1. RAID磁盘阵列介绍

主流 RAID 级别核心特性对比

不同 RAID 级别在硬盘数量、利用率、冗余能力、性能上差异显著,以下是企业中最常用的 5 类 RAID 级别对比表(含关键特性说明):

RAID 级别 最低硬盘数量 磁盘利用率 是否有校验 数据保护能力 读写性能特点 适用场景
RAID0 2 块 100%(N/N) 无冗余,任意一块硬盘故障则数据全丢失 读性能≈单盘 N 倍(数据条带化分布);写性能≈单盘 N 倍(无校验 / 镜像开销) 临时文件存储、视频编辑(对性能要求高,对数据安全性要求低)
RAID1 2 块(偶数) 50%(N/2) 镜像冗余,允许 1 块硬盘故障(数据存双份) 读性能≈单盘 2 倍(双盘并行读取);写性能≈单盘 1 倍(需同步写入两块镜像盘,有开销) 系统盘、数据库日志盘(对数据安全性要求高,性能需求中等)
RAID5 3 块 (N-1)/N 有(奇偶校验) 校验冗余,允许 1 块硬盘故障(通过校验恢复数据) 读性能≈单盘 (N-1) 倍;写性能≈单盘 1 倍(需计算并写入校验信息,有开销) 文件服务器、数据库(多读少写场景,兼顾性能与冗余)
RAID6 4 块 (N-2)/N 有(双重校验) 双重校验冗余,允许 2 块硬盘同时故障 读性能≈单盘 (N-2) 倍;写性能≈单盘 0.8 倍(需计算并写入双重校验,开销高于 RAID5) 大容量存储(如 PB 级数据中心,对冗余安全性要求极高)
RAID10 4 块(偶数) 50%(N/2) 先条带化(RAID0)再镜像(RAID1),允许每组 RAID0 中各坏 1 块(共 2 块) 读性能≈单盘 N/2 倍;写性能≈单盘 N/2 倍(条带化提升并行性,镜像无校验开销) 数据库主库、高并发业务(对读写性能和冗余均有高要求,企业最常用)

2. 关键 RAID 级别原理补充

2.1 RAID0(条带化)

  • 原理:将数据按固定 “块大小”(如 64KB)拆分,依次存储到多块硬盘中(如硬盘 1 存块 1,硬盘 2 存块 2,硬盘 1 存块 3…),无冗余数据。
  • 特点:无数据保护能力,任何一块硬盘故障会导致所有数据丢失;但性能是所有 RAID 级别中最高的,适合纯性能场景。

2.2 RAID1(镜像)

  • 原理:将同一份数据完全复制到两块硬盘中(“镜像对”),每块硬盘存储完整数据,写入时需同步更新两块盘,读取时可并行读取。
  • 特点:数据安全性极高(单盘故障不丢数据),但磁盘利用率低(仅 50%),适合小容量、高安全需求场景。

2.3 RAID5(校验条带化)

  • 原理:数据按条带化存储到 N-1 块硬盘,第 N 块硬盘存储 “奇偶校验信息”(可通过任意 N-1 块数据计算出第 N 块数据);当 1 块硬盘故障时,通过其他盘的数据和校验信息恢复故障盘数据。
  • 特点:兼顾利用率(高于 RAID1/10)和冗余,是 “性价比之选”,但写性能受校验计算影响,不适合高写入场景。

2.4 RAID10(RAID1+RAID0)

  • 原理:分两步实现:
    1. 先将硬盘分成两组(如 4 块硬盘分 2 组,每组 2 块),每组内部做 RAID1(镜像),形成两个 “镜像对”;
    2. 再将两个 “镜像对” 组合做 RAID0(条带化),数据先条带化到两个镜像对,再同步写入每个镜像对的两块盘。
  • 特点:同时具备 RAID0 的 “高性能” 和 RAID1 的 “高冗余”,故障容忍度高(允许每组各坏 1 块,共 2 块

3. 阵列卡介绍

  • 阵列卡是用来实现RAID功能的板卡
  • 通常是由I/O处理器、硬盘控制器、硬盘连接器和缓存等一系列组件构成的
  • 不同的RAID卡支持的RAID功能不同(例如支持RAlD0、RAID1、RAID5、RAID10等)
  • RAID卡的接口类型(IDE接口、SCSI接口、SATA接口和SAS接口)

4. 阵列卡的缓存

  • 缓存(Cache)是RAID卡与外部总线交换数据的场所,RAID卡先将数据传送到缓存,再由缓存和外边数据总线交换数据
  • 缓存的大小与速度是直接关系到RAID卡的实际传输速度的重要因素
  • 不同的RAID卡出厂时配备的内存容量不同,一般为几兆到数百兆容量不等

5. 总结

  • RAID提供比单个硬盘具有更高的存储性能和提供数据备份技术
  • 常用的RAID级别 RAID0、RAID1、RAID5、RAID6、RAID1+0等
  • 阵列卡及缓存
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