RAID简介及分类讲解

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RAID（Redundant Array of Inexpensive Disk），有“ 廉价磁盘冗余阵列“之意。RAID 的基本原理是把多个便宜的小磁盘组合到一起，成为一个容量巨大的磁盘组。随着硬盘技术的快速发展，单块硬盘的容量在不断增加，但成本却在迅速下降，RAID最初“将多个容量较小的、相对廉价的硬盘进行组合替代昂贵的大硬盘使用”这一目的已经失去意义，所以后来将“Redundant Array of Inexpensive Disk”这一名称中的 “Inexpensive(廉价)”换成了"independent(独立)”，简称依然是RAID意义却已经发生了改变，现在为“独立冗余磁盘阵列”之意。

RAID和单个硬盘相比除了性能上的提高之外，还可以提供良好的容错能力，RAID在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作，不会受到损坏硬盘的影响。

目前实现 RAID可以采用两种方法：一种是基于硬件的RAID技术和另一种是基于软件的RAID技术。基于硬件的RAID需要RAID控制器才能实现，RAID控制器也称为RAID卡。除了使用RAID卡或者主板所带的芯片实现磁盘阵列外，还可以在一些操作系统中直接利用软件方式实现RAID功能，如windows系统中就内置了RAID功能。但是，为了使用软件RAID功能，首先必须将基本磁盘转换为动态磁盘。

一般常用的RAID阶层有NRAID，JBOD，RAID 0、RAID1、RAID 2、RAID 3、RAID 4、 RAID 5、 RAID 6以及RAID7，再加上二合一型 RAID 0+1（或称RAID 10）。

NRAID：即Non-RAID，所有磁盘的容量组合成一个逻辑盘，没有数据块分条。NRAID不提供数据冗余。要求至少一个磁盘。

JBOD：代表Just a Bunch of Drives，磁盘控制器把每个物理磁盘看作独立的磁盘，因此每个磁盘都是独立的逻辑盘。JBOD也不提供数据冗余。要求至少一个磁盘。

RAID 0：它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID 0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取。这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能，不过RAID 0不提供数据冗余，因此一旦用户数据损坏，损坏的数据将无法得到恢复。

RAID 1：它是通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据。当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能。RAID1是磁盘阵列中单位成本最高的，但提供了很高的数据安全性和可用性。当一个磁盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据。

RAID 2：将数据条块化地分布于不同的硬盘上，条块单位为位或字节，并使用称为“加重平均纠错码(海明码)”的编码技术来提供错误检查及恢复。这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息，使得RAID 2技术实施更复杂，因此在商业环境中很少使用。

RAID 3：RAID 3只能查错不能纠错。它访问数据时一次处理一个带区，这样可以提高读取和写入速度。校验码在写入数据时产生并保存在另外一个磁盘上。RAID 3使用简单的奇偶校验，并用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块磁盘失效，奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据；如果奇偶盘失效则不影响数据使用。RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据来说，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。

RAID 4：RAID4和RAID3很象，数据都是依次存储在多个硬盘之上，奇偶校验码存放在独立的奇偶校验盘上，唯一不同的是，在数据分割上RAID3对数据的访问是按位进行的，RAID4对数据的访问是以数据块为单位进行的，也就是按磁盘进行的，每次一个盘。特点基本与RAID3相似，但是在失败恢复时，比RAID难恢复的多。

RAID 5：RAID 5不单独指定的奇偶盘，而是在所有磁盘上交叉地存取数据及奇偶校验信息。在RAID5上，读/写指针可同时对阵列设备进行操作，提供了更高的数据流量。RAID 5更适合于小数据块和随机读写的数据。

RAID 6：与RAID 5相比，RAID 6增加了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统使用不同的算法，数据的可靠性非常高，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。但RAID 6需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间，相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此“写性能”非常差。较差的性能和复杂的实施方式使得RAID 6很少得到实际应用。

RAID 7：RAID7所有的I/O传送都是同步进行的，可以分别控制，这样就提高了系统的并行性，从而提高了系统访问数据的速度。RAID7允许使用SNMP协议进行管理和监视，可以对校验区制定独立的传送信道以提高效率。但是由于引入了一个高速缓存，也导致一旦系统断电，在高速缓存内的数据就会全部丢失，因此需要和UPS一起工作。

RAID 0+1：也被称为RAID 10标准，实际是将RAID 0和RAID 1标准结合的产物，在连续地以位或字节为单位分割数据并且并行读/写多个磁盘的同时，为每一块磁盘作磁盘镜像进行冗余。它的优点是同时拥有RAID 0的超凡速度和RAID 1的数据高可靠性，但是CPU占用率同样也更高，而且磁盘的利用率比较低。