IT全栈-服务器05-X86-PCServer raid卡及相关知识介绍

01

PART

知识回顾

本篇文章，我们重点介绍X86服务器raid卡及相关知识。

前期知识储备和回顾，请参考以下文章

01）IT全栈-服务器01-X86-PCServer整机介绍

02）IT全栈-服务器02-X86-PCServer CPU介绍

03）IT全栈-服务器03-X86-PCServer内存和NUMA介绍

04）IT全栈-服务器04-X86-PCServer磁盘介绍

02

PART

raid技术产生原因

A

数据存储面临的挑战

数据存储要解决的问题优先级：

1. 优先级1：有足够的容量存储
2. 优先级2：数据保护(数据尽可能不丢)

B

数据存储容量解决方案

C

数据存储解决方案对比

• 应用层解决方案

• 物理机层解决方案

• raid解决方案

D

数据存储三种解决方案的相互关系

数据存储三种解决方案的相互关系：

1）物理层是一切解决方案的基础

2）物理层、应用层、raid三种解决方案相互促进

3）物理层、应用层、raid三种解决方案长期并存

4）物理层会持续进步(更大的单盘容量+更高的可靠性)

5）应用层解决方案适用场景(大数据|分布式存储)

6）raid解决方案适用传统主流的应用场景

7）应用层和raid层各领风骚几十年(柳暗花明而又枯木逢春)

前30年是raid占主流；这几年随着互联网的发展，应用层和raid应用场景基本持平

03

PART

raid技术详解

A

raid0简介

raid0技术细节：

1）磁盘数量：N大于等于1

2）逻辑盘总容量：所有磁盘容量之和(无容量浪费)

3）数据保护：无(不支持坏盘，坏一块盘数据全部丢失)

4）iops：理论上所有磁盘iops之和(raid0的iops是raid解决方案中最优的)

5）无热点盘(所有磁盘繁忙程度相同)

6）磁盘混插：支持但是不推介

磁盘混插情况下，逻辑盘总容量和性能受影响

逻辑盘总容量等于磁盘数量*最小单盘容量

逻辑盘性能局限于性能最差的磁盘

raid0解决了容量问题，但带来了安全问题

B

raid1简介

raid1技术细节：

1）磁盘数量：N必须为偶数

2）逻辑盘总容量：所有磁盘容量之和的一半(容量浪费一半)

3）数据保护：镜像(数据双写，分别写到两块盘上；理想情况下可以坏一半的磁盘不丢数据)

4）iops：存在写惩罚，数据写两份；单盘iops

5）无热点盘(所有磁盘繁忙程度相同)

6）磁盘混插：支持但是不推介

磁盘混插情况下，逻辑盘总容量和性能受影响

逻辑盘总容量等于磁盘数量*最小单盘容量

逻辑盘性能局限于性能最差的磁盘

raid0解决了容量问题，但带来了安全问题

raid1解决了容量和安全问题，但是带来了容量浪费问题

C

raid2简介

raid2技术细节：

1）磁盘数量：n=(P+D)且2^P>=P+D+1

2）逻辑盘总容量：D块数据盘容量之和(浪费P块盘容量)

3）数据保护：有(支持1块坏盘)

4）理论iops：写惩罚为4

5）存在热点盘：校验盘是热点(热点盘使用太频繁非常容易坏)

6）磁盘混插：支持但是不推介

磁盘混插情况下，逻辑盘总容量和性能受影响

逻辑盘总容量等于D*最小单盘容量

逻辑盘性能局限于性能最差的磁盘

raid0解决了容量问题，但带来了安全问题

raid1解决了容量和安全问题，但是带来了容量浪费问题

raid2优化了raid1的容量浪费问题(海明校验码算法)，但带来了热点盘和不能处理并发io问题

D

raid3|4简介

raid3|4技术细节：

1）磁盘数量：N大于等于3

2）逻辑盘总容量：N-1块磁盘容量之和(浪费一块盘容量)

3）数据保护：有(支持坏一块盘)

4）理论iops：写惩罚为4

5）存在热点盘：校验盘是热点(热点盘使用太频繁非常容易坏)

6）磁盘混插：支持但是不推介

磁盘混插情况下，逻辑盘总容量和性能受影响

逻辑盘总容量等于（N-1）*最小单盘容量

逻辑盘性能局限于性能最差的磁盘

raid3和raid4非常类似，区别主要在条带深度上(raid3条带深度以位为单位，导致每次读写都需要所有磁盘联动，不能处理并发io；raid4在raid3加大了条带深度，增加了并发io能力)

raid0解决了容量问题，但带来了安全问题

raid1解决了容量和安全问题，但是带来了容量浪费问题

raid2优化了raid1的容量浪费问题(海明校验码算法)，但带来了热点盘和不能处理并发io问题

raid3进一步优化了raid2的容量浪费问题(通过采用新的算法)，但热点盘和不能处理并发io问题并未解决

raid4在raid3的基础上解决了并发io问题，但热点盘问题还未解决

E

raid5简介

raid5技术细节：

1）磁盘数量：N大于等于3

2）逻辑盘总容量：N-1块磁盘容量之和(浪费一块盘容量)

3）数据保护：有(支持坏一块盘)

4）理论iops：写惩罚为4

5）无热点盘(所有磁盘繁忙程度相同)

6）磁盘混插：支持但是不推介

磁盘混插情况下，逻辑盘总容量和性能受影响

逻辑盘总容量等于（N-1）*最小单盘容量

逻辑盘性能局限于性能最差的磁盘

raid0解决了容量问题，但带来了安全问题

raid1解决了容量和安全问题，但是带来了容量浪费问题

raid2优化了raid1的容量浪费问题(海明校验码算法)，但带来了热点盘和不能处理并发io问题

raid3进一步优化了raid2的容量浪费问题(通过采用新的算法)，但热点盘和不能处理并发io问题并未解决

raid4在raid3的基础上解决了并发io问题，但热点盘问题还未解决

raid5在raid4的基础上解决了热点盘问题

F

raid6简介

raid6技术细节：

1）磁盘数量：N大于等于4

2）逻辑盘总容量：N-2块磁盘容量之和(浪费两块盘容量)

3）数据保护：有(支持坏两块盘)

4）理论iops：写惩罚为6

5）无热点盘(所有磁盘繁忙程度相同)

6）磁盘混插：支持但是不推介

磁盘混插情况下，逻辑盘总容量和性能受影响

逻辑盘总容量等于（N-2）*最小单盘容量

逻辑盘性能局限于性能最差的磁盘

raid0解决了容量问题，但带来了安全问题

raid1解决了容量和安全问题，但是带来了容量浪费问题

raid2优化了raid1的容量浪费问题(海明校验码算法)，但带来了热点盘和不能处理并发io问题

raid3进一步优化了raid2的容量浪费问题(通过采用新的算法)，但热点盘和不能处理并发io问题并未解决

raid4在raid3的基础上解决了并发io问题，但热点盘问题还未解决

raid5在raid4的基础上解决了热点盘问题

raid6在raid5的基础上提升了安全性(raid5只能坏1块盘，raid6支持坏2块盘)，同时写惩罚从4变为6(raid5写惩罚为4，raid6写惩罚为6)

G

raid变种

raid变种技术细节：

1）常见的raid变种为：raid10|50|60

2）变种的原因：取长补短(raid0特点：iops最优，数据安全最差；其他raid特点：数据安全可以，iops不如raid0)

3）raid10的正确读法：raid一零(听到太多的人错误的叫法raid十，先做raid1，然后再做raid0)

4）raid50的正确读法：raid五零(先做raid5，然后再做raid0)

5）raid60的正确读法：raid六零(先做raid6，然后再做raid0)

H

raid技术总结

04

PART

raid卡知识

A

raid卡由来

数据存储容量和数据保护的方案之一是raid；raid的落地有两种方式：软raid和硬raid

1）linux下lvm属于软raid的一个子集

2）raid卡属于硬raid的一种实现方式

其实传统商业存储也是硬raid的一种实现方式

B

raid卡知识

C

raid夜话

raid大白话

raid0：看我多牛X，可以把那么多小盘合并成一个大盘，容量和性能都比原来强。

raid1：牛是牛了点，可惜啊，一坏一大片没有安全性。你看我，我也可以实现把多个小盘合并为一个大盘，虽然性能和容量比你差，但是我安全啊；安全方面我是number 1。

raid2：你还有脸说，容量给人家浪费了一半，性能也弱爆了。看我的，性能比你好，浪费的容量比你少。

raid3：别BB，你也没省多少。容量利用率方面，我才是number 1，无论多少盘，我就浪费一块盘。

raid4：嘚瑟啥，你看看你那条带深度，和raid2没差别，就提高了一点容量利用率而已(备注：条带深度太小，导致所有盘必须一起联动工作，无法提供并发io处理)。看看哥的条带深度，哥的并发比你提高n倍。

raid5：小样，你比raid3也强不了多少。你看看你那校验盘，都快被你两玩废了，大活小活都拉着人家校验，校验盘挂了你们离玩完也不远了。看看哥的，哥的校验盘数据盘不分家，各个即是数据盘也是校验盘，牛X吧。

raid6：好像你们那安全性比raid0强点，但是比raid1也太弱了吧；只能支持坏1块盘，人家raid1最多支持坏一半呢。我虽然没有raid1那么强，但是我在不尽可能少浪费空间的情况下，支持坏两块盘呢。

raid10：哥是raid1和raid0的合体，兼容二者有点缺完美的规避了缺点。

raid50：等等，还有我

raid60：喂喂，还有我呢。

物理盘：一个个的吵吵啥，没有老子，那有你们。关灯睡觉，明天还有一堆电影要存呢；这个电影老板要看的，不光不能丢而且还要播放快，raid10你来搞定。