RAID5 和 RAID10:您需要哪種類型的保護?

在我們之前的文章中,我們深入概述了 RAID 級別,並查看了 RAID 0 和 1、RAID 1 和 5 以及 RAID 5 和 6 配置之間的比較。我們還介紹了硬件 RAID 與軟件 RAID 控制器之間的主要區別。

在這些文章中,您可以了解每種方法的優缺點,以及兩者的完整比較,以及它們何時適用於現實生活情況。

如果您已經查看了這些文章並想了解更多關於 RAID 5 與 RAID 10 的信息,請繼續閱讀。

快速回顧:什麼是 RAID?

它代表獨立(或廉價)磁盤冗餘陣列,指將物理硬盤驅動器磁盤組合成一個虛擬單元。您可以使用幾種不同的 RAID 級別配置,每種配置都有不同的優點、缺點和總體用途。在這篇比較文章中,我們將研究使用奇偶校驗系統來實現容錯的 RAID 5 和使用鏡像來實現數據冗餘的 RAID 10。

什麼是 RAID 5

RAID 5 是至少三個硬盤的排列,其中包含信息和所謂的奇偶校驗數據,在每個硬盤上條帶化。這意味著信息被分成大小均勻的塊,並按順序分佈在整個陣列中。然後收集、分解和分發奇偶校驗數據。如果其中一個硬盤發生故障,陣列將使用這些數據來計算和恢復丟失的任何信息。

例子

在其最小設置中,RAID 5 陣列使用三個硬盤並根據用戶的偏好分配數據。假設您更喜歡將文件分成兩半,並在數組中加載三個大小相同的文件,分別標記為“A”、“B”和“C”。你的數組看起來像這樣:

磁盤 1 磁盤 2 磁盤 3
檔案 A1 文件 A2 奇偶校驗
文件 B1 奇偶校驗 B 文件 B2
奇偶校驗 C 文件 C1 文件 C2

使用這種設置,我們犧牲了相當於一個硬盤的空間,以保護每個硬盤上的數據。如您所見,如果任何一個驅動器發生故障,要么文件未受影響,要么奇偶校驗數據保留以重建丟失的內容。

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RAID 5 的優勢

  • RAID 5 的讀取速度很快。
  • 由於奇偶校驗而帶有數據冗餘。
  • 設置很穩定。
  • 故障驅動器可以及時重建。
  • 大量的存儲空間。
  • 驅動器可以熱插拔以防止停機。
RAID 5 磁盤設置

RAID 5 的缺點

    • 如果兩個驅動器同時發生故障,所有數據都會丟失。
  • 奇偶校驗驅動器使寫入速度變慢。
  • 數據恢復可能很慢。
  • 對於那些剛接觸 RAID 配置的人來說,設置可能很複雜。

什麼是 RAID 10

RAID 10 實際上是 RAID 0 和 RAID 1 的組合,並且還使用磁盤條帶化,以及提供驅動器安全性。與收集奇偶校驗數據相反,這種安全性是通過鏡像或在單獨的鏡像驅動器上製作每個存儲驅動器的精確副本來實現的。

這意味著 RAID 10 至少需要 4 個驅動器才能運行,並且必須成對添加額外的驅動器。該陣列首先在存儲驅動器上對數據進行條帶化,然後將數據鏡像到鏡像驅動器上,從而創建成對完全相同的磁盤。

例子

如前所述,RAID 10 設置至少需要 4 個驅動器;2 個磁盤用於存儲和條帶化,2 個用於鏡像。使用典型設置和與上述類似的場景,我們將看到類似於以下內容:

存儲盤 1 存儲盤 2
檔案 A1 文件 A2
文件 B1 文件 B2
鏡像磁盤 1 鏡像磁盤 2
檔案 A1 文件 A2
文件 B1 文件 B2

它很快表明,無論您擁有多少對磁盤,您都只會擁有一半的存儲空間。然而,優勢在於可以快速更換故障驅動器,並且可以簡單地從另一個磁盤複製數據。此外,可以一次訪問所有驅動器,因此 RAID 10 陣列具有幾乎無與倫比的讀取速度。

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RAID 10 的優勢

  • 由於所有操作在單獨的驅動器上相互並行進行,因此具有極快的讀取和寫入性能。
  • 驅動器可以熱插拔以防止停機。
  • 可以極快地從失敗狀態中恢復。
  • 具有極高的容錯能力,因為它可以承受多個磁盤故障。

RAID 10 的缺點

  • 價格昂貴,因為它由於鏡像而具有低效的存儲空間。

RAID 5 與 RAID 10 比較表

RAID 5 RAID 10
基本功能/關鍵特性 帶有奇偶校驗系統的磁盤條帶化 將磁盤條帶化與鏡像相結合
需要存儲磁盤 3 個或更多 4
存儲容量 損失 60-75% 或 1 個驅動器空間 50%
奇偶校驗系統 是 – 奇偶校驗 – 單個磁盤 無奇偶校驗系統
容錯 是 – 1 個驅動器可能發生故障 多個驅動器可能會發生故障
數據恢復 是——使用奇偶校驗系統 是 – 100% 冗餘
總成本 昂貴的 非常貴
磁盤讀取性能 相當快 出色的表現
磁盤寫入性能 減緩 完美的表現
寫罰單? 是 – 稍微由於寫入奇偶校驗塊 不。
適當的目的 速度與數據安全之間的平衡 當您需要快速讀/寫速度和快速故障恢復時

*注意:存儲容量因您在 RAID 配置中使用的驅動器數量而異。

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RAID 5 與 RAID 10 的關鍵區別

  • RAID 5 使用單奇偶校驗條帶,而 RAID 10 使用磁盤條帶和鏡像。
  • 由於最少 3 個磁盤設置,RAID 5 更便宜,而 RAID 10 使用最少 4 個磁盤,如果您向 RAID 10 添加更多磁盤,則必須成對添加。
  • RAID 5 具有比 RAID 10 更好的存儲容量(1 個磁盤丟失對一半)。
  • RAID 5 可以支持 1 個驅動器故障,而 RAID 10 在 4 個驅動器設置中最多可以有 3 個驅動器出現故障。使用 RAID 10,如果您丟失了一對中的所有磁盤,您將丟失所有數據。
  • RAID 10 在這裡更好,因為它具有快速讀寫,而 RAID 5 只有快速讀取。

用例:何時在現實生活場景中使用 RAID 5

RAID 5 在性能、容錯性和存儲容量之間提供了良好的平衡,這使其適用於以下場景:

  • 如果您的預算緊張,但仍需要基本的容錯保護而不犧牲大量存儲空間或性能。
  • 您正在運行需要大量存儲容量的數據存檔、應用程序或文件服務器。
  • 您正在運行一個高可用性解決方案,例如新聞服務器。或者是擁有僅限於 3-16 個驅動器的服務器的中小型企業。

用例:何時在現實生活場景中使用 RAID 10

RAID 10 非常適合需要高容錯性和快速讀寫速度的情況。此類場景包括 I/O 密集型應用程序,例如:

  • 需要收集、移動和保存大量數據以供以後訪問的電子郵件服務器。
  • 處理大量輸入和輸出的 Web 託管服務器,需要同時對許多用戶做出快速反應。
  • 幾乎不需要停機時間的數據庫實現,因為持續訪問至關重要。

經常問的問題

為什麼不推薦 RAID 5 而不是 RAID 10?

不推薦使用 RAID 5,因為它只使用分佈式奇偶校驗,並且沒有內置鏡像或冗餘。這意味著如果 1 個硬盤驅動器磁盤發生故障,整個陣列將處於危險之中,數據恢復變得緩慢和復雜。除此之外,與具有 100% 冗餘的 RAID 10 相比,RAID 5 性能較低。

RAID 10 的性能是否優於 RAID 5?

是的,因為它結合了 RAID 級別 0 和 1 的特性,即磁盤條帶化和鏡像。RAID 10 通過將捲數據條帶化到陣列中的多個驅動器來優化容錯並提高性能。

RAID 5 vs. 10 需要多少硬盤?

對於 RAID 5 配置,您至少需要 3 個硬盤驅動器。對於 RAID 10,您至少需要 4 個驅動器。

如果使用 RAID,我是否需要備份我的數據?

雖然大多數 RAID 級別確實提供了一些容錯能力,但它們並不能取代常規備份。這是因為任何 RAID 配置中的硬盤驅動器故障都可能導致您的所有數據丟失。如果您有關鍵數據,使用傳統備份總是一個好主意。

結論

這些 RAID 級別之間最大的關鍵區別在於它們如何實現和提供數據安全性。RAID 5 收集奇偶校驗數據並執行計算,而 RAID 10 只是對其擁有的每一英寸數據進行精確複製。這意味著 RAID 10 可以容忍更多的驅動器故障,但永遠不會超過其總存儲容量的一半。

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