RAID磁盘阵列技术

      RAID是由美国加州大学伯克利分校的D.A.Patterson教授在1988年提出的。RAID是Redundent Array of Inexpensive Disks的缩写，直译为“廉价冗余磁盘阵列”，简称“磁盘阵列”。后来RAID终的字母I被改为了Independent，RAID就成了“独立冗余磁盘阵列”，但这只是名字的改变，实质性的内容并没有变化。简单的将，RAID技术就是利用多个磁盘的组合提供高效及冗余功能。RAID技术是解决硬盘存储性能和数据安全的有效手段。

      一般高性能的磁盘阵列都是以硬件的形式来达成，进一步的吧磁盘快取控制及磁盘阵列结合在一个控制器（RAID Controller）或控制卡上，针对不同的用户解决其对磁盘I/O的四大要求：存取速度；容错（fault tolerance）即安全性；磁盘空间利用；平衡CPU，内存及磁盘的性能差异，提高服务器的整体工作性能。在用户看来，组成的磁盘阵列就像是一个硬盘，用户可以对他进行分区，格式化等操作。不同的是磁盘阵列的存储性能比单个磁盘高的多，而且提高数据冗余。

      磁盘阵列针对不同的应用使用不同的技术，称为RAID level，一种leve代表一种技术。目前业界公认的标准时RAID0-RAID7八种基本的RAID级别，level级别不代表技术的高低，至于需要选择那一种RAID level需要根据用户端额操作环境（Operating environment）以及应用（Application）来确定。与level的高低没有必然联系。还有一些由基本的RAID level组合而成，如：RAID10，RAID01，RAID50等。不同的RAID level及组合形式代表着不同的存储性能，数据安全性和存储成本。硬件RAID汪汪要比软件的优越。但是某些实际的应用中软件RAID也能发挥不小的作用。

      一. RAID优点

          1. 成本低，功耗小，传输速率高。在RAID中，可以让很多磁盘驱动器同时传输数据，而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器，所以使用RAID可以达到单个磁盘驱动器几倍甚至几十上百倍的速率。

          2. 提供容错功能。这是使用RAID的第二个原因，因为如果不包括写在磁盘上的CRC（循环冗余校验）码的话，普通磁盘驱动器无法提供容错功能。RAID和容错是建立在每个磁盘驱动器的硬件容错功能上的，所有RAID提供更高的安全性。

          3. 低廉的成本。在同样容量下RAID比传统的大直径磁盘驱动器价格要低很多。

      二. RAID级别

          1. RAID0级，无冗余无校验的磁盘阵列。数据同事分布在各个磁盘驱动器上，没有容错能力，读写速度在RAID中最快，但因为任何一个磁盘驱动器损坏都会是整个RAID系统失效，所以安全系数反而比单个的磁盘驱动器还要低。一般用在对数据安全性要求不高，但对速度要求很高的场合。

          2. RAID1级，镜像磁盘阵列。每一个磁盘驱动器都有一个镜像磁盘驱动器，镜像磁盘驱动器随时保持与原磁盘驱动器的内容一致。RAID1具有最高的安全性，但只有一半的磁盘空间被用来存储数据。主要用在对数据安全性要求很高，并要求能够快速回复呗损坏的数据的场合。

          3. RAID2级，纠错海明码磁盘阵列。磁盘驱动器组中的第一，二，四，2n个磁盘驱动器是专门的校验盘，用于校验和纠错。例如7个磁盘驱动器的RAID2，第一，二，四个磁盘去东区是就错盘，其余的用于存放数据，使用的磁盘驱动器越多，校验盘在其中占得百分比越少。RAID2对于大数据量的输入输出有很高的性能，但少量数据的输入输出时性能不好。RAID2实际上很少用。

          4. RAID3和RAID4级，奇校验或偶校验的磁盘阵列。不论有多少数据盘，均使用一个校验盘，采用奇偶校验的方法检查错误，任何一个单独的磁盘驱动器损坏都可以恢复。RAID3和RAID4的数据读取速度很快，但写数据时要计算校验位的值以写入校验盘，速度有所下降。RAID3和RAID4的使用也不多。

          5. RAID5级，无独立校验盘的奇偶校验磁盘阵列。同样采用奇偶校验来检查错误，但是没有独立的校验盘，校验信息分布在各个磁盘驱动器上。RAID5对大小数据量的读写都有很好的性能，被广泛的应用。

      从RAID1到RAID5的几种方案，不论何时有磁盘损坏，都可以随时拔出损坏的磁盘再插入好的磁盘（需要硬件上的热插拔支持），数据不会受损，失效盘的内容可以很快的重建，重建工作也由RAID硬件或者RAID软件完成。RAIDO不提供数据校验功能，所以也有人说他不能算作是RAID。当然RAID并不是万能的，比如说RAID1的两个互为镜像盘的磁盘down掉了或者RAID5连续挂掉两个盘，那么整个文件系统也会出问题。所以在实际使用的时候我们应当从I/O性能，安全性，成本，应用等方面充分的进行考虑，然后对RAID进行综合使用，比如使用RAID10等。这只是RAID的简单介绍，姑且称为RAID扫盲，接下来还会对RAID10，RAID01，RAID5进行讨论。