【運維理論】RAID級別簡介

獨立硬盤冗餘陣列（RAID, Redundant Array of Independent Disks），舊稱廉價磁盤冗餘陣列（RAID, Redundant Array of Inexpensive Disks），簡稱硬盤陣列。由伯克利大學一位教授提出，其基本思想就是把多個相對便宜的硬盤組合起來，成爲一個硬盤陣列組，使性能達到甚至超過一個價格昂貴、容量巨大的硬盤。根據選擇的版本不一樣，RAID比單顆硬盤有如下一個或多個方面的好處：加強數據集成度，加強容錯功能，增長處理量或容量。但也有可能下降安全性、下降性能等多種缺點。另外，磁盤陣列對於計算機來講，看起來就像一個單獨的硬盤或邏輯存儲單元。根據不一樣的RAID級別，基礎RAID級別能夠分爲RAID-0，RAID-1，RAID-2，RAID-3，RAID-4，RAID-5，RAID-6，RAID-7（存儲計算機公司獨有技術），JBOD。根據基礎RAID級別，能夠進行進一步組合，實現使用者本身想要的方案。

簡而言之，RAID就是針對硬盤提供一種虛擬化方案，將多個物理硬盤組合成一個邏輯硬盤，操做系統只會把這個邏輯硬盤看成「一個硬盤」。RAID常被用在服務器計算機上，而且使用徹底相同的硬盤做爲組合。因爲硬盤價格的不斷降低（機械硬盤，基於TLC和QLC的固態硬盤）而且RAID功能更多的集成到主板上，於是電腦組裝愛好者也熱衷於給本身的數據存儲模塊加入RAID技術。

加入RAID技術主要是爲了增長如下一項或多項功能：

1.增長數據可靠性

2.增長存儲器讀寫性能

3.增長容量

如下依次介紹部分主流RAID基本級別。

1、RAID0 又稱Strip，條帶化模式

原理：數據交付給RAID控制單元，切割成若干條帶，並行寫入陣列

得失：理論上最高可提高讀寫速度爲原來N倍，存儲容量擴充爲單塊硬盤N倍，N爲陣列內硬盤個數，數據安全性下降爲原來的1/N，陣列內任意一塊硬盤故障，整個陣列崩潰！並且從實際狀況來看，因爲自己切割數據也須要耗費計算資源，因此實際讀寫提高將略小於理論值，而且會隨着硬盤個數增長而提高愈來愈少。

應用狀況：適用於對讀寫要求高，成本控制嚴格，安全性要求不高的場合，單獨RAID0筆者本人原來組準系統的時候用過，主要是爲了提高跑分好看。通常都是採用其餘組合的方案。

原理圖示：

2、RAID-1 又稱Mirror，鏡像模式

原理：數據交付給RAID控制單元，對陣列內全部磁盤寫入相同數據。讀取時，與RAID0相仿，能夠同時從陣列中全部可用硬盤內讀取所需數據。

得失：理論上數據安全性提高N倍，寫能力不受影響，讀取數據能力提高爲原來N倍（性能基準與單塊硬盤比較，N爲硬盤個數）。實際狀況中，數據安全性提高比率更大（要鏡像陣列中全部盤壞纔會定義爲崩潰，因此崩潰概率是相乘，會成倍減少），讀取數據能力提高不足N倍（受控制器影響，和控制策略算法影響），寫能力微弱降低（控制單元損耗）

應用狀況：適用於對數據安全性要求高，讀多寫極少的狀況，故也不適合單獨拿來大規模應用。

原理圖示：

3、RAID3 帶專用校驗盤的數據條帶

原理：數據交付給RAID控制單元，控制單元將向陣列中一塊固定的磁盤寫入校驗信息，同時將數據信息寫入其他磁盤。校驗信息爲異或值（Xor），若是任意一塊硬盤發生錯誤，那麼均可以經過其他磁盤信息異或後重建。

得失：當整個陣列健康時，可以提供接近RAID0的性能（倍數要排除掉校驗盤），同時提供必定的容災能力（容許一塊硬盤故障）。但一旦出現壞盤進入降級模式，每一次讀寫壞區塊的信息都要經過計算其他盤的內容，性能會大大降低

應用狀況：因爲RAID5可以更好的代替RAID3，因此基本上RAID3應用很少。

原理圖示：

4、RAID5 分散校驗盤的數據條帶

原理：校驗數據分佈在陣列中的全部磁盤上，而沒有采用專門的校驗磁盤。對於數據和校驗數據，它們的寫操做能夠同時發生在徹底不一樣的磁盤上。

得失：讀取速度接近RAID0（倍數要排除掉校驗盤），同時提供必定的容災能力（容許一塊硬盤故障）。但RAID5還提供良好的擴展性，磁盤數量增長，能提供更高的容量和更快的速度。固然，對替換盤重建數據時，性能依然會受到較大影響。RAID5 兼顧存儲性能、數據安全和存儲成本等各方面因素，它能夠理解爲 RAID0 和 RAID1 的折中方案，是目前綜合性能最佳的數據保護解決方案。 

應用狀況：RAID5 基本上能夠知足大部分的存儲應用需求，數據中心大多采用它做爲應用數據的保護方案。但實際的應用中，也一般不單使用RAID5，而是有其餘多種的組合方案。

原理圖示：

固然，還有其餘的諸如RAID2，RAID4，RAID6及7等非主流基本陣列模式，這種陣列模式通常商用產品都是不支持的，僅供理論瞭解，這裏也貼一篇很好的博文，供你們參考。

點擊這裏查看超級詳細的介紹RAID的一篇圖文！

5、RAID的常見基礎組合，raid10和raid01

原理：RAID10又稱RAID1+0，是先將買來的硬盤分紅兩組，作鏡像，再對每組硬盤作條帶化。而RAID01則偏偏相反，是先將買來的硬盤分紅兩組，作條帶化，再對每組硬盤作鏡像。

得失：在對每一個子組保持基本RAID等級的特性下，RAID10比RAID01有更好的容錯能力，可以容許多個子RAID1都有壞盤，只要不是一個RAID1組中硬盤所有壞掉就OK。然而RAID01只能容許在其中一個RAID0組中有壞盤。成組至少四塊硬盤，因爲都有RAID1，因此磁盤利用率50%

應用狀況：鑑於RAID10和01都至少四塊硬盤，而且磁盤利用率在徹底健康下都一致，基於RAID10數據更強的容災能力，於是主流的磁盤陣列產品都只支持RAID10。

原理圖示：

還有其餘更多的組合，但都不經常使用。讀者能夠在我以前貼出的那個連接裏去查閱，那篇文章很詳細。

看完我這篇文章，應付通常面試都是沒有問題的了。並且列舉的陣列模式都是經常使用/支持商業化的，因此你們也能夠靈活利用這些經常使用陣列，提高本身的硬盤效能和數據安全性。

Intel的SRT技術也能夠當作是RAID的一種，只不過是Intel獨有，這裏就不放在這裏介紹拉，有機會的話，我本身也會寫一篇博客。

感謝觀看。