Linux性能优化-磁盘RAID

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文章目录

• 1.RAID 0
• 2.RAID 1
• 3.RAID 10 与 RAID 01
• 4.RAID 5
• 5.软 RAID 和硬 RAID

Linux 磁盘RAID主要可以分为以下几类： RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 10、RAID 01

1.RAID 0

RAID 0 是 RAID 中读写性能最好的一个。RAID 0 最好由相同容量的两块或两块以上的硬盘组成。如果组成 RAID 0 的两块硬盘大小不一致，则会影响 RAID 0 的性能。

这种模式下会先把硬盘分隔出大小相等的区块，当有数据需要写入硬盘时，会把数据也切割成相同大小的区块，然后分别写入各块硬盘。这样就相当于把一个文件分成几个部分同时向不同的硬盘中写入，数据的读/写速度当然就会非常快。

从理论上讲，由几块硬盘组成 RAID 0，比如由 3 块硬盘组成 RAID 0，数据的写入速度就是同样的数据向一块硬盘中写入速度的3倍。

RAID 0 的优点：
1）通过把多块硬盘合并成一块大的逻辑硬盘，实现了数据跨硬盘存储；
2）通过把数据分割成等大小的区块，分别存入不同的硬盘，加快了数据的读写速度；
3）多块硬盘合并成 RAID 0，几块小硬盘组成了更大容量的硬盘，而且没有容量损失。RAID 0 的总容量就是几块硬盘的容量之和。

RAID 0 的缺点
1）没有数据冗余功能，RAID 0 中的任何一块硬盘损坏，RAID 0 中所有的数据都将丟失；
2）由几块硬盘组成 RAID 0，数据的损毁概率就是只写入一块硬盘的几倍。

当然RAID 0也可以由几块容量不一样的磁盘组成。假设有两块硬盘，一块大小是 100GB，另一块大小是 200GB。由这两块硬盘组成 RAID 0，那么当最初的 200G 数据写入时，是分别存放在两块硬盘当中的；但是当数据大于 200GB 之后，第一块硬盘就写满了，以后的数据就只能写入第二块硬盘中，读/写性能也就随之下降了。

一般不建议企业用户使用 RAID 0，因为数据损毁的概率更高。如果对数据的读/写性能要求非常高，但对数据安全要求不高时，RAID 0 就非常合适了。

2.RAID 1

RAID 1也叫 Mirror 或 Mirroring（镜像卷），由两块硬盘组成。两块硬盘的大小最好一致，否则总容量以容量小的那块硬盘为主。RAID 1 就具备了数据冗余功能，因为这种模式是把同一份数据同时写入两块硬盘。

比如有两块硬盘，组成了 RAID 1，当有数据写入时，相同的数据既写入硬盘 1，也写入硬盘 2。这样相当于给数据做了备份，所以任何一块硬盘损坏，数据都可以在另一块硬盘中找回。

RAID 1 具有了数据冗余功能，但是硬盘的容量却减少了 50%，因为两块硬盘当中保存的数据是一样的，所以两块硬盘际上只保存了一块硬盘那么多的数据，这也是我们把 RAID 1 称作镜像卷的原因。

RAID 1 的优点：
1）具备数据冗余功能，任何一块硬盘出现故障，数据都不会丟失；
2）数据的读取性能虽然不如RAID 0，但是比单一硬盘要好，因为数据有两份备份在不同的硬盘上，当多个进程读取同一数据时，RAID会自动分配读取进程。

RAID 1 的缺点：
1）RAID 1 的容量只有两块硬盘容量的 50%，因为每块硬盘中保存的数据都一样；
2）数据写入性能较差，因为相同的数据会写入两块硬盘当中，相当于写入数据的总容量变大了。

3.RAID 10 与 RAID 01

我们发现，RAID 0 虽然数据读/写性能非常好，但是没有数据冗余功能；而 RAID 1 虽然具有了数据冗余功能，但是数据写入速度实在是太慢了（尤其是软 RAID）。

那么，我们能不能把 RAID 0 和 RAID 1 组合起来使用？当然可以，这样我们就即拥有了 RAID 0 的性能，又拥有了 RAID 1 的数据冗余功能。

我们先用两块硬盘组成 RAID 1，再用两块硬盘组成另一个 RAID 1，最后把这两个 RAID 1组成 RAID 0，这种 RAID 方法称作 RAID 10。那先组成 RAID 0，再组成 RAID 1 的方法我们作 RAID 01。

下图为RAID 10组合样例

4.RAID 5

RAID 5 最少需要由 3 块硬盘组成，当然硬盘的容量也应当一致。当组成 RAID 5 时，同样需要把硬盘分隔成大小相同的区块。当有数据写入时，数据也被划分成等大小的区块，然后循环向 RAID 5 中写入。

每次循环写入数据的过程中，在其中一块硬盘中加入一个奇偶校验值（Parity），这个奇偶校验值的内容是这次循环写入时其他硬盘数据的备份。当有一块硬盘损坏时，采用这个奇偶校验值进行数据恢复。

RAID 5 的优点：
1）因为奇偶校验值的存在，RAID 5 具有了数据冗余功能；
2）硬盘容量损失比 RAID 1 小，而且组成 RAID 5 的硬盘数量越多，容量损失占比越小；
3）RAID 5的数据读/写性能要比 RAID 1 更好，但是在数据写入性能上比 RAID 0 差。

RAID 5 的缺点：
1）不管由多少块硬盘组成 RAID 5，只支持一块硬盘损坏之后的数据恢复；
2）RAID 5 的实际容量是组成 RAID 5 的硬盘总数减去一块的容量之和。也就是有一块硬盘用来保存奇偶校验值，但不能保存数据。

从总体上来说，RAID 5 更像 RAID 0 和 RAID 1 的折中，性能比 RAID 1 好，但是不如 RAID 0；数据冗余比 RAID 0 好，而且不像 RAID 1 那样浪费了 50% 的硬盘容量。

5.软 RAID 和硬 RAID

我们要想在服务器上实现 RAID，可以采用磁盘阵列卡（RAID 卡）来组成 RAID，也就是硬 RAID。RAID 卡上有专门的芯片负责 RAID 任务，因此性能要好得多，而且不占用系统性能，缺点是 RAID 卡比较昂贵。

如果我们既不想花钱又想使用 RAID，那就只能使用软 RAID 了。软 RAID 是指通过软件实现 RAID 功能，没有多余的费用，但是更加耗费服务器系统性能，而数据的写入速度比硬 RAID 慢。

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