RAID詳解[RAID0/RAID1/RAID10/RAID5]

1 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）

2.1 RAID0

即Data Stripping數據分條技術。RAID0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。 RAID0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。

RAID0的工做方式：

2.2 RAID1

RAID1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。RAID1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。

RAID1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）RAID1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。

2.3  RAID 5 

能夠理解爲是RAID0和RAID1的折衷方案，但沒有徹底使用RAID1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。

RAID5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RAID5爲例，其數據存儲方式如上圖所示：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，RAID5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。
RAID5能夠理解爲是RAID0和RAID1的折衷方案。RAID5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。RAID5具備和RAID0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，RAID5的磁盤空間利用率要比RAID1高，存儲成本相對較低。

2.4 RAID10

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。

3 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 5>RAID 1	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。
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％