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*本章重點(diǎn)：了解各RAID級(jí)別的原理優(yōu)缺點(diǎn)及常用級(jí)別實(shí)現(xiàn)，企業(yè)中廠商大多提供了硬RAID方案。
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1、什么是RAID？
"RAID"一詞是由David Patterson, Garth A. Gibson, Randy Katz 于1987年在加州大學(xué)伯克利分校發(fā)明的。在1988年6月SIGMOD會(huì)議上提交的論文"A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”"中提出，當(dāng)時(shí)性能最好的大型機(jī)不斷增長的個(gè)人電腦市場開發(fā)的一系列廉價(jià)驅(qū)動(dòng)器的性能所擊敗。盡管故障與驅(qū)動(dòng)器數(shù)量的比例會(huì)上升，但通過配置冗余，陣列的可靠性可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何大型單個(gè)驅(qū)動(dòng)器的可靠性
獨(dú)立硬盤冗余陣列（RAID, Redundant Array of Independent Disks），舊稱廉價(jià)磁盤冗余陣列，簡稱磁盤陣列。利用虛擬化存儲(chǔ)技術(shù)把多個(gè)硬盤組合起來，成為一個(gè)或多個(gè)硬盤陣列組，目的為提升性能或數(shù)據(jù)冗余，或是兩者同時(shí)提升。
RAID 層級(jí)不同，數(shù)據(jù)會(huì)以多種模式分散于各個(gè)硬盤，RAID 層級(jí)的命名會(huì)以 RAID 開頭并帶數(shù)字，例如：RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 7、RAID 01、RAID 10、RAID 50、RAID 60。每種等級(jí)都有其理論上的優(yōu)缺點(diǎn)，不同的等級(jí)在兩個(gè)目標(biāo)間獲取平衡，分別是增加數(shù)據(jù)可靠性以及增加存儲(chǔ)器（群）讀寫性能。
簡單來說，RAID把多個(gè)硬盤組合成為一個(gè)邏輯硬盤，因此，操作系統(tǒng)只會(huì)把它當(dāng)作一個(gè)實(shí)體硬盤。RAID常被用在服務(wù)器電腦上，并且常使用完全相同的硬盤作為組合。由于硬盤價(jià)格的不斷下降與RAID功能更加有效地與主板集成，它也成為普通用戶的一個(gè)選擇，特別是需要大容量存儲(chǔ)空間的工作，如：視頻與音頻制作。
2、實(shí)現(xiàn)方式？
RAID功能：
- 提高IO能力，磁盤并行讀寫
- 提高耐用性，磁盤冗余算法來實(shí)現(xiàn)
實(shí)現(xiàn)方式：
- 硬件RAID卡：一種是外接 硬盤卡提供適配；一種是主板自帶RAID控制芯片，燒錄在BIOS里的配置。?企業(yè)級(jí)實(shí)現(xiàn)方式??！
- 軟件RAID：通過OS實(shí)現(xiàn)，比如：群暉的NAS?家用實(shí)現(xiàn)方式
硬件RAID缺點(diǎn)：根據(jù)各個(gè)廠商有關(guān)，配置方式和界面差別很大。
3、RAID級(jí)別
級(jí)別：多塊磁盤組織在一起的的工作方式有所不同。
常見的類型如下：
RAID0:條帶卷，strip
RAID1:鏡像卷，mirror
...
RAID5
RAID6
RAID10
RAID50
RAID01
...
3.1 RAID-0：性能最佳
以chunk單位讀寫數(shù)據(jù)，因?yàn)樽x寫時(shí)都可以并行處理，所以在所有的級(jí)別中，RAID0的速度是最快的，但是RAID0既沒有冗余功能，假如一個(gè)硬盤損壞，所有是數(shù)據(jù)都會(huì)丟失。
要求：多塊物理盤（至少兩塊）硬盤通過軟件或者硬件方式串聯(lián)在一起組成一個(gè)集合卷組，并將數(shù)據(jù)依次寫入到各個(gè)物理硬盤中。大小相同，組合后系統(tǒng)只能識(shí)別組合后的一個(gè)邏輯盤，空間變大（兩個(gè)盤之和），如上圖，數(shù)據(jù)寫入不同的硬盤設(shè)備中，即disk0，disk1分別保存數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)提升讀取、寫入速度的效果。
通俗來說：RIAD0技術(shù)能夠有效提升硬盤數(shù)據(jù)IO速度，但是不具備數(shù)據(jù)冗余和糾錯(cuò)能力。
實(shí)現(xiàn)：假如一個(gè)文件有1G，會(huì)分成若干個(gè)chunk（單位）可以理解為存放數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊，假設(shè)是64K，如果存放？A1 B2 A3 B4 A5...
A代表硬盤1，B代表硬盤2 ，按順序存放， 兩塊可以同時(shí)寫入50%數(shù)據(jù)，理論上性能提升了50%，所以硬盤越多，同時(shí)讀寫的速度較快。致命缺點(diǎn)就是一塊損壞，全部數(shù)據(jù)丟失。
企業(yè)中很少用，沒有容錯(cuò)冗余性?。?！
3.2 RAID-1：完整備份
簡稱：鏡像卷（同步）。針對(duì)RAID0的缺陷，RAID1可以解決。
原理：兩組以上的N個(gè)磁盤相互做鏡像，在一些多線程操作系統(tǒng)中有很好的讀取速度，理論上讀取速度等于硬盤數(shù)量的倍數(shù)，與RAID0相同。另外寫入速度有微小降低。
讀性能提升、寫性能略有下降
可用空間：1*min(S1,S2,...)
磁盤利用率 50%
有冗余能力
最少磁盤數(shù)：2+
簡單來說：RAID1技術(shù)注重安全性，是因?yàn)樵诙鄩K硬盤設(shè)備中寫入了相同的數(shù)據(jù)，因此硬盤設(shè)備的利用率就得以下降。從理論上來說，2塊硬盤的利用率就是50%，3塊硬盤的可用率就是33%，以此類推，無疑是一定程度上增大了系統(tǒng)計(jì)算的負(fù)載。
代價(jià):空間換冗余。
3.3 RAID1+0，RAID0+1
RAID1+0，即RAID1和RAID0的組合，先把兩組硬盤分別作為RAID1，然后把組合好的兩組RAID1組合成RAID0。
讀、寫性能提升。
可用空間：N/2
有容錯(cuò)能力：每組鏡像最多只能壞一塊。
最少磁盤數(shù)：4，4+
這也是目前存儲(chǔ)廠商最推薦的方法。
RAID0+1，顧名思義就是先把兩組硬盤組合成RAID0之后，再把兩組RAID0組合成RAID1.
同時(shí)含有1和0的特性。
讀寫提升，同一時(shí)刻，只能壞一組RAID0硬盤（2塊），組1和組2不能同時(shí)壞其中一個(gè)，否則全部丟失。
無校驗(yàn)，無容錯(cuò)。
3.4 RAID4（不常用）
利用率好，有冗余能力，至少3塊硬盤才能實(shí)現(xiàn)。
多塊數(shù)據(jù)盤異或運(yùn)算值存于專用校驗(yàn)盤。最后一塊硬盤存放其他幾塊硬盤的校驗(yàn)位。
4塊硬盤的可用率，就是75%，最后一塊做校驗(yàn)盤。
N-1/N <==利用率
只能壞一塊硬盤，企業(yè)不常用，校驗(yàn)盤常壞。
3.5 RAID5：性能與數(shù)據(jù)備份的均衡考慮
改進(jìn)版的RAID4，計(jì)算的校驗(yàn)位存放在不同的盤上，壞的幾率一樣。
讀寫效率提升了，可用空間也是N-1/N，有容錯(cuò)能力，允許最多一塊硬盤損壞。
最少磁盤數(shù)：>=3
兼顧，成本、安全性、讀寫三大指標(biāo)。
RAID5的讀寫性能跟RAID0有得比，不過寫的性能就不見得能夠增加，原因?yàn)槎嗔艘粭lCRC計(jì)算，會(huì)占用CPU資源，因此性能方面還需評(píng)估。
3.6 RAID6:Raid5的補(bǔ)充級(jí)別，兩塊奇偶校驗(yàn)盤
雙份校驗(yàn)位,算法更復(fù)雜
讀、寫性能提升
可用空間：(N-2)*min(S1,S2,...)
有容錯(cuò)能力：允許最多2塊磁盤損壞
最少磁盤數(shù)：4, 4+
成本就提升了，容錯(cuò)能力加強(qiáng)。 空間換容錯(cuò)。
3.7 RAID-50
成本更高。冗余性，安全性更高。利用率低。
最少磁盤數(shù)：6
3.8 RAID-60
最少磁盤是8塊。
成本最高，最穩(wěn)定，安全性最好，利用率最低。
3.9 其他級(jí)別
JBOD：Just a Bunch Of Disks 只是一堆磁盤
功能：將多塊磁盤的空間合并在一個(gè)大的連續(xù)空間使用
第一塊磁盤存放所有磁盤的分段信息，整個(gè)陣列會(huì)失敗，后續(xù)磁盤損壞只會(huì)影響本塊磁盤的數(shù)據(jù)。
可用空間：sum(S1,S2...)
RAID7 非標(biāo)，專利
非公開標(biāo)準(zhǔn)，性能最好的，RAID7是以RAID3和4為基礎(chǔ)發(fā)展，經(jīng)過強(qiáng)化原來的一些限制?？赏瑫r(shí)處理大量IO要求，所以性能超越其他級(jí)別，成本非常高昂，可以理解為一個(gè)獨(dú)立存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)，自帶OS及tools，可獨(dú)立運(yùn)行，理論上性能最高的RAID模式，不通用！一般企業(yè)不適用。
RAID總結(jié)
名稱欄目：RAID磁盤陣列
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