RAID是英文Redundant Array of Inexpensive Disks的縮寫(xiě)，中文譯作廉價(jià)冗余磁盤(pán)陣列，簡(jiǎn)稱磁盤(pán)陣列。簡(jiǎn)單的說(shuō)，RAID是一種把多塊獨(dú)立的硬盤(pán)(物理硬盤(pán))按不同方式組合起來(lái)形成一個(gè)硬盤(pán)組(邏輯硬盤(pán))，從而提供比單個(gè)硬盤(pán)更高 的存儲(chǔ)性能和提供數(shù)據(jù)冗余的技術(shù)。在這一組硬盤(pán)中，數(shù)據(jù)按照不同的算法分別存儲(chǔ)于每塊硬盤(pán)上從而達(dá)到不同的效果這樣就形成了不同的RAID級(jí)別(RAID LEVEL)。

　　按照RAID級(jí)別劃分，常見(jiàn)的有RAID0，RAID1，RAID3，RAID5， RAID10，RAID50還有不常用的RAID2， RAID4，RAID6，RAID7以及硬件廠商自己定義的RAID如惠普Smart Array陣列卡實(shí)現(xiàn)的RAID ADG和IBM的RAID 5E。

一常用磁盤(pán)陣列模式

01RAID 0

　　RAID 0是由一塊以上的硬盤(pán)組成，每塊硬盤(pán)被等分成容量相同的條帶集，數(shù)據(jù)也被分割成條帶，在同一時(shí)間內(nèi)向多塊磁盤(pán)寫(xiě)入。

　　優(yōu)勢(shì)：讀寫(xiě)性能快，弱點(diǎn)：數(shù)據(jù)安全性差。

　　如果是四塊硬盤(pán)做RAID0，系統(tǒng)向邏輯設(shè)備發(fā)出的I/O指令會(huì)被轉(zhuǎn)化為4項(xiàng)操作，其中的每一項(xiàng)操作都對(duì)應(yīng)于一塊硬盤(pán)，通過(guò)建立帶區(qū)集，原先順序?qū)懭氲臄?shù)據(jù)被分散到所有的四塊硬盤(pán)中同時(shí)進(jìn)行讀寫(xiě)。四塊硬盤(pán)的并行操作使同一時(shí)間內(nèi)磁盤(pán)讀寫(xiě)的速度提升了4倍。四塊硬盤(pán)組合在一起形成一個(gè)獨(dú)立的邏輯驅(qū)動(dòng)器，容量相當(dāng)于任何一塊單獨(dú)硬盤(pán)的4倍。

　　需要注意的是：這種 RAID 級(jí)別不具有容錯(cuò)性能，如果陣列中的任何一塊磁盤(pán)出現(xiàn)故障，整個(gè)陣列中的數(shù)據(jù)都將會(huì)受到破壞，無(wú)法繼續(xù)使用。從上面這個(gè)例子來(lái)說(shuō)，此時(shí)使用RAID 0方式的安全性僅相當(dāng)于單獨(dú)使用一塊硬盤(pán)的1/4(因?yàn)楸纠蠷AID 0使用了4塊硬盤(pán))。

02RAID 1

　　RAID 1又被稱為磁盤(pán)鏡像，由兩個(gè)以上偶數(shù)個(gè)硬盤(pán)組成，每一個(gè)磁盤(pán)都具有一個(gè)對(duì)應(yīng)的鏡像盤(pán)，對(duì)寫(xiě)入任何一個(gè)磁盤(pán)的數(shù)據(jù)都會(huì)被復(fù)制鏡像盤(pán)中，同時(shí)系統(tǒng)可以從這一組鏡像盤(pán)中的任何一個(gè)磁盤(pán)讀取數(shù)據(jù)。

　　優(yōu)勢(shì)：數(shù)據(jù)安全性高，弱點(diǎn)：磁盤(pán)利用率較低。

　　RAID 1下，任何一塊硬盤(pán)的故障都不會(huì)影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而且只要能夠保證任何一對(duì)鏡像盤(pán)中至少有一塊磁盤(pán)可以使用，RAID 1甚至可以在一半數(shù)量的硬盤(pán)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不間斷的工作。當(dāng)一塊硬盤(pán)失效時(shí)，系統(tǒng)會(huì)忽略該硬盤(pán)，轉(zhuǎn)而使用剩余的鏡像盤(pán)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。

　　顯然，磁盤(pán)鏡像肯定會(huì)提高系統(tǒng)成本。因?yàn)槲覀兯苁褂玫目臻g只是所有磁盤(pán)容量總和的一半。

03RAID 3

　　RAID3至少由三塊以上硬盤(pán)組成，以其中一塊特定的硬盤(pán)來(lái)存放數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位(由真實(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)一定的算法得出)，真實(shí)數(shù)據(jù)則分段存儲(chǔ)于其余硬盤(pán)中。

　　優(yōu)勢(shì)：有冗余，硬盤(pán)利用率高，弱點(diǎn)：讀寫(xiě)性能差。

　　如果數(shù)據(jù)盤(pán)(物理)損壞，只要將壞硬盤(pán)換掉，RAID控制系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)校驗(yàn)盤(pán)的數(shù)據(jù)校驗(yàn)位在新盤(pán)中重建壞盤(pán)上的數(shù)據(jù)。利用單獨(dú)的校驗(yàn)盤(pán)來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)雖然沒(méi)有鏡像的安全性高，但是硬盤(pán)利用率得到了很大的提高，為(N-1)/N 其中N為RAID中硬盤(pán)的個(gè)數(shù)。

　　當(dāng)向RAID 3寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，情況會(huì)變得復(fù)雜一些。即使我們只是向一個(gè)磁盤(pán)寫(xiě)入一個(gè)數(shù)據(jù)塊，也必須計(jì)算與該數(shù)據(jù)塊同處一個(gè)帶區(qū)的所有數(shù)據(jù)塊的校驗(yàn)值，并將新值重新寫(xiě)入到校驗(yàn)塊中。由此我們可以看出，一個(gè)寫(xiě)入操作事實(shí)上包含了數(shù)據(jù)讀取(讀取帶區(qū)中的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)塊)，校驗(yàn)值計(jì)算，數(shù)據(jù)塊寫(xiě)入和校驗(yàn)塊寫(xiě)入四個(gè)過(guò)程。讀寫(xiě)性能尤其是寫(xiě)性能大大降低。

　　RAID 3所存在的最大一個(gè)不足同時(shí)也是導(dǎo)致RAID 3很少被人們采用的原因就是校驗(yàn)盤(pán)很容易成為整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸。我們已經(jīng)知道RAID 3會(huì)把數(shù)據(jù)的寫(xiě)入操作分散到多個(gè)磁盤(pán)上進(jìn)行，然而不管是向哪一個(gè)數(shù)據(jù)盤(pán)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，都需要同時(shí)重寫(xiě)校驗(yàn)盤(pán)中的相關(guān)信息。因此，對(duì)于那些經(jīng)常需要執(zhí)行大量寫(xiě)入操作的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，校驗(yàn)盤(pán)的負(fù)載將會(huì)很大，無(wú)法滿足程序的運(yùn)行速度，從而導(dǎo)致整個(gè)RAID系統(tǒng)性能的下降。鑒于這種原因，RAID 3更加適合應(yīng)用于那些寫(xiě)入操作較少，讀取操作較多的應(yīng)用環(huán)境，例如數(shù)據(jù)庫(kù)和WEB服務(wù)器等。

04RAID 5

　　RAID5是在RAID 3的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些改進(jìn)，同樣也是由三塊以上的硬盤(pán)組成，也是以數(shù)據(jù)的校驗(yàn)位來(lái)保證數(shù)據(jù)的安全，但它不是以特定硬盤(pán)來(lái)存放數(shù)據(jù)的校驗(yàn)位，而是將數(shù)據(jù)段的校驗(yàn)位交互存放于各個(gè)硬盤(pán)上。

　　優(yōu)勢(shì)：克服RAID3校驗(yàn)盤(pán)性能問(wèn)題，有冗余，硬盤(pán)利用率高，弱點(diǎn)：讀寫(xiě)性能差。

　　如果數(shù)據(jù)盤(pán)(物理)損壞，只要將壞硬盤(pán)換掉，RAID控制系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)校驗(yàn)盤(pán)的數(shù)據(jù)校驗(yàn)位在新盤(pán)中重建壞盤(pán)上的數(shù)據(jù)。利用單獨(dú)的校驗(yàn)盤(pán)來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)，雖然沒(méi)有鏡像的安全性高，但是硬盤(pán)利用率得到了很大的提高，為(N-1)/N 其中N為RAID中硬盤(pán)的個(gè)數(shù)。

　　當(dāng)向RAID 5寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，情況會(huì)變得復(fù)雜一些。即使我們只是向一個(gè)磁盤(pán)寫(xiě)入一個(gè)數(shù)據(jù)塊，也必須計(jì)算與該數(shù)據(jù)塊同處一個(gè)帶區(qū)的所有數(shù)據(jù)塊的校驗(yàn)值，并將新值重新寫(xiě)入到校驗(yàn)塊中。由此我們可以看出，一個(gè)寫(xiě)入操作事實(shí)上包含了數(shù)據(jù)讀取(讀取帶區(qū)中的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)塊)，校驗(yàn)值計(jì)算，數(shù)據(jù)塊寫(xiě)入和校驗(yàn)塊寫(xiě)入四個(gè)過(guò)程，讀寫(xiě)性能尤其是寫(xiě)性能大大降低。

二不常用磁盤(pán)陣列模式

01RAID 10

　　RAID10也被稱為鏡像陣列條帶，由至少四塊硬盤(pán)組成，像RAID0一樣，數(shù)據(jù)被分割成條帶，在同一時(shí)間內(nèi)向多塊磁盤(pán)寫(xiě)入;像RAID1一樣，每個(gè)磁盤(pán)都有一個(gè)鏡像磁盤(pán)。其目的是在保證數(shù)據(jù)安全的情況下，提高數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)性能。

02RAID 50

　　RAID50也被稱為鏡像陣列條帶由至少六塊硬盤(pán)組成，像RAID0一樣，數(shù)據(jù)被分割成條帶，在同一時(shí)間內(nèi)向多塊磁盤(pán)寫(xiě)入;像RAID5一樣，也是以數(shù)據(jù)的校驗(yàn)位來(lái)保證數(shù)據(jù)的安全。其目的在于提高RAID5的讀寫(xiě)性能。

03RAID 2

　　RAID2又被稱為帶海明碼校驗(yàn)磁盤(pán)陣列，是為大型機(jī)和超級(jí)計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)的。磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器組中的第一個(gè)、第二個(gè)、第四個(gè)……第2的n次冪個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器是專門(mén)的校驗(yàn)盤(pán)，用于校驗(yàn)和糾錯(cuò)，例如七個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的RAID2，第一、二、四個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器是糾錯(cuò)盤(pán)，其余的用于存放數(shù)據(jù)。使用的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器越多，校驗(yàn)盤(pán)在其中占的百分比越少。RAID2對(duì)大數(shù)據(jù)量的輸入輸出有很高的性能，但少量數(shù)據(jù)的輸入輸出時(shí)性能不好。RAID2很少實(shí)際使用。

　　由于海明碼的特點(diǎn)，它可以在數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤的情況下將錯(cuò)誤校正，以保證輸出的正確。它的數(shù)據(jù)傳送速率相當(dāng)高，如果希望達(dá)到比較理想的速度，那最好提高保存校驗(yàn)碼ECC碼的硬盤(pán)，對(duì)于控制器的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，它又比RAID3，4或5要簡(jiǎn)單。但是利用海明碼校驗(yàn)必須要付出數(shù)據(jù)冗余的代價(jià)。

04RAID 4

　　RAID4和RAID3很相似，不同的是RAID4對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)是按數(shù)據(jù)塊進(jìn)行的，也就是按磁盤(pán)進(jìn)行的，每次是一個(gè)盤(pán)。 RAID3是一次一橫條，而RAID4一次一豎條。所以RAID3常須訪問(wèn)陣列中所有的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，而RAID4只須訪問(wèn)有用的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。這樣讀數(shù)據(jù)的速度大大提高了，但在寫(xiě)數(shù)據(jù)方面，需將從數(shù)據(jù)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和校驗(yàn)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中恢復(fù)出的舊數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)通過(guò)異或運(yùn)算，然后再將更新后的數(shù)據(jù)和檢驗(yàn)位寫(xiě)入硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，所以處理時(shí)間較RAID3長(zhǎng)。

05RAID 6

　　幾乎沒(méi)有進(jìn)行商用，它使用一種分配在不同的驅(qū)動(dòng)器上的第二種奇偶方案，擴(kuò)展了RAID 5。它能承受多個(gè)驅(qū)動(dòng)器同時(shí)出現(xiàn)故障，但是，性能尤其是寫(xiě)操作卻很差，而且，系統(tǒng)需要一個(gè)極為復(fù)雜的控制器。當(dāng)然由于引入了第二種奇偶校驗(yàn)值，所以需要N+2個(gè)磁盤(pán)，同時(shí)對(duì)控制器的設(shè)計(jì)變得十分復(fù)雜，用于計(jì)算奇偶校驗(yàn)值和驗(yàn)證數(shù)據(jù)正確性所花費(fèi)的時(shí)間比較多，造成了不必要的負(fù)載。

三自定義陣列模式

01IBM RAID 5E

　　RAID 5E是在 RAID 5級(jí)別基礎(chǔ)上的改進(jìn)，與RAID 5類似，數(shù)據(jù)的校驗(yàn)信息均勻分布在各硬盤(pán)上，但是，在每個(gè)硬盤(pán)上都保留了一部分未使用的空間，這部分空間沒(méi)有進(jìn)行條帶化，最多允許兩塊物理硬盤(pán)出現(xiàn)故障?？雌饋?lái)，RAID 5E和RAID 5加一塊熱備盤(pán)好像差不多，其實(shí)由于RAID 5E是把數(shù)據(jù)分布在所有的硬盤(pán)上，性能會(huì)比RAID5 加一塊熱備盤(pán)要好。當(dāng)一塊硬盤(pán)出現(xiàn)故障時(shí)，有故障硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)會(huì)被壓縮到其它硬盤(pán)上未使用的空間，邏輯盤(pán)保持RAID 5級(jí)別。

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