磁盘RAID方式讲解(超详细)

1、精选优质文档-倾情为你奉上1 Raid类型及利弊权衡(针对EMC CX系列)Raid简介    在EMC CX-series系列磁盘阵列中使用RAID（独立磁盘冗余）技术,通过RAID技术，可以将单独的磁盘组成一个逻辑单元（LUN）以提高可靠性和性能。在这一系列中支持5种RAID级别以及两种磁盘设置：（单个单元和hotspare热备盘）。你可以通过使用存储系统实用程序绑定磁盘以将其组成一个RAID组。其中4钟RAID级别使用磁盘条带化，两种使用镜像。什么是磁盘条带化：    通过使用磁盘条带，存储系统硬件

2、可以同时且独立地从多个磁盘读写数据。磁盘条带化通过允许若干读/写磁头同时执行来增强性能。从每个磁盘读取或向其写入的信息量组成了条带元素大小。条带大小等于条带元素大小乘以组中的磁盘数。例如：假设条带元素大小（Stripe element size）为128个扇区（默认）。如果组中有5个磁盘，则用5*条带元素大小128=640个扇区。在大多数RAID类型中，存储系统均使用磁盘条带化。什么是镜像：    镜像维护了逻辑磁盘映像的拷贝，可以在无法访问source image时继续提供访问。镜像包括硬件镜像（SP同步磁盘映像）和软件镜

3、像（操作系统同步映像）。但操作系统同步映像会占用服务器资源。在存储系统中，可以通过将磁盘绑定为RAID1镜像对或RAID1/0组来创建硬件镜像。对于任一RAID类型的LUN，存储系统可以使用MirrorView软件维护远程拷贝。RAID类型RAID 5组（单个存取阵列）     RAID 5组通常包括5个磁盘，但也可以包含3-16块磁盘，RAID 5使用磁盘条带化。使用RAID5组最多可以创建32个RAID 5 LUN，以将磁盘空间分配给不同的用户、服务器及应用。  

4、0;存储系统将写入奇偶校验信息，以在组中某个磁盘出现故障时能够继续运行。更换故障磁盘后，SP使用存储在正常工作磁盘上的信息来重建组。在重建过程中，系统性能会降低。但是，存储系统可以继续运行，并且用户可以访问所有数据（包括存储在故障磁盘上的数据）  上图显示了5个磁盘的RAID5组，具有缺省条带元素大小（Stripe element size）的用户数据和奇偶校验数据。条带大小是所有条带元素的总和，注意：条带元素大小缺省为128个扇区，即65536字节。另外RAID5组具有优异的读取性能和良好的写入性能。优异的写入性能主要得益于存储系统缓存。RAID

5、60;3组（并行存储阵列）   RAID3组由5个或9个磁盘组成。硬件始终从所有磁盘中读写数据。RAID3组使用磁盘条带化。为了维护RAID3的性能，你可以为每个RAID3组仅创建一个LUN。  存储系统将写入奇偶校验信息，以在组中某个磁盘出现故障时能够继续运行。更换故障磁盘后，SP使用存储在正常工作磁盘上的信息来重建组。在重建过程中，系统性能会降低。但是，存储系统可以继续运行，并且用户可以访问所有数据（包括存储在故障磁盘上的数据），这与RAID5相同。 如上图显示了RAID3组中数据块大小为2KB的用户数据和奇偶校验数据。RAID3

6、和RAID5的不同点在于：1.RAID3组中，硬件顺序处理磁盘请求，而RAID5组中，硬件可以间隔处理磁盘请求。2.RAID3组中，奇偶校验信息存储在一个磁盘上，而RAID5组中，奇偶校验信息存储在所有磁盘上。3.RAID3组中，每个磁盘的I/O仅在较小单位（一个扇区）内进行。  另外，每个RAID3组均需要一些专用SP内存（建议每组为6MB）。此内存在创建组时进行分配，不能再用于存储系统缓存。为了获得最佳性能，建议不要把RAID3组和RAID5、RAID1/0或RAID0组同时使用，但因为RAID1和单个单元所需占用的SP处理能力较少，所以可以与RAID3配合工作。RAI

7、D1镜像  RAID1组由两个被存储系统硬件自动镜像的磁盘组成，可以使用RAID1组创建多个RAID1 LUN，以将磁盘空间分配给不同的用户、服务器和应用。  存储系统中的RAID1硬件镜像与软件镜像、远程镜像或其它磁盘类型的硬件镜像不同。从功能上，区别在于不能手动停止RAID1的镜像，因此也不能单独访问其中一个映像。如果要单独使用此类镜像中的一个磁盘，必须对镜像解除绑定（将丢失所有数据），再重新绑定为其它类型。  对于存储系统，RAID1硬件镜像具有以下优点：1.自动运行，无需发出命令来启动它2.映像的物理复制3.可以选择

8、重建时段，在此期间SP可以在出现故障后重新创建次映像。  对于RAID1，存储系统向两个磁盘写入相同的数据。 RAID0（非固定阵列）  RAID0组由3-16个磁盘组成。RAID0组使用磁盘条带化，使用这种技术硬件可以同时向多个磁盘读写数据。每个RAID0组最多可以创建32个LUN   使用RAID0时，硬件不在任何磁盘上维护奇偶校验信息，此类型本身没有数据冗余。RAID0通过对不同磁盘同时进行I/O来提高性能。RAID 1/0组（镜像的RAID0组）  RAID1/0可以由4/6/

9、7/10/12/14/16个磁盘组成，这些磁盘构成两个镜像映像，每个映像包含2-8个磁盘，RAID1/0使用磁盘条带化。它综合了RAID0的速度优势和镜像的冗余优势。使用RAID1/0组最多可以创建32个RAID1/0 LUN。 上图显示了6个磁盘的RAID1/0组，RAID1/0组可以在多个磁盘出现故障后继续运行，前提是每个映像对中有一个磁盘能够正常运行。单个磁盘单元单个磁盘单元是独立于机柜中任何其他磁盘的绑定磁盘，它本身没有高可用性，可通过软件镜像将它和其它单个单元配合使用来提高可用性。没个单个磁盘单元可以创建一个LUN热备盘（hoyspare）  

10、热备盘是专用的备用磁盘，用户不能在此磁盘上存储信息，热备盘具有全局性，如果RAID5组、RAID3组、RAID1或RAID1/0组中任一磁盘出现故障，SP可以在热备盘上自动重建出现故障的磁盘的结构。SP完成重建后，磁盘组将使用热备盘替代出现故障的磁盘正常运行。更换故障磁盘后，SP会将数据从热备盘拷贝到替换磁盘上。拷贝完成后，磁盘组将使用原插槽中的磁盘，并且SP将自动停止使用热备盘。注意：如果热备盘的容量小于RAID组中故障磁盘的容量，则RAID组将无法使用热备盘。如果使用不同容量的多块热备盘，存储系统将自动使用适合大小的热备盘替换出现故障的磁盘。   RAID利弊

11、权衡    下表比较了各种RAID类型读写性能和每GB的相对成本。表中数据为理论最大值。 性能方面考虑：1.RAID5具有单个存取功能，允许对组中的每个磁盘同时进行读取，可提供较高的读吞吐量。如果存储系统使用写缓存，RAID5将具有优异的写入性能。2.RAID3具有病行存取功能，可以为连续的大块（大于 64 KB 的块）请求提供较高的吞吐量。使用 RAID 3 时，系统将在每个请求中访问所有五个磁盘，但是在写入前无需读取数据和奇偶校验 - 这对大块请求来说是一个优点

12、，但对小块请求则不是。RAID 3 使用 SP 内存时无需缓存，这意味着您不必使用缓存所需的次 SP 和 BBU。通常，I/O 请求大小越大，RAID 3 组的性能越好。当读取请求达到 1MB 时，读取性能将快速增强。当写入请求为大于 256 KB 的连续写入请求时，写入性能将大大增强。对于发出极大 I/O 请求的应用，RAID 3 LUN 提供的写入性能明显高于 RAID 5

13、 LUN。3.RAID 1 镜像对将其磁盘锁定为同步状态，但是 SP 可以从读 / 写磁头相距较近的磁盘读取数据。因此，RAID 1 的读取性能是单个磁盘读取性能的两倍，而其写入性能与单个磁盘的写入性能相同。4.RAID 0 组（非冗余单个存取阵列）或 RAID 1/0 组（镜像 RAID 0组）可以同时执行的 I/O 操作数量与组中的磁盘数量相同。由于RAID 1/0 锁定 RAID&

14、#160;0 磁盘对的方式与 RAID 1 相同，因此 RAID1/0 的性能等于磁盘对的数量乘以 RAID 1 的性能数值。如果对某一特定 LUN 要求较高的吞吐量，请使用 RAID 1/0 或 RAID 0 组。RAID1/0 组至少需要四个磁盘； RAID 0 组至少需要三个磁盘。5.单个单元的每个读取或写入操作只能进行一个 I/O 操作。存储灵活性方面考虑：&

15、#160;   某些 RAID 组类型（RAID 5、RAID 1、RAID 1/0 和 RAID 0）允许在每个组中最多创建 32 个 LUN。这可以增加灵活性，特别是对于较大的磁盘，因为这使您可以将不同大小的 LUN 分配给不同的服务器、应用和用户。相反，使用 RAID 3 时，每个 RAID 组只能有一个LUN，并且组中必须包含五个或九个磁盘，对一个服务器、应用或用户来说这是相当大

16、的存储块。但是，RAID 3 的属性使其成为单线程类型应用的理想类型。数据可用性和磁盘空间使用率方面考虑：    如果数据可用性至关重要，并且您无法花费大量时间用于更换磁盘、重新绑定磁盘、使操作系统可以访问磁盘以及从载入信息等操作，请使用冗余 RAID 组：RAID 5、RAID 3、RAID 1 镜像对或RAID 1/0。如果数据可用性不太重要，或磁盘空间使用率很重要，请绑定单个单元。   RAID 1 镜像对或&

17、#160;RAID 1/0 组可以提供非常高的数据可用性。它们比RAID 5 或 RAID 3 组更昂贵，因为只有磁盘总容量的 50% 可用于用户数据，如第 2-11 页所示。   RAID 5 或 RAID 3 组可以提供较高的数据可用性，但是比镜像对需要更多的磁盘数。在五磁盘的 RAID 5 或 RAID 3 组中，80% 的磁盘空间

18、可用于用户数据。因此 RAID 5 和 RAID 3 组的磁盘空间使用率高于镜像对。对于数据高可用性、良好的性能和高磁盘空间使用率同等重要的应用， RAID 5 或 RAID 3 组通常比 RAID 1 镜像对更为适合。对于任一 RAID 组中的 LUN，您可以通过在远程站点建立远程镜像来提供灾难功能。 RAID组原则    要确定何时使用 RAID

19、0;5 组、RAID 3 组或镜像（即 RAID 1 镜像对、RAID 1/0 组、RAID 0 组、单个磁盘单元或热备盘），您需要权衡以下因素：1.数据可用性的重要性2.性能的重要性3.数据存储量4.磁盘空间的成本1.适合使用 RAID 5 组（单个存取阵列）的应用 数据可用性非常重要。 需要存储大量数据。 多任务应用使用不同大小的 I/O 转移。 需要优异的读取性能和良好的写入性能（使用写缓存时写入性能极好）。 需要每个 RAID 组多个 LUN 的灵活性。2.适合使用 RAID 3 组（并行存取阵列）的应用 数据可用性非常重要。 需要存储大量数据。 使用较大 I/O 转移（大于 64