RAID 磁盤陣列 詳解RAID 磁盤陣列 詳解
RAID，RedundantArraysofIndependentDisks的簡稱，獨立磁盤冗余陣列，簡稱磁盤陣列。磁盤陣列其實也分為軟陣列(SoftwareRaid)和硬陣列(HardwareRaid)兩種.
軟陣列：即通過軟件程序并由計算機的CPU提供運行能力所成.由于軟件程式不是一個完整系統故只能提供最基本的RAID容錯功能.其他如熱備用硬盤的設置，遠程管理等功能均一一欠奉.
硬陣列：是由獨立操作的硬件提供整個磁盤陣列的控制和計算功能.不依靠系統的CPU資源.由于硬陣列是一個完整的系統，所有需要的功能均可以做進去.所以硬陣列所提供的功能和性能均比軟陣列好.如果你想把系統也做到磁盤陣列中，硬陣列是唯一的選擇.故我們可以看市場上RAID5級的磁盤陣列均為硬陣列.軟陣列只適用于Raid0和Raid1.
要使用磁盤RAID主要有兩種方式，第一種就是RAID適配卡，通過RAID適配卡插入PCI插槽再接上硬盤實現硬盤的RAID功能。第二種方式就是直接在主板上集成RAID控制芯片，讓主板能直接實現磁盤RAID。這種方式成本比專用的RAID適配卡低很多。此外還可以用2korxporlinux系統做成軟RAID.個人使用磁盤RAID主要是用RAID0、RAID1或RAID0＋1工作模式下面將各個級別的RAID介紹如下。RAID0
條帶化（Stripe）存儲，即DataStripping數據分條技術。RAID0可以把多塊硬盤連成一個容量更大的硬 盤群，可以提高磁盤的性能和吞吐量。RAID0沒有冗余或錯誤修復能力，成本低，要求至少兩個磁盤，一般只是在那些對數據安全性要求不高的情況下才被使用。RAID0連續以位或字節為單位分割數據，并行讀/寫于多個磁盤上，在所有的級別中，RAID0的速度是最快的。理論上說，有N個磁盤組成的RAID0是單個磁盤讀寫速度的N倍。但是RAID0沒有冗余功能的，如果一個磁盤（物理）損壞，則所有的數據都無法使用。因此并不能算是真正的RAID結構。（1）、RAID0最簡單方式 就是把N塊同樣的硬盤用硬件的形式通過智能磁盤控制器或用操作系統中的磁盤驅動程序以軟件的方式串聯在一起，形成一個獨立的邏輯驅動器，容量是單獨硬盤的N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，整個系統將會受到破壞，可靠性是單獨使用一塊硬盤的1/n。（2）、RAID0的另一方式 是用N塊硬盤選擇合理的帶區大小創建帶區集，最好是為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，速度提升n倍。提高系統的性能。
RAID1有以下特點： （1）、RAID1的每一個磁盤都具有一個對應的鏡像盤，任何時候數據都同步鏡像，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以使用，甚至可以在一半數量的硬盤出現問題時系統都可以正常運行。 （4）、出現硬盤故障的RAID系統不再可靠，
應當及時的更換損壞的硬盤，否則剩余的鏡像盤也出現問題，那么整個系統就會崩潰。 （5）、更換新盤后原有數據會需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下降。 （6）、RAID1磁盤控制器的負載相當大，用多個磁盤控制器可以提高數據的安全性和可用性。
RAID1鏡象（Mirror）存儲。把一個磁盤的數據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復性上，具有很高的數據冗余能力，但磁盤利用率為50%。當原始數據繁忙時，可直接從鏡像拷貝中讀取數據，因此RAID1可以提高讀取性能。RAID1是磁盤陣列中單位成本最高的，但提供了很高的數據安全性和可用性。當一個磁盤失效時，系統可以自動切換到鏡像磁盤上讀寫，而不需要重組失效的數據。
RAID3奇偶校驗（XOR）條帶存儲，共享校驗盤，數據條帶存儲單位為字節。RAID3是以一個硬盤來存放數據的奇偶校驗位，數據則分段存儲于其余硬盤中。它象RAID0一樣以并行的方式來存放數，但速度沒有RAID0快。如果數據盤（物理）損壞，只要將壞硬盤換掉，RAID控制系統則會根據校驗盤的數據校驗位在新盤中重建壞盤上的數據。不過，如果校驗盤（物理）損壞的話，則全部數據都無法使用。利用單獨的校驗盤來保護數據雖然沒有鏡像的安全性高，但是硬盤利用率得到了很大的提高，為n-1。RAID3對于大量的連續數據可提供很好的傳輸率，但對于隨機數據來說，奇偶盤會成為寫操作的瓶頸。
RAID2海明碼（HammingCode）校驗條帶存儲。將數據條塊化地分布于不同的硬盤上，條塊單位為位或字節，使用稱為海明碼來提供錯誤檢查及恢復。這種編碼技術需要多個磁盤存放檢查及恢復信息，使得RAID2技術實施更復雜，因此在商業環境中很少使用。
RAID5奇偶校驗（XOR）條帶存儲，校驗數據分布式存儲，數據條帶存儲單位為塊。RAID5不單獨指定的奇偶盤，而是在所有磁盤上交叉地存取數據及奇偶校驗信息。在RAID5上，讀/寫指針可同時對陣列設備進行操作，提供了更高的數據流量。RAID5更適合于小數據塊和隨機讀寫的數據。RAID3與RAID5相比，最主要的區
別在于RAID3每進行一次數據傳輸就需涉及到所有的陣列盤；而對于RAID5來說，大部分數據傳輸只對一塊磁盤操作，并可進行并行操作。在RAID5中有&ldquo；寫損失”，即每一次寫操作將產生四個實際的讀/寫操作，其中兩次讀舊的數據及奇偶信息，兩次寫新的數據及奇偶信息。
RAID5把校驗塊分散到所有的數據盤中。它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。這樣就可以確保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，從而消除了產生瓶頸的可能。RAID5的讀出效率很高，寫入效率一般，塊式的集體訪問效率不錯。RAID5提高了系統可靠性，但對數據傳輸的并行性解決不好，而且控制器的設計也相當困難。為了具有RAID-5級的冗余度，需要最少由三個磁盤組成的磁盤陣列（不包括一個熱備用）。RAID-5可以通過
磁盤陣列控制器硬件實現，也可以通過某些網絡操作系統軟件實現了。硬盤的利用率為n-1。當進行恢復時，比如我們需要需要恢復下圖中的A0，這里就必須需要B0、C0、D0加0parity才能計算并得出A0，進行數據恢復。所以當有兩塊盤壞掉的時候，整個RAID的數據失效。
RAID4奇偶校驗（XOR）條帶存儲，共享校驗盤，數據條帶存儲單位為塊。RAID4同樣也將數據條塊化并分布于不同的磁盤上，但條塊單位為塊或記錄。RAID4使用一塊磁盤作為奇偶校驗盤，每次寫操作都需要訪問奇偶盤，這時奇偶校驗盤會成為寫操作的瓶頸，因此RAID4在商業環境中也很少使用。
RAID6奇偶校驗（XOR）條帶存儲，兩個分布式存儲的校驗數據，數據條帶存儲單位為塊。與RAID5相比，RAID6增加了第二個獨立的奇偶校驗信息塊。兩個獨立的奇偶系統使用不同的算法，數據的可靠性非常高，即使兩塊磁盤同時失效也不會影響數據的使用。但RAID6需要分配給奇偶校驗信息更大的磁盤空間，相對于RAID5有更大的&ldquo；寫損失”，因此&ldquo；寫性能&rdquo；非常差。較差的性能和復雜的實施方式使得RAID6很少得到實際應用。
RAID7等級是至今為止，理論上性能最高的RAID模式，因為它從組建方式上就已經和以往的方式有了重大的不同。基本成形式見圖，以往一個硬盤是一個組成陣列的&ldquo；柱子”，而在RAID7中，多個硬盤組成一個&ldquo；柱子”，它們都有各自的通道，也正因為如此，你可以把這個圖分解成一個個硬盤連接在主通道上，只是比以前的等級更為細分了。這樣做的好處就是在讀/寫某一區域的數據時，可
以迅速定位，而不會因為以往因單個硬盤的限制同一時間只能訪問該數據區的一部分，在RAID7中，以前的單個硬盤相當于分割成多個獨立的硬
盤，有自己的讀寫通道。
RAID7這是一種新的RAID標準，其自身帶有智能化實時操作系統和用于存儲管理的軟件工具，可完全獨立于主機運行，不占用主機CPU資源。RAID7可以看作是一種存儲計算機（StorageComputer），它與其他RAID標準有明顯區別。
比如以6個盤為例，RAID10就是先將盤分成3組鏡象，然后再對這3個RAID1做條帶。RAID01則是先利用3塊盤做RAID0，然后將另外3塊盤做為RAID0的鏡象。下面以4塊盤為例來介紹安全性方面的差別：
1、RAID10的情況這種情況中，我們假設當DISK0損壞時，在剩下的3塊盤中，只有當DISK1一個盤發生故障時，才會導致整個RAID失效，我們可簡單計算故障率為1/3。
2、RAID01的情況這種情況下，我們仍然假設DISK0損壞，這時左邊的條帶將無法讀取。在剩下的3塊盤中，只要DISK2，DISK3兩個盤中任何一個損壞，都會導致整個RAID失效，我們可簡單計算故障率為2/3。
因此RAID10比RAID01在安全性方面要強。從數據存儲的邏輯位置來看，在正常的情況下RAID01和RAID10是完全一樣的，而且每一個讀寫操作所產生的IO數量也是一樣的，所以在讀寫性能上兩者沒什么區別。而當有磁盤出現故障時，比如前面假設的DISK0損壞時，我們也可以發現，這兩種情況下，在讀的性能上面也將不同，RAID10的讀性能將優于RAID01。 把RAID0和RAID1技術結合起來，數據除分布在多個盤上外，每個盤都有其物理鏡像盤，提供全冗余能力，允許一個以下磁盤故障，而不影響數據可用性，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個硬盤。
RAID10和RAID01的比較-RAID10是先做鏡象，然后再做條帶。-RAID01則是先做條帶，然后再做鏡象。
