外部系统仍可正常访问另⼀副本。

故障修复：不需要额外的计算和校验，故障修复⾮常快。

读写I/O：可以从多个副本并发读取数据，提供更⾼的读I/O性能；但不能并⾏写数据，写多个副本会导致⼀定的I/O性能降低。

成本：备份时间⼏乎为零；但⾄少需要双倍的存储空间。

a3.数据校验 (Data Parity)原理：利⽤冗余数据进⾏数据错误检测和修复，要在写⼊数据同时进⾏校验计算，并将得到的校验数据存储在RAID成员磁盘中。

数据安全性：可以检测数据错误，当其中⼀部分数据出错时，可以对剩余数据和校验数据进⾏反校验计算，重建丢失的数据。

故障修复：⽐镜像技术复杂得多且慢得多。

读写I/O：数据校验需要从多处读取数据并进⾏计算和对⽐，会影响系统性能。

成本：节省⼤量冗余开销；但由于每次数据读写都要进⾏⼤量的校验运算，对计算机的运算速度要求很⾼，必须使⽤硬件RAID控制器。

a4.缓存 (Cache)原理：作为写，⼀般存储阵列只要求写到cache就算完成了写操作，所以，阵列的写是⾮常快速的，在写cache的数据积累到⼀定程度，阵列才把数据刷到磁盘，可以实现批量的写⼊，⾄于cache数据的保护，⼀般都依赖于镜像与电池（或者是UPS）。

基本的RAID介绍RAID是英文Redundant Array of Independent Disks（独立磁盘冗余阵列），简称磁盘阵列.下面将各个级别的RAID介绍如下。

RAID0条带化（Stripe）存储。

理论上说，有N个磁盘组成的RAID0是单个磁盘读写速度的N 倍.RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上，因此具有很高的数据传输率,但它没有数据冗余，因此并不能算是真正的RAID结构.RAID1镜象（Mirror）存储。

它是通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据。

当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能。

RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的，但提供了很高的数据安全性和可用性。

当一个磁盘失效时,系统可以自动切换到镜像磁盘上读写,而不需要重组失效的数据。

RAID2海明码（Hamming Code)校验条带存储.将数据条块化地分布于不同的硬盘上，条块单位为位或字节，使用称为海明码来提供错误检查及恢复。

这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息，使得RAID 2技术实施更复杂，因此在商业环境中很少使用。

RAID3奇偶校验(XOR）条带存储,共享校验盘，数据条带存储单位为字节。

它同RAID 2非常类似，都是将数据条块化分布于不同的硬盘上，区别在于RAID 3使用简单的奇偶校验，并用单块磁盘存放奇偶校验信息.如果一块磁盘失效,奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据；如果奇偶盘失效则不影响数据使用.RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据来说，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。

RAID4奇偶校验（XOR）条带存储，共享校验盘，数据条带存储单位为块.RAID 4同样也将数据条块化并分布于不同的磁盘上，但条块单位为块或记录。

RAID 4使用一块磁盘作为奇偶校验盘，每次写操作都需要访问奇偶盘，这时奇偶校验盘会成为写操作的瓶颈，因此RAID 4在商业环境中也很少使用。

储存磁盘阵列柜基础知识培训一、储存磁盘阵列柜的原理储存磁盘阵列柜是通过将多个硬盘组合在一起，通过磁盘阵列控制器实现数据的存储和管理。

它可以通过不同的RAID级别来提供不同的数据保护和性能特性，比如RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6等。

通过数据条带化和容错机制，可以实现数据的备份和恢复，并提高数据的可靠性和安全性。

二、储存磁盘阵列柜的工作模式储存磁盘阵列柜的工作模式分为基本模式和高级模式两种。

基本模式是指将多个硬盘组合在一起，通过RAID控制器实现数据的条带化和容错，并提高数据的可靠性和安全性。

高级模式是在基本模式的基础上，通过缓存、快照、异步复制等技术实现数据的高速访问和高效管理，进一步提高了系统的稳定性和可用性。

三、储存磁盘阵列柜的优缺点储存磁盘阵列柜的优点包括：1）提供更高的存储容量和更快的数据传输速度，满足了大容量、高速度的数据存储需求；2）通过RAID技术提供数据的条带化和容错，提高了数据的可靠性和安全性；3）支持多种RAID级别和不同的工作模式，能够满足不同用户的需求。

其缺点包括：1）成本较高，需要大量的硬盘和专用的磁盘阵列控制器；2）复杂的配置和管理，需要专业的技术人员进行操作和维护；3）对电源和散热要求较高，需要额外的设备保障系统的稳定运行。

四、储存磁盘阵列柜的应用场景储存磁盘阵列柜广泛应用于企业级数据中心和大型存储系统中，特别适合于对数据可靠性、存储容量和传输速度有较高要求的场景。

比如金融、电信、互联网、大数据等行业，都需要大容量、高速度和可靠性的数据存储系统来支撑业务的正常运行。

此外，储存磁盘阵列柜也适用于科学计算、医疗影像、视频监控等领域，能够满足大规模数据处理和高性能计算的需求。

总之，储存磁盘阵列柜作为一种高性能、高可靠性的数据存储设备，具有重要的应用价值和广阔的市场前景。

通过了解其基础知识，可以更好地理解其工作原理和优缺点，为推动其在各行业的应用和发展提供有力的支持。

存储技术介绍(RAID)●定义：存储就是根据不同的应用环境通过采取合理、安全、有效的方式将数据保存到某些介质上并能保证有效的访问。

●要求：☐存储的实体必须能安全地保存在介质上☐必须能提供对该存储实体的有效访问☐存储管理●常见的存储磁带存储固态硬盘（SSD ）磁盘存储光盘●定义：在计算机系统中，各种字母、数字符号的组合、语音、图形、图像等统称为数据，数据经过加工后就成为信息。

●数据类型☐结构化数据：存储在数据库里,可以用二维表结构来逻辑表达实现的数据。

例如：Oracle数据库中保存的工号和姓名信息。

☐非结构化数据：不方便用数据库二维逻辑表来表现的数据即称为非结构化数据，包括所有格式的办公文档、文本、图片、XML、HTML、各类报表、图像和音频/视频信息等。

☐对象数据：是性质相同的数据元素的集合。

硬盘发展历程：介质从机械盘到固态硬盘机械盘固态硬盘盘片传动轴主轴接口磁头控制电路基座闪存芯片缓存芯片主控芯片硬盘关键指标●硬盘容量（Volume）☐容量的单位为兆字节（MB）或千兆字节（GB）●转速（Rotational speed）☐硬盘的转速是指硬盘盘片每分钟转过的圈数，单位为RPM（Rotation Per Minute）。

一般硬盘的转速都达到5400RPM/7200RPM●数据传输率（Date Transfer Rate）☐硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒（MB/s）●IOPS。

☐IOPS (Input/Output Per Second)即每秒的输入输出量(或读写次数)RAID基本概念●RAID （Redundant Array of Independent Disks）即独立磁盘冗余阵列，RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬盘，从而提高了硬盘的读写性能和数据安全性。

●根据不同的组合方式可以分为不同的RAID级别:RAID 0数据条带化，无校验RAID 1数据镜像，无校验RAID 3数据条带化读写，校验信息存放于专用硬盘RAID 5数据条带化，校验信息分布式存放RAID 6数据条带化，分布式校验并提供两级冗余●采用两种不同的RAID方式还能组合成新的RAID级别:RAID 0+1先做RAID 0，后做RAID 1，同时提供数据条带化和镜像RAID 10类似于RAID 0+1，区别在于先做RAID 1，后做RAID 0RAID 50先做RAID 5，后做RAID 0，能有效提高RAID 5的性能RAID 基本概念-数据组织及存取形式●数据组织形式☐分块：将一个分区分成多个大小相等的、地址相邻的块，这些块称为分块。

磁盘阵列知识整理
RAID技术经过不断的发展，现在已拥有了从RAID0到6七种基本的RAID级别。

另外，还有一些基本RAID级别的组合形式，如RAID10（RAID0与RAID1的组合），RAID50（RAID 0与RAID5的组合）等。

不同RAID级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本。

但我们最为常用的是下面的几种RAID形式。

(1)RAID0
(2)RAID1
(3)RAID0+1
(4)RAID3
(5)RAID5
RAID级别的选择有三个主要因素：可用性（数据冗余）、性能和成本。

如果不要求可用性，选择RAID0以获得最佳性能。

如果可用性和性能是重要的而成本不是一个主要因素，则根据硬盘数量选择RAID1。

如果可用性、成本和性能都同样重要，则根据一般的数据传输和硬盘的数量选择RAID３、RAID５。

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