RAID的作用

一、Raid定義

RAID(Redundant Array of Independent Disk 獨立備援磁盤陣列)

技術是加州大學伯克利分校1987年提出，最初是為了組合小的廉價磁盤來代替大的昂貴磁盤，同時希望磁盤失效時不會使對資料的通路受損失而開發出一定水準的資料保護技術。

RAID就是一種由多塊廉價磁盤構成的備援陣列，在作業系統下是作為一個獨立的大型儲存設備出現。

RAID可以充分發揮出多塊硬碟的優勢：

提升硬碟速度

增大容量

提供容錯功能夠確定資料安全性

易于管理

在任何一塊硬碟出現問題的情況下都可以繼續工作，不會受到損壞硬碟的影響。

二、RAID的幾種工作模式

1、RAID0

即Data Stripping資料分條技術。RAID 0可以把多塊硬碟連成一個容量更大的硬碟群，可以提高磁盤的性能和吞吐量。

RAID 0沒有備援或錯誤修複能力，成本低，要求至少兩個磁盤，一般隻是在那些對資料安全性要求不高的情況下才被使用。

（1）、RAID 0最簡單方式

就是把x塊同樣的硬碟用硬體的形式通過智能磁盤控制器或用作業系統中的磁盤驅動程式以軟體的方式串聯在一起，形成一個獨立的邏輯驅動器，容量是單獨硬碟的x倍,在電腦資料寫時被依次寫入到各磁盤中，當一塊磁盤的空間用盡時，資料就會被自動寫入到下一塊磁盤中，它的好處是可以增加磁盤的容量。速度與其中任何一塊磁盤的速度相同，如果其中的任何一塊磁盤出現故障，整個系統将會受到破壞，可靠性是單獨使用一塊硬碟的1/n。

（2）、RAID 0的另一方式

是用n塊硬碟選擇合理的帶區大小建立帶區集，最好是為每一塊硬碟都配備一個專門的磁盤控制器,在電腦資料讀寫時同時向n塊磁盤讀寫資料,速度提升n倍。提高系統的性能。

2、RAID 1

RAID 1稱為磁盤鏡像：把一個磁盤的資料鏡像到另一個磁盤上，在不影響性能情況下最大限度的保證系統的可靠性和可修複性上，具有很高的資料備援能力，但磁盤使用率為50%，故成本最高，多用在儲存關鍵性的重要資料的場合。RAID 1有以下特點：

（1）、RAID 1的每一個磁盤都具有一個對應的鏡像盤，任何時候資料都同步鏡像，系統可以從一組鏡像盤中的任何一個磁盤讀取資料。

（2）、磁盤所能使用的空間隻有磁盤容量總和的一半，系統成本高。

（3）、隻要系統中任何一對鏡像盤中至少有一塊磁盤可以使用，甚至可以在一半數量的硬碟出現問題時系統都可以正常運作。

（4）、出現硬碟故障的RAID系統不再可靠，應當及時的更換損壞的硬碟，否則剩餘的鏡像盤也出現問題，那麼整個系統就會崩潰。

（5）、更換新盤後原有資料會需要很長時間同步鏡像，外界對資料的通路不會受到影響，隻是這時整個系統的性能有所下降。

（6）、RAID 1磁盤控制器的負載相當大，用多個磁盤控制器可以提高資料的安全性和可用性。

3、RAID0+1

把RAID0和RAID1技術結合起來，資料除分布在多個盤上外，每個盤都有其實體鏡像盤，提供全備援能力，允許一個以下磁盤故障，而不影響資料可用性，并具有快速讀/寫能力。RAID0+1要在磁盤鏡像中建立帶區集至少4個硬碟。

4、RAID2

電腦在寫入資料時在一個磁盤上儲存資料的各個位，同時把一個資料不同的位運算得到的海明校驗碼儲存另一組磁盤上，由于海明碼可以在資料發生錯誤的情況下将錯誤校正，以保證輸出的正确。但海明碼使用資料備援技術，使得輸出資料的速率取決于驅動器組中速度最慢的磁盤。RAID2控制器的設計簡單。

5、RAID3：帶奇偶校驗碼的并行傳送

RAID 3使用一個專門的磁盤存放所有的校驗資料，而在剩餘的磁盤中建立帶區集分散資料的讀寫操作。當一個完好的RAID 3系統中讀取資料，隻需要在資料存儲盤中找到相應的資料塊進行讀取操作即可。但當向RAID 3寫入資料時，必須計算與該資料塊同處一個帶區的所有資料塊的校驗值，并将新值重新寫入到校驗塊中，這樣無形雖增加系統開銷。當一塊磁盤失效時，該磁盤上的所有資料塊必須使用校驗資訊重建立立，如果所要讀取的資料塊正好位于已經損壞的磁盤，則必須同時讀取同一帶區中的所有其它資料塊，并根據校驗值重建丢失的資料，這使系統減慢。當更換了損壞的磁盤後，系統必須一個資料塊一個資料塊的重建壞盤中的資料，整個系統的性能會受到嚴重的影響。RAID 3最大不足是校驗盤很容易成為整個系統的瓶頸，對于經常大量寫入操作的應用會導緻整個RAID系統性能的下降。RAID 3适合用于資料庫和WEB伺服器等。

6、 RAID4

RAID4即帶奇偶校驗碼的獨立磁盤結構，RAID4和RAID3很象，它對資料的通路是按資料塊進行的，也就是按磁盤進行的，每次是一個盤，RAID4的特點和RAID3也挺象，不過在失敗恢複時，它的難度可要比RAID3大得多了，控制器的設計難度也要大許多，而且通路資料的效率不怎麼好。

7、 RAID5

RAID 5把校驗塊分散到所有的資料盤中。RAID 5使用了一種特殊的算法，可以計算出任何一個帶區校驗塊的存放位置。這樣就可以確定任何對校驗塊進行的讀寫操作都會在所有的RAID磁盤中進行均衡，進而消除了産生瓶頸的可能。RAID5的讀出效率很高，寫入效率一般，塊式的集體通路效率不錯。RAID 5提高了系統可靠性，但對資料傳輸的并行性解決不好，而且控制器的設計也相當困難。

8、RAID6

RAID6即帶有兩種分布存儲的奇偶校驗碼的獨立磁盤結構，它是對RAID5的擴充，主要是用于要求資料絕對不能出錯的場合，使用了二種奇偶校驗值，是以需要N+2個磁盤，同時對控制器的設計變得十分複雜，寫入速度也不好，用于計算奇偶校驗值和驗證資料正确性所花費的時間比較多，造成了不必須的負載，很少人用。

9、 RAID7

RAID7即優化的高速資料傳送磁盤結構，它所有的I/O傳送均是同步進行的，可以分别控制，這樣提高了系統的并行性和系統通路資料的速度；每個磁盤都帶有高速緩沖存儲器，實時作業系統可以使用任何實時操作晶片，達到不同實時系統的需要。允許使用SNMP協定進行管理和監視，可以對校驗區指定獨立的傳送信道以提高效率。可以連接配接多台主機，當多使用者通路系統時，通路時間幾乎接近于0。但如果系統斷電，在高速緩沖存儲器内的資料就會全部丢失，是以需要和UPS一起工作，RAID7系統成本很高。

10、 RAID10

RAID10即高可靠性與高效磁盤結構它是一個帶區結構加一個鏡象結構，可以達到既高效又高速的目的。這種新結構的價格高，可擴充性不好。

11、 RAID53

RAID7即高效資料傳送磁盤結構，是RAID3和帶區結構的統一，是以它速度比較快，也有容錯功能。但價格十分高，不易于實作。