常用raid概述

 

raid概述
Raid是 Redundant Array of Inexpensive Disks的缩写，我们可以称之为磁盘阵列，Raid是由廉价的磁盘组成，通过特定的计算方式和数据分布方式来存储和读取。
Raid分为软raid和硬raid，软raid需要系统内核的支持，通过软件程序并由计算机的CPU提供运行能力。由于软件不是一个完整的系统，一般这种raid实用性不高，软raid是基于内核，即操作系统之上的，系统一旦故障，raid即无法使用，也无法使用设备冗余来实现高可用性。硬raid需要有支持的raid卡或者raid芯片，有独立运行的硬件提供整个磁盘阵列的控制和计算功能，不依靠系统的CPU资源。硬raid 能在不同的设备配置和环境中实现高可用性及可扩展性，其功能可以很强大。

raid技术的优越性
所谓raid，是指将多个磁盘连成一个阵列，然后以某种方式读写磁盘。这些方式的存在可以在一个或多个磁盘损坏后不会使其数据丢失，且不影响存储使用。计算机的发展和应用以及爆炸增长的数据量促使了raid的问世和普及，尤其是如今对业务和数据24x365的不间断的应用要求，数据和存储的重要性和可靠性更是一个企业生存和发展的关键，这些都导致了raid的强烈需求。并促进了raid技术的升级和完善，现如今，raid技术在性能、容量和高可用性方面的优势已经无可替代。

首先，在数据存取速度方面，raid控制器通过磁盘阵列并行数据读写，客服了磁盘机电设计的限制，大大提高了存取速度。它可以同时操作多磁盘读写，即如果是由三块磁盘组成的raid0阵列，其读写速度几乎是单盘的三倍。它的高性能控制器可同时进行多个磁盘的寻址操作。

其次，raid系统可以支持大容量的数据存储，其拥有很好的可扩展性能，而且存储其中的数据对任何接入其中的主机来说都是可用的。

最后，raid系统运用的奇偶校验技术能够提高数据的高可用性。当raid控制器在磁盘写入数据时，它会将相应的冗余数据写入对应的奇偶校验位，如果某一磁盘失效，raid控制器会读取该冗余数据，重新计算丢失的部分数据，使其继续访问或写入新的磁盘来代替失效数据。这种技术允许一定个数的磁盘失效而不影响数据使用。

raid分为各种raid级别，raid level仅代表的是各种raid的磁盘组织方式及数据存取方式的不同，而没有上下之别。常用的raid级别有raid0、raid1、raid5、raid10等。
1、raid0
磁盘数：N≥2
原理：raid0又称“条带”，数据在存储时raid控制器会将数据流分解为一个个相同大小的相邻的数据单元，按顺序同步写入raid磁盘中，数据访问时又会从磁盘中同时输出这些数据块并通过控制器组成完整数据流供用户访问。其磁盘容量为raid系统所有磁盘容量之和。
原理图：
 
优点：raid0能提供最好的存取性能，磁盘利用率100%。
缺点：raid0不提供高可用性，其磁盘阵列中无论哪块盘损坏都会损坏数据，并且无法恢复。数据安全性大大降低。
应用范围：应用于需要很高读写需求，而数据重要性低的应用中。如视频生成和编辑、图像编辑。

2、raid1
磁盘数：2N≥2，
原理：raid1又称mirror，磁盘镜像。raid1方案能在磁盘数据存储时100%地自动复制到另一个磁盘中。分属不同磁盘的两份数据提供了最高的数据安全性和可用性。当源盘数据读取失败，系统会自动转而读取mirror盘上的数据，不会造成用户工作任务中断。
原理图：
 

优点：提供了最高的数据安全保障，可以允许不在同一组镜像内的多个磁盘损坏而不影响数据完整性和可用性。
缺点：读写性能下降，因为要同时向多块磁盘写入，时间以最慢的磁盘为准，因为是同步的。而且数据的镜像功能使磁盘阵列只能使用一半的存储空间，磁盘资源浪费。
应用范围：适合应用于数据非常重要的存储需求，如财务、金融等高可用、高安全的数据存储环境。

3、raid5
磁盘数：N≥3
原理：raid5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。raid5不对存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息分布式存储到组成raid5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当raid5的一个磁盘数据损坏后，可以利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。如下原理图中，P0位D0，D1和D2的奇偶校验信息，其他依次类推。
原理图：
 

优点：raid5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度比raid1要低，但是磁盘空间利用率比要比raid1高，多个数据对应一个奇偶校验信息，可用容量为 (N-1)/N。磁盘利用率比较高。同时，raid5具有和raid0相近似的数据读取速度。
缺点：写入时多了一个奇偶校验信息，写入数据速度比单个磁盘写入操作稍慢。且其控制器的设计相对复杂，磁盘的重建过程相对要复杂。
应用范围：可应用与大多数对存储性能和数据安全要求较高的应用，如金融、数据库等。

4、raid10
磁盘数：2N个，N≥2
原理：raid10也被称为镜像阵列条带。如下原理图，数据先条带，然后镜像写入磁盘组中。所以raid10也被称为raid0+1。
原理图：

优点：raid10能提供数据最好的安全性能，因为只要是处于不同组中的硬盘故障，其理论允许故障盘个数可以达到磁盘总数一半。数据仍然可以得到保护。同时其条带化写入后镜像能提供很好的读写性能，其拥有raid0的高读取性能，同时其也拥有比较好的写性能。
缺点：磁盘空间利用率50%。
应用范围：多应用于要求高可用性和高数据安全性的数据库应用环境中。