RAID 5是一种使用磁盘条带化和奇偶校验的硬盘驱动器数据备份技术,它是RAID的级别之一:独立磁盘冗余阵列,原本作为廉价磁盘。RAID发展于20世纪80年代,并经历了多次迭代,RAID 5只是其中之一。另外,IBM自20世纪80年代起就拥有RAID 5的专利。
RAID 5技术
磁盘条带化
磁盘条带化首次在RAID 0(RAID初始版本)中引入,它将阵列中的所有数据分布在多个磁盘上。然而,磁盘条带化很快被证明是一种不可靠的备份技术,因为如果一个磁盘发生故障,其上的数据就会丢失,并且无法恢复丢失的文件。
技术专业人员经常将磁盘镜像与RAID联系起来,它是创建磁盘冗余的常用技术。数据从一个磁盘完全复制到镜像它的第二个磁盘。然而,RAID 5不使用磁盘镜像,而是使用磁盘镜像。它结合了磁盘条带化和称为奇偶校验的数据检查技术。
奇偶校验
奇偶校验可确保数据正确传输,因为错误可能会导致文件中的位丢失。奇偶校验通过校验和使用位检查来管理数据的安全性。磁盘条带化不提供可靠的备份系统,但奇偶校验旨在在数据丢失时对其进行解释。使用奇偶校验的磁盘驱动器能够根据其他驱动器的所有信息重建丢失的数据。它们通过XOR运算以数学方式完成此操作,使用他们拥有的信息以及其他磁盘上剩余的信息来重建丢失的数据。
使用奇偶校验的阵列通常需要大约整个驱动器的容量专用于奇偶校验数据。然而,RAID 5奇偶校验分布在每个驱动器之间,这与RAID 4不同,后者将所有奇偶校验全部存储在一个磁盘上。这提供了额外的安全性(如果该驱动器发生故障,并非所有奇偶校验数据都会丢失)。另外,关于磁盘驱动器的一般注意事项是,磁盘上的确切可用空间量可能与宣传的不同,因为格式化RAID配置会占用一些空间。
RAID 5优点
RAID 5是最流行的RAID迭代版本之一,它结合了两种磁盘技术,最大限度地减少数据丢失并提高读取性能。由于RAID 5使用磁盘条带化,因此它比其它RAID迭代具有更快的读取速度。数据分布在多个驱动器上,因此可以同时读取多个驱动器。尽管磁盘条带化本身并不是一种可靠的备份技术,但RAID 5同时还使用奇偶校验来检查数据的准确性并在需要时替换它。
RAID 5最少只需要三个磁盘驱动器即可,因此对于小型磁盘阵列来说是一个很好的冗余解决方案,它也是更便宜的冗余备份解决方案之一。
RAID 5缺点
RAID 5适用于较小的阵列,但对于大容量磁盘或服务器来说并不理想,特别是大磁盘需要很长时间才能写入。如果一个磁盘遇到故障,并且阵列使用RAID重建数据,则在重写过程完成之前可能会遇到另一个问题。RAID 5无法承受多个磁盘故障,因此两个磁盘故障可能就会导致整个阵列瘫痪。
HDD很可能会出现磁盘故障,并且由于RAID 5只允许一个磁盘完全故障,因此对于大型阵列来说它不是一个好的解决方案,也不应该是存储在磁盘上的文件的唯一备份解决方案。许多数据存储专家不再认为 RAID 5是一种良好的硬盘备份解决方案,因为硬盘很容易出现磁盘故障,而且多个磁盘故障会导致数据丢失。
适用于SSD的RAID 5
虽然不常被提及,但RAID 5可用于固态硬盘,固态硬盘是比硬盘快得多的非易失性内存存储设备。与HDD相比,SSD出现故障的可能性更小,并且读取速度更快,这将使重建过程更快。
如果使用奇偶校验来重建数据,SSD很容易在更短的时间内发生第二次故障。另外,它们不太可能同时遇到多个不可恢复的读取错误(URE),而HDD在重建过程中更有可能遇到多个URE。
唯一的潜在问题是,当一个SSD最终出现故障时,如果阵列中的另一个SSD具有相同的使用寿命,那么它们很可能也会在同一时间出现故障。因此,如果你为SSD使用RAID 5,可能需要考虑使用年龄不完全相同的驱动器。当然,使用不同的驱动器可能会导致其他问题,例如兼容性问题,但驱动器同时发生故障可能会导致整个数据丢失。
关于RAID 5热备份
RAID 5是一种磁盘阵列级别,旨在提供数据冗余和性能增强。它通常由至少三块磁盘组成,其中一部分空间被用来存储奇偶校验位,以实现数据冗余和恢复。RAID 5工作原理是将数据条带化分布在各个磁盘上,同时在每个条带上计算奇偶校验位。这使得当一个磁盘发生故障时,可以通过重新计算奇偶校验位来恢复丢失的数据。
另外,热备份是一种备份策略,旨在保障系统在硬件故障或其他问题发生时能够迅速恢复。在热备份中,备份设备(如磁盘、服务器等)已经预先准备好,可以随时替代故障的设备,而无需关闭系统。这与冷备份不同,冷备份需要在替换设备之前停止系统。
所以,关于RAID 5的热备份,就是值在 RAID 5中使用热备份意味着在磁盘阵列中预留一个或多个额外的磁盘作为备用设备。这些备用磁盘不参与实际的数据存储,而是在其他磁盘发生故障时迅速替代受损的磁盘。当一个磁盘失败时,RAID 控制器会自动将备用磁盘纳入工作,重建丢失的数据。这可以显著减少停机时间,因为整个过程都是在运行中进行的。
简单来说,RAID 5的热备份是一种通过预先设置备用磁盘来增强数据冗余和系统恢复能力的做法。它可以帮助保护数据免受硬件故障的影响,并在发生故障时迅速恢复系统正常运行。