RAID简述

RAID 是一种用于提高数据存储性能和可靠性的技术，英文全称： Redundant Array of Independent Disks ，中文意思： 独立磁盘冗余阵列 。RAID 系统由两个或多个并行工作的驱动器组成，这些可以是硬盘或者 SSD（固态硬盘）。

RAID 可分为 软件 RAID 和 硬件 RAID ，在软件 RAID 中，内存架构由操作系统管理，在硬件 RAID 的情况下，磁盘内有一个专用控制器和处理器来管理内存。

RAID级别

RAID级别有基本 RAID 级别（0、1、5 和 6）和跨区 RAID 级别（10、50 和 60）。

跨区 RAID 阵列结合了两个或多个基本 RAID 阵列，通过克服特定 RAID 控制器支持的每个阵列的最大驱动器数量限制来提供更高的性能、容量和可用性。

下面我们就详细介绍一下各个RAID级别。

RAID 0

RAID 0 基于 数据条带化 ，数据流被分成多个段或块，每个块都存储在不同的磁盘上。因此，当系统想要读取该数据时，它可以同时从所有磁盘读取数据并将它们连接在一起以重建整个数据流，这样做的好处是读写操作的速度大大提高，它非常适合性能优先于其他方面的情况，此外，整个卷的总容量是各个磁盘容量的总和。

什么是条带化？

数据在多个磁盘之间拆分，在所有磁盘之间平均分配，同时消除任何单个磁盘的过载，可以同时从多个磁盘检索数据，提高了速度，从而提高性能，这就是 条带化 。

优点

• 数据被剥离到多个驱动器中
• 磁盘空间被充分利用
• 至少需要 2 个驱动器
• 高性能

缺点

• 不支持数据冗余
• 不支持容错
• 没有错误检测机制
• 任一磁盘发生故障都会导致相应阵列中的数据完全丢失

RAID 1

RAID 1 使用 数据镜像 的概念，数据被镜像或克隆到一组相同的磁盘，这样如果其中一个磁盘出现故障，可以使用另一个。它还提高了读取性能，因为可以同时从所有磁盘访问不同的数据块。

但与 RAID 0 不同的是，写入性能会降低，因为每当有新数据时必须更新所有驱动器书面。另一个缺点是空间被浪费来复制数据，从而增加了存储成本比。

什么是镜像？

数据在多个磁盘之间进行镜像意味着数据的副本存储在不同的存储设备之间，这也将增加冗余和性能。

RAID 1 是最常用的 RAID 级别，旨在增强存储数据的安全性。例如，如果一个文件被写入并保存到一个硬盘上，它会自动保存到硬盘2、3 或其他磁盘上。这意味着系统提供了完全冗余，这意味着如果一个驱动器发生故障，第二个驱动器已准备好跳入。

优点

• 执行数据镜像，即来自一个驱动器的相同数据被写入另一个驱动器以实现冗余。
• 高读取速度，因为如果一个磁盘繁忙，则可以使用任何一个磁盘
• 即使任何一个驱动器发生故障，阵列也能正常工作
• 至少需要 2 个驱动器

缺点

• 费用较高（每个驱动器需要 1 个额外的驱动器用于镜像）
• 由于必须更新所有驱动器，因此写入性能较慢

RAID 5

RAID 5 需要使用至少 3 个驱动器，像 RAID 0 一样跨多个驱动器条带化数据，但也有跨驱动器分布的“奇偶校验”。在单个驱动器发生故障的情况下，使用存储在其他驱动器上的奇偶校验信息将数据拼凑在一起。停机时间为零。读取速度非常快，但由于必须计算奇偶校验，写入速度稍慢。它非常适合数据驱动器数量有限的文件和应用程序服务器。

RAID 5 为该奇偶校验损失了 33% 的存储空间（使用三个驱动器），但它仍然是比 RAID 1 更具成本效益的设置，最流行的 RAID 5 配置使用四个驱动器，这将损失的存储空间降低到 25% . 它可以与多达 16 个驱动器一起工作。

RAID 5 也称为带分布式奇偶校验的条带化：

优点

• 具有分布式奇偶校验的块级剥离
• 奇偶校验分布在阵列中的磁盘上
• 高性能
• 成本效益
• 至少需要 3 个驱动器

缺点

• 在磁盘故障的情况下，恢复可能需要更长的时间，因为必须从所有可用驱动器计算奇偶校验
• 无法承受并发驱动器故障

RAID 6

RAID 6 使用双奇偶校验块来实现比 RAID 5 更好的数据冗余，这增加了阵列中最多两个驱动器故障的容错能力。每个磁盘都有两个奇偶校验块，它们存储在阵列中的不同磁盘上，RAID 6 是用于维护高可用性系统的非常实用的基础架构。

RAID 6 是标准 Web 服务器的一个很好的选择，其中大部分事务都是读取的，但不建议用于重写环境，例如数据库服务器。

RAID 6 也称为 带双分布式奇偶校验的条带化：

优点

• 具有 DUAL 分布式奇偶校验的块级剥离
• 创建了 2 个奇偶校验块
• 可以在阵列中同时发生 2 个驱动器故障
• 额外的容错和冗余
• 至少需要 4 个驱动器

缺点

• 成本费用可能成为一个因素
• 由于双重奇偶校验，写入数据需要更长的时间

RAID 10（RAID 1+0）

RAID 10 以相反的顺序将 RAID 1 和 RAID 0 组合在一起，有时，它也被称为“嵌套”或“混合”RAID，这是一种“两全其美的方法”，因为它具有 RAID 0 的快速性能和 RAID 1 的冗余性。在此设置中，多个 RAID 1 块相互连接，使其像 RAID 0。它用于在需要巨大磁盘性能（大于 RAID 5 或 6）以及冗余的情况下。

优点

• 无奇偶代
• 执行 RAID 0 剥离数据和 RAID 1 镜像
• 剥离在镜像之前执行
• 可用容量为 n/2 * 磁盘大小（n = 磁盘数量）
• 所需的驱动器应该是 2 的倍数
• 剥离数据时的高性能

缺点

• 成本高，因为每个驱动器都需要额外的驱动器
• 100% 的磁盘容量未被使用，因为一半用于镜像
• 可扩展性非常有限

RAID 50

RAID 50 由两个或多个RAID 5阵列组成，形成类似RAID 0的条带化阵列。与配置相同数量的RAID 5相比，它提供了更高的访问性能和更强的数据保护性能。单个 RAID5 等效阵列称为“子集”或“子阵列”，可以配置三个或更多子集。

RAID 50 可以在服务器和阵列上实现，以运行各种应用程序，例如文件服务器、数据库服务器、虚拟机存储和备份、视频编辑、3D 动画渲染等等。

RAID 50 也称为带分布式奇偶校验的跨区条带化：

优点

• 减少重建时间
• 改进冗余性能
• 提升访问性能

缺点

• 需要6张以上的驱动器
• 装机效率降低
• 有限冗余

RAID 60

RAID 60（有时称为 RAID 6+0）将多个 RAID 6 集（带双奇偶校验的条带化）与 RAID 0（条带化）结合在一起。双奇偶校验允许每个 RAID 6 阵列中的两个驱动器发生故障，而条带化可提高容量和性能，而无需向每个 RAID 6 阵列添加驱动器。

与 RAID 50 一样，RAID 60 配置可以容纳 8 个或更多驱动器，但只能用于 16 个以上驱动器的配置。RAID 60 的可用容量在 50%-88% 之间，具体取决于 RAID 组中数据驱动器的数量。

请注意，上述所有可用于 RAID 10 和 RAID 50 的多分支配置也可用于 RAID 60。例如，对于 36 个驱动器，您可以拥有一个 RAID 60，每个分支包含 18 个驱动器，或者一个 RAID三条腿中有 60 条，每条腿有 12 个驱动器。

RAID 60 与 RAID 50 类似，但提供更多冗余，适用于超大容量服务器，尤其是那些不会备份的服务器（即处理大量摄像机的视频监控服务器）。

RAID 60 也称为带双分布式奇偶校验的跨区条带化：

优点

• 组内每个 RAID 6 阵列可以承受两个驱动器故障，因此非常安全
• 非常大且物有所值，考虑到除非有大量驱动器，否则不会使用此 RAID 级别

缺点

• 需要大量驱动器
• 由于奇偶校验计算丢失了更多驱动器，因此比 RAID 50 稍贵

RAID级别比较

RAID 级别的选择受以下因素驱动：

• 读取性能
• 写入性能
• 容错性
• 阵列性能下降（对于容错 RAID 级别）
• 有效存储容量

下表总结了 RAID 级别及其特性，以帮助您选择最适合您需要的 RAID 级别：

特征RAID 0RAID 1RAID 5RAID 6RAID 10RAID 50RAID 60 最小驱动器1个2个3个4个4个6个8个 最大驱动器322个323216192192 对驱动器故障的容忍度没有任何1 个驱动器1 个驱动器2个驱动器每个跨度 1 个驱动器每个跨度 1 个驱动器每个跨度 2 个驱动器 重建时间没有任何快速地减缓缓慢快速地缓慢缓慢 读取性能出色的非常好出色的出色的非常好出色的出色的 写入性能出色的非常好满意的满意的非常好好的好的 阵列性能下降没有任何非常好满意的满意的非常好好的好的 容量开销没有任何一半1 个驱动器2个驱动器一半每个跨度 1 个驱动器每个跨度 2 个驱动器

上表左右滑动可以看的全面！

总结

本文给大家介绍了RAID 阵列的概念、级别，每个级别都做了详细的介绍，最后还进行了比较，希望本文对您有所帮助，感谢您的阅读！