在計算機發(fā)展的初期,“大容量”硬盤的價格還相當高,解決數(shù)據(jù)存儲安全性問題的主要方法是使用磁帶機等設備進行備份,這種方法雖然可以保證數(shù)據(jù)的安全,但查閱和備份工作都相當繁瑣。1987年, Patterson、Gibson和Katz這三位工程師在加州大學伯克利分校發(fā)表了題為《A Case of Redundant Array of Inexpensive Disks(廉價磁盤冗余陣列方案)》的論文,其基本思想就是將多只容量較小的、相對廉價的硬盤驅(qū)動器進行有機組合,使其性能超過一只昂貴的大硬盤。這一設計思想很快被接受,從此RAID技術得到了廣泛應用,數(shù)據(jù)存儲進入了更快速、更安全、更廉價的新時代。
磁盤陣列對于個人電腦用戶,還是比較陌生和神秘的。印象中的磁盤陣列似乎還停留在這樣的場景中:在寬闊的大廳里,林立的磁盤柜,數(shù)名表情陰郁、早早謝頂?shù)墓こ處熍腔苍谄渲,不斷從中抽出一塊塊沉重的硬盤,再插入一塊塊似乎更加沉重的硬盤……終于,隨著大容量硬盤的價格不斷降低,個人電腦的性能不斷提升,IDE-RAID作為磁盤性能改善的最廉價解決方案,開始走入一般用戶的計算機系統(tǒng)。
一、RAID技術規(guī)范簡介
RAID技術主要包含RAID 0~RAID 7等數(shù)個規(guī)范,它們的側重點各不相同,常見的規(guī)范有如下幾種:
RAID 0:RAID 0連續(xù)以位或字節(jié)為單位分割數(shù)據(jù),并行讀/寫于多個磁盤上,因此具有很高的數(shù)據(jù)傳輸率,但它沒有數(shù)據(jù)冗余,因此并不能算是真正的RAID結構。RAID 0只是單純地提高性能,并沒有為數(shù)據(jù)的可靠性提供保證,而且其中的一個磁盤失效將影響到所有數(shù)據(jù)。因此,RAID 0不能應用于數(shù)據(jù)安全性要求高的場合。
RAID 1:它是通過磁盤數(shù)據(jù)鏡像實現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余,在成對的獨立磁盤上產(chǎn)生互 為備份的數(shù)據(jù)。當原始數(shù)據(jù)繁忙時,可直接從鏡像拷貝中讀取數(shù)據(jù),因此RAID 1可以提高讀取性能。RAID 1是磁盤陣列中單位成本最高的,但提供了很高的數(shù)據(jù)安全性和可用性。當一個磁盤失效時,系統(tǒng)可以自動切換到鏡像磁盤上讀寫,而不需要重組失效的數(shù)據(jù)。
RAID 0+1: 也被稱為RAID 10標準,實際是將RAID 0和RAID 1標準結合的產(chǎn)物,在連續(xù)地以位或字節(jié)為單位分割數(shù)據(jù)并且并行讀/寫多個磁盤的同時,為每一塊磁盤作磁盤鏡像進行冗余。它的優(yōu)點是同時擁有RAID 0的超凡速度和RAID 1的數(shù)據(jù)高可靠性,但是CPU占用率同樣也更高,而且磁盤的利用率比較低。
RAID 2:將數(shù)據(jù)條塊化地分布于不同的硬盤上,條塊單位為位或字節(jié),并使用稱為“加重平均糾錯碼(海明碼)”的編碼技術來提供錯誤檢查及恢復。這種編碼技術需要多個磁盤存放檢查及恢復信息,使得RAID 2技術實施更復雜,因此在商業(yè)環(huán)境中很少使用。
RAID 3:它同RAID 2非常類似,都是將數(shù)據(jù)條塊化分布于不同的硬盤上,區(qū)別在于RAID 3使用簡單的奇偶校驗,并用單塊磁盤存放奇偶校驗信息。如果一塊磁盤失效,奇偶盤及其他數(shù)據(jù)盤可以重新產(chǎn)生數(shù)據(jù);如果奇偶盤失效則不影響數(shù)據(jù)使用。RAID 3對于大量的連續(xù)數(shù)據(jù)可提供很好的傳輸率,但對于隨機數(shù)據(jù)來說,奇偶盤會成為寫操作的瓶頸。
RAID 4:RAID 4同樣也將數(shù)據(jù)條塊化并分布于不同的磁盤上,但條塊單位為塊或記錄。RAID 4使用一塊磁盤作為奇偶校驗盤,每次寫操作都需要訪問奇偶盤,這時奇偶校驗盤會成為寫操作的瓶頸,因此RAID 4在商業(yè)環(huán)境中也很少使用。
RAID 5:RAID 5不單獨指定的奇偶盤,而是在所有磁盤上交叉地存取數(shù)據(jù)及奇偶校驗信息。在RAID 5上,讀/寫指針可同時對陣列設備進行操作,提供了更高的數(shù)據(jù)流量。RAID 5更適合于小數(shù)據(jù)塊和隨機讀寫的數(shù)據(jù)。RAID 3與RAID 5相比,最主要的區(qū)別在于RAID 3每進行一次數(shù)據(jù)傳輸就需涉及到所有的陣列盤;而對于RAID 5來說,大部分數(shù)據(jù)傳輸只對一塊磁盤操作,并可進行并行操作。在RAID 5中有“寫損失”,即每一次寫操作將產(chǎn)生四個實際的讀/寫操作,其中兩次讀舊的數(shù)據(jù)及奇偶信息,兩次寫新的數(shù)據(jù)及奇偶信息。