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上個世紀(jì)八十年代，美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校研究小組希望能找出一種新的技術(shù)，在短期內(nèi)，立即提升效能來平衡計算機(jī)的運(yùn)算能力。在當(dāng)時，CPU效能每年大約成長30～50%，而硬磁機(jī)只能成長約7%，硬磁機(jī)的增長已經(jīng)嚴(yán)重跟不上CPU的增長速度，于是，RAID就這樣誕生了。

RAID，為Redundant Arrays of Independent Disks的簡稱，中文為廉價冗余磁盤陣列。

RAID理論，作為高性能的存儲系統(tǒng)，已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。RAID陣列技術(shù)允許將一系列磁盤分組，以實現(xiàn)為數(shù)據(jù)保護(hù)而必需的數(shù)據(jù)冗余，以及為提高讀寫性能而形成的數(shù)據(jù)條帶分布。

RAID最初用于高端服務(wù)器市場，不過隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，RAID技術(shù)已經(jīng)滲透到計算機(jī)遍布的各個領(lǐng)域。

如今，在家用電腦主板中，RAID控制芯片也隨處可見。

RAID級別介紹

一般常用的RAID階層，分別是RAID 0、RAID1、RAID 2、RAID 3、RAID 4、RAID 5，RAID 50、RAID 6、以及 RAID 0+1或稱RAID 10。

實現(xiàn)方式

(1)軟件模擬實現(xiàn)：Software RAID，結(jié)合內(nèi)核中的md(multi devices)工具，生產(chǎn)環(huán)境中一般沒有人使用

(2)硬件實現(xiàn)：硬件級別的RAID配置多塊硬盤在bios中實現(xiàn)

外接式磁盤陣列：通過擴(kuò)展卡提供適配能力內(nèi)接式RAID：主板集成RAID控制器

1）可以通過SAS接口的適配器接口擴(kuò)展出串行端口附加存儲，以logical unit number邏輯單元號表現(xiàn)

窄帶：8個接口，7target寬帶：16個接口，15個target

2）RAID控制器需要系統(tǒng)驅(qū)動使用，在BIOS中可以設(shè)置，通過適配器連接到RAID磁盤陣列

3）RAID控制器本身有CPU，還可以有內(nèi)存來加速，另外設(shè)置電源方式斷電時候的應(yīng)急寫入

RAID0

也稱為條帶模式（striped），即把連續(xù)的數(shù)據(jù)分散到多個磁盤上存取，如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)有數(shù)據(jù)請求就可以被多個磁盤并行的執(zhí)行，每個磁盤執(zhí)行屬于它自己的那部分?jǐn)?shù)據(jù)請求。這種數(shù)據(jù)上的并行操作可以充分利用總線的帶寬，顯著提高磁盤整體存取性能。因為讀取和寫入是在設(shè)備上并行完成的，讀取和寫入性能將會增加，這通常是運(yùn)行 RAID 0 的主要原因。但RAID 0沒有數(shù)據(jù)冗余，如果驅(qū)動器出現(xiàn)故障，那么將無法恢復(fù)任何數(shù)據(jù)。

RAID1

RAID 1 又稱為鏡像（Mirroring），一個具有全冗余的模式，如圖所示。RAID 1可以用于兩個或2xN個磁盤，并使用0塊或更多的備用磁盤，每次寫數(shù)據(jù)時會同時寫入鏡像盤。這種陣列可靠性很高，但其有效容量減小到總?cè)萘康囊话?，同時這些磁盤的大小應(yīng)該相等，否則總?cè)萘恐痪哂凶钚〈疟P的大小。

RAID2

從概念上講，RAID 2 同RAID 3類似，兩者都是將數(shù)據(jù)條塊化分布于不同的硬盤上，條塊單位為位或字節(jié)。然而RAID 2 使用一定的編碼技術(shù)來提供錯誤檢查及恢復(fù)。這種編碼技術(shù)需要多個磁盤存放檢查及恢復(fù)信息，使得RAID 2技術(shù)實施更復(fù)雜。因此，在商業(yè)環(huán)境中很少使用。由于海明碼的特點，它可以在數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤的情況下將錯誤校正，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碼ECC碼的硬盤，對于控制器的設(shè)計來說，它又比RAID3，4或5要簡單。沒有免費(fèi)的午餐，這里也一樣，要利用海明碼，必須要付出數(shù)據(jù)冗余的代價。輸出數(shù)據(jù)的速率與驅(qū)動器組中速度最慢的相等。

RAID3

RAID 3 是將數(shù)據(jù)先做XOR 運(yùn)算，產(chǎn)生Parity Data后，在將數(shù)據(jù)和Parity Data 以并行存取模式寫入成員磁盤驅(qū)動器中，因此具備并行存取模式的優(yōu)點和缺點。進(jìn)一步來說，RAID 3每一筆數(shù)據(jù)傳輸，都更新整個Stripe﹝即每一個成員磁盤驅(qū)動器相對位置的數(shù)據(jù)都一起更新﹞，因此不會發(fā)生需要把部分磁盤驅(qū)動器現(xiàn)有的數(shù)據(jù)讀出來，與新數(shù)據(jù)作XOR運(yùn)算，再寫入的情況發(fā)生﹝這個情況在 RAID 4和RAID 5會發(fā)生，一般稱之為Read、Modify、Write Process，我們姑且譯為為讀、改、寫過程﹞。因此，在所有 RAID級別中，RAID 3的寫入性能是最好的。

RAID4

RAID 4 是采取獨(dú)立存取模式，同時以單一專屬的Parity Disk 來存放Parity Data。RAID 4的每一筆傳輸﹝Strip﹞資料較長，而且可以執(zhí)行Overlapped I/O，因此其讀取的性能很好。

如果一個驅(qū)動器出現(xiàn)故障，那么可以使用校驗信息來重建所有數(shù)據(jù)。如果兩個驅(qū)動器出現(xiàn)故障，那么所有數(shù)據(jù)都將丟失。不經(jīng)常使用這個級別的原因是校驗信息存儲在一個驅(qū)動器上。每次寫入其它磁盤時，都必須更新這些信息。因此，在大量寫入數(shù)據(jù)時很容易造成校驗磁盤的瓶頸，所以目前這個級別的RAID很少使用了。

RAID5

RAID5 與 RAID4 之間最大的區(qū)別就是校驗信息均勻分布在各個驅(qū)動器上，這樣就避免了RAID 4中出現(xiàn)的瓶頸問題。如果其中一塊磁盤出現(xiàn)故障，那么由于有校驗信息，所以所有數(shù)據(jù)仍然可以保持不變。如果可以使用備用磁盤，那么在設(shè)備出現(xiàn)故障之后，將立即開始同步數(shù)據(jù)。如果兩塊磁盤同時出現(xiàn)故障，那么所有數(shù)據(jù)都會丟失。RAID5 可以經(jīng)受一塊磁盤故障，但不能經(jīng)受兩塊或多塊磁盤故障。

RAID 5也是采取獨(dú)立存取模式，但是其Parity Data 則是分散寫入到各個成員磁盤驅(qū)動器，因此，除了具備Overlapped I/O 多任務(wù)性能之外，同時也脫離如RAID 4單一專屬Parity Disk的寫入瓶頸。但是，RAI?D 5在座資料寫入時，仍然稍微受到"讀、改、寫過程"的拖累。

基本上來說，多人多任務(wù)的環(huán)境，存取頻繁，數(shù)據(jù)量不是很大的應(yīng)用，都適合選用RAID 5 架構(gòu)，例如企業(yè)檔案服務(wù)器、WEB 服務(wù)器、在線交易系統(tǒng)、電子商務(wù)等應(yīng)用，都是數(shù)據(jù)量小，存取頻繁的應(yīng)用。

RAID 50

由兩組RAID 5磁盤組成（每組最少3個），每一組都使用了分布式奇偶位，而兩組硬盤再組建成RAID 0，實現(xiàn)跨磁盤抽取數(shù)據(jù)。RAID 50提供可靠的數(shù)據(jù)存儲和優(yōu)秀的整體性能，并支持更大的卷尺寸。即使兩個物理磁盤發(fā)生故障（每個陣列中一個），數(shù)據(jù)也可以順利恢復(fù)過來。

RAID 50最少需要6個驅(qū)動器，它最適合需要高可靠性存儲、高讀取速度、高數(shù)據(jù)傳輸性能的應(yīng)用。這些應(yīng)用包括事務(wù)處理和有許多用戶存取小文件的辦公應(yīng)用程序。

優(yōu)勢：更高的容錯能力，具備更快數(shù)據(jù)讀取速率的潛力。

需要注意的是：磁盤故障會影響吞吐量。故障后重建信息的時間比鏡像配置情況下要長。

RAID 6

raid 6是由一些大型企業(yè)提出來的私有raid級別標(biāo)準(zhǔn)，它的全稱叫“independent data disks with two independent distributed parity schemes（帶有兩個獨(dú)立分布式校驗方案的獨(dú)立數(shù)據(jù)磁盤）”。這種raid級別是在raid 5的基礎(chǔ)上發(fā)展而成，因此它的工作模式與raid 5有異曲同工之妙，不同的是raid 5將校驗碼寫入到一個驅(qū)動器里面，而raid 6將校驗碼寫入到兩個驅(qū)動器里面，這樣就增強(qiáng)了磁盤的容錯能力，同時raid 6陣列中允許出現(xiàn)故障的磁盤也就達(dá)到了兩個，但相應(yīng)的陣列磁盤數(shù)量最少也要4個。

RAID-6 是在RAID-5基礎(chǔ)上把校驗信息由一位增加到兩位的raid 級別。

RAID10

RAID 0+1/RAID 10，綜合了RAID 0 和 RAID 1的優(yōu)點，適合用在速度需求高，又要完全容錯，當(dāng)然經(jīng)費(fèi)也很多的應(yīng)用。 RAID 0和RAID 1的原理很簡單，合起來之后還是很簡單，我們不打算詳細(xì)介紹，倒是要談?wù)?，RAID 0+1到底應(yīng)該是 RAID 0 + RAID 1，還是RAID 1 + RAID 0，也就是說，是把多個RAID 1 做成RAID 0，還是把多個 RAID 0 做成RAID 1？

RAID0 + RAID 1

假設(shè)有四臺磁盤驅(qū)動器，每兩臺磁盤驅(qū)動器先做成RAID 1，再把兩個RAID 1做成RAID 0，這就是RAID 0 + RAID 1：

(RAID 1) A = Drive A1 + Drive A2 (Mirrored)(RAID 1) B = Drive B1 + Drive B2 (Mirrored)

RAID 0 = (RAID 1) A + (RAID 1) B (Striped)

RAID1 + RAID 0

假設(shè)有四臺磁盤驅(qū)動器，每兩臺磁盤驅(qū)動器先做成RAID 0，再把兩個RAID 0做成RAID 1，這就是RAID 1 + RAID 0：

(RAID 0) A = Drive A1 + Drive A2 (Striped)(RAID 0) B = Drive B1 + Drive B2 (Striped)

RAID 1 = (RAID 1) A + (RAID 1) B (Mirrored)

在這種架構(gòu)之下，如果 (RAID 0) A有一臺磁盤驅(qū)動器故障，(RAID 0) A就算毀了，當(dāng)然RAID 1仍然可以正常工作；如果這時 (RAID 0) B也有一臺磁盤驅(qū)動器故障，(RAID 0) B也就算毀了，此時RAID 1的兩磁盤驅(qū)動器都算故障，整個RAID 1資料就毀了。

因此，RAID 0 + RAID 1應(yīng)該比RAID 1 + RAID 0具備比較高的可靠度。所以精容數(shù)安建議，當(dāng)采用RAID 0+1/RAID 10架構(gòu)時，要先作RAID 1，再把數(shù)個RAID 1做成RAID 0。

重 點

RAID取代不了備份，它需要結(jié)合其他某種數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制一起使用。如果RAID不結(jié)合其他某種數(shù)據(jù)保護(hù)方法或者技術(shù)，那么被刪除的文件就會永遠(yuǎn)消失。不過如果有備份、快照或者數(shù)據(jù)的其他副本或視圖，那么被刪除的文件是可以恢復(fù)過來的。