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硬RAID、软RAID的区别详解,以及RAID类型


什么是 RAID?

RAID 是英文 Redundant Array of Independent Disks 的缩写,翻译成中文即为独立磁盘冗余阵列,或简称磁盘阵列。简单的说,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数据冗余的技术。组成磁盘阵列的不同方式成为 RAID 级别(RAID Levels)。

为什么我们采用 RAID?

那些需要在硬盘上保存大量数据的人(例如 一个普通的管理人员) ,采用 RAID 技术将会很方便。采用 RAID 的主要原因是:

· 增强了速度
· 扩容了存储能力(以及更多的便利)
· 可高效恢复磁盘

硬 RAID 与软 RAID 的区别:

硬 RAID:通过用硬件来实现 RAID 功能的就是硬 RAID,比如:各种 RAID 卡,还有主板集成能够做的 RAID 都是硬 RAID。

软 RAID:通过用操作系统来完成 RAID 功能的就是软 RAID,比如:在 Linux 操作系统下,用 3 块硬盘做的 RAID5。

补充:RAID 也有全软、半软半硬与全硬之分,全软 RAID 就是指 RAID 的所有功能都是操作系统(OS)与 CPU 来完成,没有第三方的控制/处理(业界称其为 RAID 协处理器――RAID Co-Processor )与 I/O 芯片。这样,有关 RAID 的所有任务的处理都由 CPU 来完成,可想而知这是效率最低的一种 RAID 。半软半硬 RAID 则主要缺乏自己的 I/O 处理芯片,所以这方面的工作仍要由 CPU 与驱动程序来完成。而且,半软半硬 RAID 所采用的 RAID 控制/处理芯片的能力一般都比较弱,不能支持高的 RAID 等级。全硬的 RAID 则全面具备了自己的 RAID 控制/处理与 I/O 处理芯片,甚至还有阵列缓冲(Array Buffer ),对 CPU 的占用率以及整体性能是这三种类型中最优势的,但设备成本也是三种类型中最高的。

一、性能

这可能是最重要的一个方面,用 RAID 就是为了提高性能。从理论上说,使用 RAID0 可以获得使用单硬盘双倍的速度,用软/硬 RAID0 都可以接近这个速度。使用软 RAID 的 CPU 占用率要高一些,所以在性能上,硬 RAID 要领先。

二、稳定性

做 RAID 是为了追求性能,所以一般使用 7.2k 转或者 10k、15k 转的硬盘。而市面上主流 7.2k 硬盘的发热量普遍较大,同时在机箱里放上两块,散热就已经是个问题,更何况是三块。毕竟稳定压倒一切,要是硬盘被烧毁就得不偿失了。况且,有些机箱根本放不下三块硬盘。因此使用硬 RAID 的稳定性要高一些。

三、兼容性

目前主流的服务器新版操作系统基本都支持软 RAID,但是如果操作系统出了问题,软 RAID 就挂了。硬 RAID 的兼容性要好很多,万一系统出了问题,做系统维护、数据恢复也方便多了。

四、安全性

软 RAID 安全性不好,当有一块硬盘损坏时,它不能实现重建的功能,而且它的局限性也很在,而硬 RAID 有硬盘丢失时,它可以实现重建,以及如果 RAID 卡损坏时,它可以通过更换 RAID 卡,实现不丢失数据的功能。

各种 RAID 的优缺点和各自需要的硬盘数量

Raid 0:一块硬盘或者以上就可做 raid0

优势:数据读取写入最快,最大优势提高硬盘容量,比如 3 快 80G 的硬盘做 raid0 可用总容量为 240G。速度是一样。
缺点:无冗余能力,一块硬盘损坏,数据全无。
建议:做 raid0 可以提供更好的容量以及性能,推荐对数据安全性要求不高的使用。

**Raid 1:至少 2 快硬盘可做 raid1
** 优势:镜像,数据安全强,2 快硬盘做 raid 一块正常运行,另外一块镜像备份数据,保障数据的安全。一块坏了,另外一块硬盘也有完整的数据,保障运行。
缺点:性能提示不明显,做 raid1 之后硬盘使用率为 50%.
建议:对数据安全性比较看着,性能没有太高要求的人使用。

Raid5:至少需要 3 块硬盘 raid5

优势:以上优势,raid5 兼顾。任意 N-1 快硬盘都有完整的数据。
缺点:只允许单盘故障,一盘出现故障得尽快处理。有盘坏情况下,raid5 IO/CPU 性能狂跌,此时性能烂到无以复加。
建议:盘不多,对数据安全性和性能提示都有要求,raid5 是个不错选择,鉴于出问题的性能,盘多可考虑 riad10

Raid6:至少需要 4 块硬盘做 raid6

优势:raid6 是再 raid5 的基础上为了加强数据保护而设计的。可允许损坏 2 块硬盘。
可用容量:C=(N-2)×D C=可用容量 N=磁盘数量 D=单个磁盘容量。
比如 4 块 1T 硬盘做 raid6 可用容量是:(4-2)×1000GB=2000GB=2T
缺点:性能提升方面不明显
建议:对数据安全性要求高,性能要求不高的可选择。

Raid10:至少需要 4 快硬盘。raid10 是 2 快硬盘组成 raid1,2 组 raid1 组成 raid0,所以必须需要 4 块硬盘。

优势:兼顾安全性和速度。基础 4 盘的情况下,raid10 允许对柜盘 2 块故障,随着硬盘数量的提示,容错量也会相对应提升。这是 raid5 无法做到的。
缺点:对盘的数量要求稍高,磁盘使用率为一半。
建议:硬盘数量足够的情况,建议 riad10.

题外话:raid5 VS raid10

只看盘的数量的话,raid5 的写性能不逊于 raid10.
4 盘的情况下,raid10 提供 2 盘的写性能,raid5 提供 3 盘
但,raid5 的校检体质,导致额外的 I0 和 CPU 使用。

不过 raid 最重要的指标是可靠性:
4 盘的 raid5,只允许单盘故障,
raid10,允许对柜盘 2 块 g 故障,可靠性高于 raid5,且 raid10 可随盘上升提高容错,raid 就不行,而且 IO 和 CPU 的额外开销还涂增,从可靠性和冗余角度,达到同样的可靠性,raid10 写能力高于 raid5.

特殊情况下:有坏盘,无热备
radi5 CPU 和 IO 性能狂跌。因为数据不完整,在某特殊软件下,实现即时重构数据进驻内存,保障业务运行,但此生 raid5 的性能已经烂到无以复加。
raid10 是条带化 + 镜像,坏盘影响读性能,不影响写性能,而且无需重构。此时的 raid10 完爆 raid5.

主板集成 RAID 与外插 RAID 卡 RAID 的区别:

一、 性能

主板集成的 RAID,它的性能以及它的速度是通过主板的 CPU 与内存来实现的,它会占有主板一定的带宽,会影响整机的性能,而外插 RAID 卡,它本身由自己的 CPU 和内存,所以它的数据处理大部分都会由自己处理,不会影响主板上的 CPU 与内存速度,总体看来,外插的 RAID 卡的 RAID 要比主板集成的 RAID 快得多。

二、 安全性

主板集成的 RAID 它的安全性不能够得到保证,比如:我们用 P8SCT 主板做一个 SATA RAID,不论你做 RAID 几,它是通过更改主板的 BIOS 选项做成的,所以一旦主板损坏、主板的 CMOS 电池掉电、无意更改了主板 BIOS 的设置都会带来 RAID 的丢失,通过主板做成的 RAID,一旦丢失,将会不能恢复,后果是非常严重的,而外插的 RAID 卡做成的 RAID 就不会因为主板损坏、主板的 CMOS 电池掉电等现象对数据造成影响,所以外插的 RAID 卡,它的安全性远远大于主板集成的。

查看你的硬件支持哪些 RAID 设备的命令:
dmraid -l
查看多重磁盘信息:
cat /proc/mdstat
dmraid.jpg

结论:在选择用那种 RAID 形式时,首先根据客户的需求,整机的价位以及这台机器客户最终用于做什么,几种情况而定。硬 Raid 通过 raid 卡进行数据交换,占用系统 I/O 极小,数据的交换与运算都是通过 RAID 卡来完成的。而软 RAID 是通过软件模拟 RAID 子系统来完成数据交换与运算的,需要占用系统 I/O,占用系统资源大。本人建议大部分情况使用硬 RAID,别用软 RAID,除非有特殊情况需要使用软 RAID。

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