服务器百问百答：服务器的磁盘阵列技术是什么？

RAID磁盘阵列介绍

RAID，为Redundant Arrays of Independent Disks的简称，中文为廉价冗余磁盘阵列。在1987年由美国柏克莱大学提出
RAID（Redundant Arrayof Inexpensive Disks）理论，作为高性能的存储系统，巳经得到了越来越广泛的应用。RAID的级别
从RAID概念的提出到现在，巳经发展了多个级别，有明确标准级别分别是0、1、2、3、4、5等。但是最常用的是0、1、3、5四
个级别。其他还有6、7、10、30、50等。RAID为使用者降低了成本、增加了执行效率，并提供了系统运行的稳定性。

RAID 磁盘阵列简单的解释，就是将多台硬盘透过RAID Controller(分Hardware，Software )结合成虚拟单台大容量的硬
盘使用，其特色是多台硬盘同时读取速度加快及提供容错性Fault Tolerant，所以RAID是当成平时主要访问Dat
a的Storage不是Backup Solution。

在RAID磁盘阵列有一基本概念称为EDAP ( Extended Data Availability and Protection ) ，其强调扩充性及容错机制
， 也是各家厂商如: Mylex，IBM，HP，Compaq，Adaptec， Infortrend等诉求的重点，包括在不须停机情况下可处理 以下动
作:
RAID 磁盘阵列支持自动检测故障硬盘。
RAID 磁盘阵列支持重建硬盘坏轨的资料。
RAID 磁盘阵列支持不须停机的硬盘备援 Hot Spare。
RAID 磁盘阵列支持不须停机的硬盘替换 Hot Swap。
RAID 磁盘阵列支持扩充硬盘容量等。

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RAID磁盘阵列级别
NRAID：
硬盘连续使用。NRAID意思是不使用RAID功能。它使用硬盘的总容量组成逻辑碟（不使用条块读写）。换句话说，它
生成的逻辑碟容量就是物理碟容量的总和。此外，NRAID不提供资料的备余。
JBOD：
JBOD的含意是控制器将机器上每颗硬盘都当作单独的硬盘处理，因此每颗硬盘都被当作单颗独立的逻辑碟使用。此
外，JBOD并不提供资料备余的功能。
RAID0：RAID0 - Disk Stripping without parity (常用)
又称数据分块，即把数据分成若干相等大小的小块，并把它们写到阵列上不同的硬盘上，这种技术又称“Stripping”
（即将数据条带化），这种把数据分布在多个盘上，在读写时是以并行的方式对各硬盘同时进行 *** 作。从理论上讲，其容量和
数据传输率是单个硬盘的N倍。N为构成RAID0的硬盘总数。当然，若阵列控制器有多个硬盘通道时，对多个通道上的硬盘进行
RAID0 *** 作，I/O性能会更高。因此常用于图象，视频等领域，RAID0 I/O传输率较高，但平均故障时间MTTF只有单盘的N分之
一，因此RAID0可靠性最差。
RAID1：RAID 1 - Disk Mirroring(较常用)
又称镜像。即每个工作盘都有一个镜像盘，每次写数据时必须同时写入镜像盘，读数据时只从工作盘读出，一旦工作盘
发生故障立即转入镜像盘，从镜像盘中读出数据。当更换故障盘后，数据可以重构，恢复工作盘正确数据，这种阵列可靠性很
高，但其有效容量减小到总容量一半以下，因此RAID1常用于对容错要求极严的应用场合，如财政、金融等领域。
RAID (0+1)：
结合了RAID0和RAID 1 —条块化读写的同时使用镜像 *** 作。RAID (0+1)允许多个硬盘损坏，因为它完全使用硬盘
来实现资料备余。如果有超过两个硬盘做RAID 1，系统会自动实现RAID (0+1)。
RAID2：
又称位交叉，它采用汉明码作盘错校验，采用按位交叉存取，运用于大数据的读写，但冗余信息开销太大（校验盘为
多个），已被淘汰。
RAID3：RAID 3 - Parallel Disk Array
为单盘容错并行传输。即采用Stripping技术将数据分块，对这些块进行异或校验，校验数据写到最后一个硬盘上。它
的特点是有一个盘为校验盘，数据以位或字节的方式存于各盘（分散记录在组内相同扇区的各个硬盘上）。当一个硬盘发生故
障，除故障盘外，写 *** 作将继续对数据盘和校验盘进行 *** 作。而读 *** 作是通过对剩余数据盘和校验盘的异或计算重构故障盘上
应有的数据来进行的。RAID3的优点是并行I/O传输和单盘容错，具有很高可靠性。缺点：每次读写要牵动整个组，每次只能完
成一次I/O。
RAID4：
与RAID3相似，区别是：RAID3是按位或字节交叉存取，而RAID4是按块（扇区）存取，可以单独地对某个盘进行 *** 作，
无须像RAID3那样，哪怕每一次小I/O *** 作也要涉及全组，只需涉及组中两块硬盘（一块数据盘，一块校验盘）即可，从而提高
了小量数据I/O速度。缺点：对于随机分散的小数据量I/O，固定的校验盘又成为I/O瓶颈，例如：事务处理。作两个很小的写
*** 作，一个写在drive2的stripe1 上，一个写在drive3的stripe2上，它们都要往校验盘上写，所以发生争用校验盘的问题。
RAID5：RAID 5 - Striping with floating parity drive(最常用)
是一种旋转奇偶校验独立存取的阵列方式，它与RAID3，RAID4不同的是没有固定的校验盘，而是按某种规则把奇偶校
验信息均匀地分布在阵列所属的硬盘上，所以在每块硬盘上，既有数据信息也有校验信息。这一改变解决了争用校验盘的问
题，使得在同一组内并发进行多个写 *** 作。所以RAID5即适用于大数据量的 *** 作，也适用于各种事务处理，它是一种快速、大
容量和容错分布合理的磁盘阵列。当有N块阵列盘时，用户空间为N-1块盘容量。 RAID3、RAID5中，在一块硬盘发生故障后，
RAID组从ONLINE变为DEGRADED方式，但I/O读写不受影响，直到故障盘恢复。但如果DEGRADED状态下，又有第二块盘故障，整
个RAID组的数据将丢失。

RAID（独立磁盘冗余阵列）是一种数据存储虚拟化技术，将多个物理磁盘驱动器组件组合到一个或多个逻辑单元中，以实现数据冗余和/或提高性能的目的。

数据以多种方式（称为RAID级别）分布在驱动器上，具体取决于所需的冗余和性能级别。不同的方案按资料分布布局以单词“ RAID”命名，后跟一个数字，例如RAID 0或RAID1。每种方案或RAID级别在关键目标之间提供了不同的平衡：可靠性、性能和容量。大于RAID 0的RAID级别可提供针对不可恢复的扇区读取错误以及整个物理驱动器故障的保护。

RAID技术主要具有以下三个基本功能：

（1）通过磁盘数据条带化，可以实现对数据的块访问，减少了磁盘的机械搜索时间，提高了数据访问速度。

（2）通过同时排列数组中的多个磁盘，可以减少磁盘的机械搜索时间，并提高数据访问速度。

（3）通过镜像或存储同位信息，可以实现数据的冗余保护。

RAID 0和RAID 1之间的区别：

1 RAID 0读写速度快，数组容量是数组磁盘的总容量，无数据备份功能，安全性较差。

2 RAID 1的读写速度如单磁盘，容量为单磁盘容量，但磁盘互相备份，安全性高。

RAID 0的特点：

RAID 0的缺点是它不提供数据冗余，一旦用户数据损坏，损坏的数据将无法恢复。当RAID中任何硬盘驱动器出现故障时，RAID 0运行都可能导致整个数据损坏。通常不建议企业用户单独使用。

RAID 1的特征：

RAID 1通过硬盘数据镜像实现数据冗余，保护数据，在两个磁盘上生成备份数据，并且在原始数据繁忙时可以直接从镜像备份中读取资料，因此RAID 1可以提供读取性能。

RAID 0

RAID 0由条带化组成，但没有镜像或同位。与跨区卷相比，RAID 0卷的容量是相同的。它是集合中磁盘容量的总和。但是由于条带化将每个文件的内容分配到集合中的所有磁盘之间，因此任何磁盘的故障都会导致所有档（整个RAID 0卷）丢失。跨区卷损坏至少可以将档保留在正常运行的磁盘上。 RAID 0的好处是，对任何档的读写 *** 作的吞吐量都乘以磁盘数量，因为与跨区卷不同，读写 *** 作是同时进行的，而且代价是驱动器故障的完全脆弱性。实际上，平均故障率比等效的单个非RAID驱动器高。

RAID 1

RAID 1由数据镜像组成，没有同位或分段。数据被相同地写入两个驱动器，从而产生驱动器的“镜像集”。因此，RAID中的任何驱动器均可满足任何读取请求。如果将请求广播到RAID中的每个驱动器，则可以由首先访问数据的驱动器（根据其查找时间和循环等待时间）对请求进行服务，从而提高性能。如果针对控制器或软件进行了优化，则持续读取吞吐量将接近集合中每个驱动器的吞吐量总和。写入较慢，因为写入的数据必须更新到每个驱动器，而最慢的驱动器会限制写入性能。但只要有一个驱动器正常工作，该数组就会继续运行。

下面是RAID级别的对比表。

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