DBMS RAID技术 DBMSRAID技术|DBMS

本文概述

RAID技术
标准RAID级别
例
RAID 1
例
RAID 2
RAID 3
RAID 4
RAID 5
RAID 6

RAID是指独立磁盘的冗余阵列。它是一种用于连接多个辅助存储设备以提高性能和/或提高数据冗余性的技术。根据所使用的RAID级别, 它使你能够承受一个或多个驱动器故障。
它由一个磁盘阵列组成, 其中连接了多个磁盘以实现不同的目标。
RAID技术RAID方案有7个级别。这些架构为RAID 0, RAID 1, … , RAID 6。
这些级别包含以下特征：

它包含一组物理磁盘驱动器。
在这种技术中, 操作系统将这些单独的磁盘视为单个逻辑磁盘。
在这种技术中, 数据分布在整个阵列的物理驱动器上。
冗余磁盘容量用于存储奇偶校验信息。
万一磁盘出现故障, 可以帮助奇偶校验信息恢复数据。

标准RAID级别RAID 0

RAID级别0提供了数据条带化, 即数据可以放置在多个磁盘上。它基于剥离, 这意味着如果一个磁盘发生故障, 则阵列中的所有数据都会丢失。
此级别不提供容错功能, 但可以提高系统性能。

例

磁碟0	磁盘1	磁盘2	磁盘3
20	21	22	23
24	25	26	27
28	29	30	31
32	33	34	35

在此图中, 块0、1、2、3形成条带。
在此级别上, 我们可以将两个或多个块放入磁盘中, 然后再继续进行下一个操作, 而不是一次仅将一个块放入磁盘中。

磁碟0	磁盘1	磁盘2	磁盘3
20	22	24	26
21	23	25	27
28	30	32	34
29	31	33	35

在上图中, 没有重复数据。因此, 一旦丢失的块将无法恢复。
RAID 0的优点：

在此级别上, 吞吐量增加了, 因为多个数据请求可能不在同一磁盘上。
此级别充分利用了磁盘空间并提供了高性能。
它至少需要2个驱动器。

RAID 0的缺点：

它不包含任何错误检测机制。
RAID 0不是真正的RAID, 因为它不是容错的。
在此级别上, 任何一个磁盘的故障都会导致相应阵列中的数据完全丢失。

RAID 1此级别称为数据镜像, 因为它将数据从驱动器1复制到驱动器2。它在出现故障的情况下提供100％的冗余。
例

磁碟0	磁盘1	磁盘2	磁盘3
A	A	B	B
C	C	D	D
E	E	F	F
G	G	H	H

驱动器仅一半空间用于存储数据。驱动器的另一半只是已存储数据的镜像。
RAID 1的优点

RAID 1的主要优点是容错能力。在此级别, 如果一个磁盘发生故障, 则另一磁盘将自动接管。
在此级别, 即使任何一个驱动器发生故障, 阵列也将起作用。

RAID 1的缺点：

在此级别, 每个驱动器需要一个额外的驱动器以进行镜像, 因此费用更高。

RAID 2

RAID 2包含使用汉明码奇偶校验的位级条带化。在此级别中, 字中的每个数据位都记录在单独的磁盘上, 数据字的ECC代码存储在不同的设置磁盘上。
由于它的高成本和复杂的结构, 该水平仪尚未在商业上使用。 RAID 3可以较低的成本实现相同的性能。

RAID 2的优点：

该级别使用一个指定的驱动器来存储奇偶校验。
它使用汉明码进行错误检测。

RAID 2的缺点：

它需要一个用于错误检测的附加驱动器。

RAID 3

RAID 3由具有专用奇偶校验的字节级条带组成。在此级别, 为每个磁盘部分存储奇偶校验信息, 并将其写入专用的奇偶校验驱动器。
如果驱动器发生故障, 将访问奇偶校验驱动器, 并从其余设备中重建数据。更换故障驱动器后, 丢失的数据可以恢复到新驱动器上。
在此级别, 可以批量传输数据。因此, 高速数据传输是可能的。

磁碟0	磁盘1	磁盘2	磁盘3
A	B	C	P（A, B, C）
D	E	F	P（D, E, F）
G	H	I	P（G, H, I）
J	K	L	P（J, K, L）

RAID 3的优点

在此级别, 使用奇偶校验驱动器重新生成数据。
它包含高数据传输率。
在此级别, 并行访问数据。

RAID 3的缺点：

需要额外的驱动器以实现奇偶校验。
在处理小尺寸文件时, 它会降低性能。

RAID 4

RAID 4由带有奇偶校验磁盘的块级剥离组成。 RAID 4采取了基于奇偶校验的方法, 而不是复制数据。
由于奇偶校验的工作方式, 此级别最多可以恢复1个磁盘故障。在此级别, 如果多个磁盘发生故障, 则无法恢复数据。
3级和4级都至少需要三个磁盘才能实现RAID。

磁碟0	磁盘1	磁盘2	磁盘3
A	B	C	P0
D	E	F	P1
G	H	I	P2
J	K	L	P3

在此图中, 我们可以观察到一个专用于奇偶校验的磁盘。
在此级别, 可以使用XOR函数计算奇偶校验。如果数据位为0, 0, 0, 1, 则奇偶校验位为XOR（0, 1, 0, 0）=1。如果奇偶校验位为0, 0, 1, 1, 则奇偶校验位为XOR（0 , 0, 1, 1）=0。这意味着, 偶数个1导致奇偶校验0, 奇数个1导致奇偶校验1。

C1	C2	C3	C4	平价
0	1	0	0	1
0	0	1	1	0

假设在上图中, C2由于某些磁盘故障而丢失。然后, 使用所有其他列的值和奇偶校验位, 我们可以重新计算存储在C2中的数据位。此级别使我们可以恢复丢失的数据。
RAID 5

RAID 5是对RAID 4系统的略微修改。唯一的区别是在RAID 5中, 奇偶校验在驱动器之间旋转。
它由具有DISTRIBUTED奇偶校验的块级条带组成。
与RAID 4相同, 该级别最多允许恢复1个磁盘故障。如果多个磁盘发生故障, 则无法恢复数据。

磁碟0	磁盘1	磁盘2	磁盘3	磁盘4
0	1	2	3	P0
5	6	7	P1	4
10	11	P2	8	9
15	P3	12	13	14
P4	16	17	18	19

该图显示了奇偶校验位如何旋转。
【DBMS RAID技术】引入此级别是为了使随机写入性能更好。
RAID 5的优点：

此级别具有成本效益, 并提供高性能。
在此级别, 奇偶校验分布在阵列中的磁盘之间。
它用于使随机写入性能更好。

RAID 5的缺点：

在此级别上, 磁盘故障恢复需要更长的时间, 因为必须从所有可用驱动器中计算奇偶校验。
此级别无法在并发驱动器故障中幸免。

RAID 6

该级别是RAID 5的扩展。它包含具有2个奇偶校验位的块级剥离。
在RAID 6中, 你可以承受2个并发磁盘故障。假设你使用的是RAID 5和RAID1。当磁盘发生故障时, 你需要更换发生故障的磁盘, 因为如果同时有另一个磁盘发生故障, 那么你将无法恢复任何数据, 因此在这种情况下, RAID 6会播放它的作用是你可以用完两个并发磁盘故障, 然后用尽所有选项。