RAID0、一、五、10詳解

一．RAID定義
RAID(Redundant Array of Independent Disk 獨立冗餘磁盤陣列)技術是加州大學伯克利分校1987年提出，最初是爲了組合小的廉價磁盤來代替大的昂貴磁盤，同時但願磁盤失效時不會使對數據的訪問受損 失而開發出必定水平的數據保護技術。RAID就是一種由多塊廉價磁盤構成的冗餘陣列，在操做系統下是做爲一個獨立的大型存儲設備出現。RAID能夠充分發 揮出多塊硬盤的優點，能夠提高硬盤速度，增大容量，提供容錯功可以確保數據安全性，易於管理的優勢，在任何一塊硬盤出現問題的狀況下均可以繼續工做，不會 受到損壞硬盤的影響。

2、 RAID的幾種工做模式（僅討論 RAID0，RAID1，RAID5，RAID10這四種，這四種比較典型）
一、RAID0 （又稱爲Stripe或Striping－－分條）
即Data Stripping數據分條技術。RAID 0能夠把多塊硬盤連成一個容量更大的硬盤羣，能夠提升磁 盤的性能和吞吐量。RAID 0沒有冗餘或錯誤修復能力，成本低，要求至少兩個磁盤，通常只是在那些對數 據安全性要求不高的狀況下才被使用。

特色：

容錯性：	沒有	冗餘類型：	沒有
熱備盤選項：	沒有	讀性能：	高
隨機寫性能：	高	連續寫性能：	高
須要的磁盤數：	只需2個或2*N個（這裏應該是多於兩個硬盤均可以）	可用容量：	總的磁盤的容量
典型應用：	無端障的迅速讀寫，要求安全性不高，如圖形工做站等。

RAID 0的工做方式：

圖1

如圖1所示:系統向 三個磁盤組成的邏輯硬盤(RADI 0 磁盤組)發出的I/O數據請求被轉化爲3項操做，其中的每一項操做都對應於一塊物理硬盤。咱們從圖中能夠清楚的看到經過創建RAID 0，原先順序的數據請求被分散到全部的三塊硬盤中同時執行。
從理論上講，三塊硬盤的並行操做使同一時間內磁盤讀寫速度提高了3倍。 但因爲總線帶寬等多種因素的影響，實際的提高速率確定會低於理論值，可是，大量數據並行傳輸與串行傳輸比較，提速效果顯著顯然毋庸置疑。
RAID 0的缺點是不提供數據冗餘，所以一旦用戶數據損壞，損壞的數據將沒法獲得恢復。
RAID 0具備的特色，使其特別適用於對性能要求較高，而對數據安全不太在意的領域，如圖形工做站等。對於我的用戶，RAID 0也是提升硬盤存儲性能的絕佳選擇。
計算機技術發展迅速，但硬盤傳輸率也成了性能的瓶頸。怎麼辦？IDE RAID技術的成熟讓咱們輕鬆打造本身的超高速硬盤。在實際應用中，RAID 0硬盤陣列能比普通IDE 7200轉ATA 133硬盤快得多，時至今日，在大多數的高端或者玩家主板上咱們都能找到一顆PROMISE或者HighPoint的RAID芯片，同時發現它們提供的額 外幾個IDE接口。沒錯，RAID已經近在眼前，難道你甘心放棄RAID爲咱們帶來的性能提高嗎？答案固然是否認的！
實用 的IDE RAID
RAID能夠經過軟件或硬件實現。像Windows 2000就可以提供軟件的RAID功能，可是這樣須要消耗不小的CPU資源，下降整機性能。而硬件實現則是通常由RAID卡實現的，高檔的SCSI RAID卡有着本身專用的緩存和I/O處理器，可是對於家庭用戶來講這樣的開銷顯然是承受不了的，畢竟爲了實現RAID買兩個或者更多的HDD已經至關不 容易了。咱們還有一種折中的辦法——IDE RAID。或許這纔是普通人最容易接受的方法。雖然IDE RAID在功能和性能上都有所折中，但相對於低廉的價格，普通用戶看來並不在乎。
爲何要用RAID 0
RAID 0至少須要兩塊硬盤纔可以實現，它的容量爲組成這個系統的各個硬盤容量之和，這幾塊硬盤的容量要相同，在家用IDE RAID中通常級聯兩塊硬盤，必定要用同型號同容量的硬盤。RAID 0模式向硬盤寫入數據的時候把數據一分爲二，分別寫入兩塊硬盤，讀取數據的時候則反之，這樣的話，每塊硬盤只要負擔一半的數據傳輸任務，獲得的結果也就是 速度的增長。

實現方 式：

（1）、RAID 0最簡單方式（我以爲這個方式不是它本意所提倡的）
就是把x塊一樣的硬盤用硬件的形式經過智能磁盤控制器或用操做系統中的磁盤驅動程序以軟件的方式串聯在一塊兒，造成一個獨立的邏輯驅動器，容量是單獨硬盤的 x倍,在電腦數據寫時被依次寫入到各磁盤 中，當一塊磁盤的空間用盡時，數據就會被自動寫入到下一塊磁盤中，它的好處是能夠增長磁盤的容量。
速度與其中任何一塊磁盤的速度相同，若是其中的任何一塊磁盤出現故障，整個系統將會受到破壞，可靠
性是單獨使用一塊硬盤的1/n。
（2）、RAID 0的另外一方式（常指的RAID 0就是指的這個）
是用n塊硬盤選擇合理的帶區大小建立帶區集，最好是爲每一塊硬盤都配備一個專門的磁盤控制器,在 電腦數據讀寫時同時向n塊磁盤讀寫數據,速度提高n倍。提升系統的性能。

二、RAID 1 （又稱爲Mirror或Mirroring－－鏡像）
RAID 1稱爲磁盤鏡像：把一個磁盤的數據鏡像到另外一個磁盤上，在不影響性能狀況下最大限度的保證系統的可靠性和可修復性上，具備很高的數據冗餘能力，但磁盤利用 率爲50%，故成本最高，多用在保存關鍵性的重要數據的場合。RAID 1的操做方式是把用戶寫入硬盤的數據百分之百地自動複製到另一個硬盤上。

RAID 1有如下特色：
（1）、RAID 1的每個磁盤都具備一個對應的鏡像盤，任什麼時候候數據都同步鏡像，系統能夠從一組 鏡像盤中的任何一個磁盤讀取數據。
（2）、磁盤所能使用的空間只有磁盤容量總和的一半，系統成本高。
（3）、只要系統中任何一對鏡像盤中至少有一塊磁盤可使用，甚至能夠在一半數量的硬盤出現問題時系統均可以正常運行。
（4）、出現硬盤故障的RAID系統再也不可靠，應當及時的更換損壞的硬盤，不然剩餘的鏡像盤也出現問題，那麼整個系統就會崩潰。
（5）、更換新盤後原有數據會須要很長時間同步鏡像，外界對數據的訪問不會受到影響，只是這時整個系統的性能有所降低。
（6）、RAID 1磁盤控制器的負載至關大，用多個磁盤控制器能夠提升數據的安全性和可用性。

RAID 1的工做方式：

圖2

如圖2所 示：當讀取數據時，系統先從RAID1的源盤讀取數據，若是讀取數據成功，則系統不去管備份盤上的數據；若是讀取源盤數據失敗，則系統自動轉而讀取備份盤 上的數據，不會形成用戶工做任務的中斷。固然，咱們應當及時地更換損壞的硬盤並利用備份數據從新創建Mirror，避免備份盤在發生損壞時，形成不可挽回 的數據損失。
raid 1的優缺點
因爲對存儲的數據進行百分之百的備份，在全部RAID級別中，RAID 1提供最高的數據安全保障。一樣，因爲數據的百分之百備份，備份數據佔了總存儲空間的一半，於是Mirror（鏡像）的磁盤空間利用率低，存儲成本高。 Mirror雖不能提升存儲性能，但因爲其具備的高數據安全性，使其尤爲適用於存放重要數據，如服務器和數據庫存儲等領域。

三、 RAID 5 （能夠理解爲是RAID 0和RAID 1的折衷方案，但沒有徹底使用RAID 1鏡像理念，而是使用了「奇偶校驗信息」來做爲數據恢復的方式，與下面的RAID10不一樣。）

容錯性：	有	冗餘類型：	奇偶校驗
熱備盤選項：	有	讀性能：	高
隨機寫性能：	低	連續寫性能：	低
須要的磁盤數：	三個或更多
可用容量：	（n-1）/n的總磁盤容量（n爲磁盤數）
典型應用：	隨機數據傳輸要求安全性高，如金融、數據庫、存儲等。

圖3
RAID 5 是一種存儲性能、數據安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。 以四個硬盤組成的RAID 5爲例，其數據存儲方式如圖4所示：圖中，Ap爲A1，A2和A3的奇偶校驗信息，其它以此類推。由圖中能夠看出，RAID 5不對存儲的數據進行備份，而是把數據和相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID5的各個磁盤上，而且奇偶校驗信息和相對應的數據分別存儲於不一樣的磁盤 上。當RAID5的一個磁盤數據發生損壞後，利用剩下的數據和相應的奇偶校驗信息去恢復被損壞的數據。
RAID 5能夠理解爲是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5能夠爲系統提供數據安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盤空間利用率要比Mirror高。RAID 5具備和RAID 0相近似的數據讀取速度，只是多了一個奇偶校驗信息，寫入數據的速度比對單個磁盤進行寫入操做稍慢。同時因爲多個數據對應一個奇偶校驗信息，RAID 5的磁盤空間利用率要比RAID 1高，存儲成本相對較低。

4.Raid 10是一個Raid 0與Raid1的組合體，它是利用奇偶校驗實現條帶集鏡像，因此它繼承了Raid0的快速和Raid1的安全。咱們知道，RAID 1在這裏就是一個冗餘的備份陣列，而RAID 0則負責數據的讀寫陣列。其實，圖4只是一種RAID 10方式，更多的狀況是從主通路分出兩路，作Striping操做，即把數據分割，而這分出來的每一路則再分兩路，作Mirroring操做，即互作鏡像。

圖4

RAID10也被稱爲鏡象陣列條帶。象RAID0同樣，數據跨磁盤抽取；象RAID1同樣，每一個磁盤都有一個鏡象磁盤, 因此RAID 10的另外一種會說法是 RAID 0+1。RAID10提供100%的數據冗餘，支持更大的捲尺寸，但價格也相對較高。對大多數只要求具備冗餘度而沒必要考慮價格的應用來講，RAID10提 供最好的性能。使用RAID10，能夠得到更好的可靠性，由於即便兩個物理驅動器發生故障（每一個陣列中一個），數據仍然能夠獲得保護。RAID10須要4 + 2*N 個磁盤驅動器（N >=0)， 並且只能使用其中一半(或更小, 若是磁盤大小不一)的磁盤用量, 例如 4 個 250G 的硬盤使用RAID10 陣列， 實際容量是 500G。

RAID總結：

類型	讀寫性能	安全性	磁盤利用率	成本	應用方面
RAID0	最好（因並行性而提升）	最差（徹底無安全保障）	最高（100％）	最低	我的用戶
RAID1	讀和單個磁盤無分別，寫則要寫兩邊	最高（提供數據的百分之百備份）	差（50％）	最高	適用於存放重要數據，如服務器和數據庫存儲等領域。
RAID5	讀：RAID 5＝RAID 0（相近似的數據讀取速度）   寫：RAID 5<對單個磁盤進行寫入操做（多了一個奇偶校驗信息寫入）	RAID 5<raid 1<="" td="" style="word-wrap: break-word;">	RAID 5>RAID 1	RAID 5<raid 1<="" td="" style="word-wrap: break-word;">	是一種存儲性能、數據安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。
RAID10	讀：RAID10＝RAID0   寫：RAID10＝RAID1	RAID10＝RAID1	RAID10＝RAID1（50％）	RAID10＝RAID1	集合了RAID0，RAID1的優勢，可是空間上因爲使用鏡像，而不是相似RAID5的「奇偶校驗信息」，磁盤利用率同樣是50％