RAID是什么

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。

MegaRAIDSAS9280-16i4eRAID控制器、32块硬盘、RAID6级别。
1、RAID控制器天宫一号使用了LSI公司的MegaRAIDSAS9280-16i4eRAID控制器，该控制器支持16个SAS/SATA硬盘和4个外部SAS端口，最大支持RAID级别为RAID6。
2、硬盘数量，天宫一号中的服务器共有32块硬盘，每块硬盘容量为1TB，总容量为32TB，这些硬盘通过RAID技术组成了一个RAID6阵列，提供数据冗余和故障恢复能力。
3、天宫一号服务器采用RAID6级别，这种RAID级别可以提供双重数据保护，即在任意两块硬盘损坏时仍能正常运行。同时，RAID6还可以通过奇偶校验的方式提供额外的数据完整性保护，能够有效地保护数据安全。

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解析:

RAID级别的介绍与选择依据 RAID 在市场上的的应用，已经不是新鲜的事儿了，很多人都大略了解RAID的基本观念，以及各个不RAID LEVEL 的区分。但是在实际应用面，我们发现，有很多使用者对于选择一个合适的RAID LEVEL，仍然无法很确切的掌握，尤其是对于RAID 0+1 (10)，RAID 3，RAID 5之间的选择取舍，更是举棋不定。 下面将针对RAID 0+1/10、RAID 3以及RAID 5的工作原理和特性，作一些分析和比较，以列出这些不同RAID阶层所适合的应用，对使用者能有原则性的帮助。 RAID条带“striped”的存取模式 在使用数据条带(Data Stripping)的RAID 系统之中，对成员磁盘驱动器的存取方式，可分为两种： 并行存取Paralleled Access 独立存取dependent Access RAID 2和RAID 3 是采取并行存取模式。 RAID 0、RAID 4、RAID 5及RAID 6则是采用独立存取模式。 平行存取模式 并行存取模式支持里，是把所有磁盘驱动器的主轴马达作精密的控制，使每个磁盘的位置都彼此同步，然后对每一个磁盘驱动器作一个很短的I/O数据传送，如此一来，从主机来的每一个I/O 指令，都平均分布到每一个磁盘驱动器。 为了达到并行存取的功能，RAID 中的每一个磁盘驱动器，都必须具备几乎完全相同的规格：转速必须一样；磁头搜寻速度Access Time必须相同；Buffer 或Cache的容量和存取速度要一致；CPU处理指令的速度要相同；I/O Channel 的速度也要一样。总而言之，要利用并行存取模式，RAID 中所有的成员磁盘驱动器，应该使用同一厂牌，相同型号的磁盘驱动器。 并行存取的基本工作原理 假设RAID 有四部相同规格的磁盘驱动器，分别为磁盘驱动器A、B、C和D，我们在把时间轴略分为T0、T1、T2、T3和T4： T0： RAID控制器将第一笔数据传送到A的Buffer，磁盘驱动器B、C和D的Buffer都是空的，在等待中；

T1： RAID控制器将第二笔数据传送到B的Buffer，A开始把Buffer中的数据写入扇区，磁盘驱动器C和D的Buffer都是空的，在等待中；

T2： RAID控制器将第三笔数据传送到C的Buffer，B开始把Buffer中的数据写入扇区，A已经完成写入动作，磁盘驱动器D和A的Buffer都是空的，在等待中；T3： RAID控制器将第四笔数据传送到D的Buffer，C开始把Buffer中的数据写入扇区，B已经完成写入动作，磁盘驱动器A和B的Buffer都是空的，在等待中； T4： RAID控制器将第五笔数据传送到A的Buffer，D开始把Buffer中的数据写入扇区，C已经完成写入动作，磁盘驱动器B和C的Buffer都是空的，在等待中； 如此一直循环，一直到把从主机来的这个I/O 指令处理完毕，RAID控制器才会受处理下一个I/O 指令。重点是在任何一个磁盘驱动器准备好把数据写入扇区时，该目的扇区必须刚刚好转到磁头下。同时RAID控制器每依次传给一个磁盘驱动器的数据长度，也必须刚刚好，配合磁盘驱动器的转速，否则一旦发生miss，RAID 性能就大打折扣。 并行存取RAID的最佳应用 并行存取RAID之架构，以其精细的马达控制和分布之数据传输，将数组中每一个磁盘驱动器的性能发挥到最大，同时充分利用Storage Bus的频宽，因此特别适合应用在大型、数据连续的档案存取应用，例如：影像、视讯档案服务器

数据仓储系统
多媒体数据库

电子图书馆

印前或底片输出档案服务器

其它大型且连续性档案服务器由于并行存取RAID架构之特性，RAID 控制器一次只能处理一个I/O要求，无法执行Overlapping 的多任务，因此非常不适合应用在I/O次数频繁、数据随机存取、每笔数据传输量小的环境。同时，因为并行存取无法执行Overlapping 的多任务，因此没有办法"隐藏"磁盘驱动器搜寻zseek{的时间，而且在每一个I/O的第一笔数据传输，都要等待第一个磁盘驱动器旋转延迟zrotational latency{，平均为旋转半圈的时间，如果使用一万转的磁盘驱动器，平均就需要等待50 usec。所以机械延迟时间，是并行存取架构的最大问题。 独立存取模式相对于并行存取模式，独立存取模式并不对成员磁盘驱动器作同步转动控制，其对每个磁盘驱动器的存取，都是独立且没有顺序和时间间格的限制，同时每笔传输的数据量都比较大。因此，独立存取模式可以尽量地利用overlapping 多任务、Tagged Command Queuing等等高阶功能，来"隐藏"上述磁盘驱动器的机械时间延迟Seek 和Rotational Latency。 由于独立存取模式可以做overlapping 多任务，而且可以同时处理来自多个主机不同的I/O Requests，在多主机环境如Clustering，更可发挥最大的性能。 独立存取RAID的最佳应用 由于独立存取模式可以同时接受多个I/O Requests，因此特别适合应用在数据存取频繁、每笔数据量较小的系统。例如： 在线交易系统或电子商务应用

多使用者数据库

ERM及MRP 系统

小文件之文件服务器 一般常用的RAID阶层，分别是RAID 0、RAID1、RAID 3、RAID 4以及RAID 5，再加上二合一型 RAID 0+1或称RAID 10。我们先把这些RAID级别的优、缺点做个比较： RAID级别 相对优点 相对缺点 RAID 0 存取速度最快 没有容错

RAID 1 完全容错 成本高

RAID 3 写入性能最好 没有多任务功能

RAID 4 具备多任务及容错功能 Parity 磁盘驱动器造成性能瓶颈

RAID 5 具备多任务及容错功能 写入时有overhead

RAID 0+1/RAID 10 速度快、完全容错 成本高

接下来，我们分别针对RAID 3、RAID 5以及RAID 0+1/RAID 10作深入的讨论。 RAID 3特点与应用 RAID 3 是将数据先做XOR 运算，产生Parity Data后，在将数据和Parity Data以并行存取模式写入成员磁盘驱动器中，因此具备并行存取模式的优点和缺点。进一步来说，RAID 3每一笔数据传输，都更新整个Stripe即每一个成员磁盘驱动器相对位置的数据都一起更新，因此不会发生需要把部分磁盘驱动器现有的数据读出来，与新数据作XOR运算，再写入的情况发生这个情况在RAID 4和RAID 5会发生，一般称之为Read、Modify、Write Process，我们姑且译为为读、改、写过程。因此，在所有RAID级别中，RAID 3的写入性能是最好的。 RAID 3的 Parity Data 一般都是存放在一个专属的Parity Disk，但是由于每笔数据都更新整个Stripe，因此，RAID 3的 Parity Disk 并不会如RAID 4的 Parity Disk，会造成存取的瓶颈。 RAID 3的并行存取模式，需要RAID 控制器特别功能的支持，才能达到磁盘驱动器同步控制，而且上述写入性能的优点，以目前的Caching 技术，都可以将之取代，因此一般认为RAID 3的应用，将逐渐淡出市场。 RAID 3 以其优越的写入性能，特别适合用在大型、连续性档案写入为主的应用，例如绘图、影像、视讯编辑、多媒体、数据仓储、高速数据撷取等等。 RAID 4特点与应用 RAID 4 是采取独立存取模式，同时以单一专属的Parity Disk 来存放Parity Data。RAID 4的每一笔传输Strip资料较长，而且可以执行Overlapped I/O，因此其读取的性能很好。 但是由于使用单一专属的Parity Disk 来存放Parity Data，因此在写入时，就会造成很大的瓶颈。因此，RAID 4并没有被广泛地应用。 RAID 5特点与应用 RAID 5也是采取独立存取模式，但是其Parity Data 则是分散写入到各个成员磁盘驱动器，因此，除了具备Overlapped I/O 多任务性能之外，同时也脱离如RAID 4单一专属Parity Disk的写入瓶颈。但是，RAID 5在做资料写入时，仍然稍微受到"读、改、写过程"的拖累。 由于RAID 5 可以执行Overlapped I/O 多任务，因此当RAID 5的成员磁盘驱动器数目越多，其性能也就越高，因为一个磁盘驱动器再一个时间只能执行一个 Thread，所以磁盘驱动器越多，可以Overlapped 的Thread 就越多，当然性能就越高。但是反过来说，磁盘驱动器越多，数组中可能有磁盘驱动器故障的机率就越高，整个数组的可靠度，或MTDL (Mean Time to Data Loss) 就会降低。 由于RAID 5将Parity Data 分散存在各个磁盘驱动器，因此很符合XOR技术的特性。例如，当同时有好几个写入要求发生时，这些要写入的数据以及Parity Data 可能都分散在不同的成员磁盘驱动器，因此RAID 控制器可以充分利用Overlapped I/O，同时让好几个磁盘驱动器分别作存取工作，如此，数组的整体性能就会提高很多。 基本上来说，多人多任务的环境，存取频繁，数据量不是很大的应用，都适合选用RAID 5 架构，例如企业档案服务器、WEB 服务器、在线交易系统、电子商务等应用，都是数据量小，存取频繁的应用。 RAID 0+1 RAID 10 RAID 0+1/RAID 10，综合了RAID 0 和 RAID 1的优点，适合用在速度需求高，又要完全容错。RAID 0和RAID 1的原理很简单，合起来之后还是很简单，我们不打算详细介绍，倒是要谈谈，RAID 0+1到底应该是RAID 0 over RAID 1，还是RAID 1 over RAID 0，也就是说，是把多个RAID 1 做成RAID 0，还是把多个RAID 0 做成RAID 1？ RAID 0 over RAID 1 假设我们有四台磁盘驱动器，每两台磁盘驱动器先做成RAID 1，再把两个RAID 1做成RAID 0，这就是RAID 0 over RAID 1： (RAID 1) A = Drive A1 + Drive A2 (Mirrored)

(RAID 1) B = Drive B1 + Drive B2 (Mirrored)

RAID 0 = (RAID 1) A + (RAID 1) B (Striped) RAID 1 over RAID 0 假设我们有六台磁盘驱动器，每两台磁盘驱动器先做成RAID 0，再把两个RAID 0做成RAID 1，这就是RAID 0 over RAID 1： (RAID 0) A = Drive A1 + Drive A2 (Striped)

(RAID 0) B = Drive B1 + Drive B2 (Striped)

RAID 1 = (RAID 1) A + (RAID 1) B (Mirrored) 在这种架构之下，如果 (RAID 0) A有一台磁盘驱动器故障，(RAID 0) A就算毁了，当然RAID 1仍然可以正常工作；如果这时 (RAID 0) B也有一台磁盘驱动器故障，(RAID 0) B也就算毁了，此时RAID 1的两磁盘驱动器都算故障，整个RAID 1资料就毁了。 因此，RAID 0 OVER RAID 1应该比RAID 1 OVER RAID 0具备比较高的可靠度。所以我们建议，当采用RAID 0+1/RAID 10架构时，要先作RAID 1，再把数个RAID 1做成RAID 0。

名称解释：

Disk Group：磁盘组，这里相当于是阵列，例如配置了一个RAID5，就是一个磁盘组

VD(Virtual Disk)： 虚拟磁盘，虚拟磁盘可以不使用阵列的全部容量，也就是说一个磁盘组可以分为多个VD

PD(Physical Disk)： 物理磁盘

HS：Hot Spare 热备

Mgmt：管理

一创建逻辑磁盘

1、按照屏幕下方的虚拟磁盘管理器提示，在VD Mgmt菜单（可以通过CTRL+P/CTRL+N切换菜单），按F2展开虚拟磁盘创建菜单

2、在虚拟磁盘创建窗口，按回车键选择”Create New VD”创建新虚拟磁盘

3、在RAID Level选项按回车，可以出现能够支持的RAID级别，RAID卡能够支持的级别有RAID0/1/5/10/50，根据具体配置的硬盘数量不同，这个位置可能出现的选项也会有所区别。

选择不同的级别，选项会有所差别。选择好需要配置的RAID级别（我们这里以RAID5为例），按回车确认。

4、确认RAID级别以后，按向下方向键，将光标移至Physical Disks列表中，上下移动至需要选择的硬盘位置，按空格键来选择（移除）列表中的硬盘，当选择的硬盘数量达到这个RAID级别所需的要求时，Basic Settings的VD Size中可以显示这个RAID的默认容量信息。有X标志为选中的硬盘。

选择完硬盘后按Tab键，可以将光标移至VD Size栏，VD Size可以手动设定大小，也就是说可以不用将所有的容量配置在一个虚拟磁盘中。如果这个虚拟磁盘没有使用我们所配置的RAID5阵列所有的容量，剩余的空间可以配置为另外的一个虚拟磁盘，但是配置下一个虚拟磁盘时必须返回VD Mgmt创建（可以参考第13步，会有详细说明）。VD Name根据需要设置，也可为空。

注：各RAID级别最少需要的硬盘数量，RAID0=1，RAID1=2，RAID5=3，RAID10=4，RAID50=6

5、修改高级设置，选择完VD Size后，可以按向下方向键，或者Tab键，将光标移至Advanced Settings处，按空格键开启（禁用）高级设置。如果开启后（红框处有X标志为开启），可以修改Stripe Element Size大小，以及阵列的Read Policy与Write Policy，Initialize处可以选择是否在阵列配置的同时进行初始化。

高级设置默认为关闭（不可修改），如果没有特殊要求，建议不要修改此处的设置。

6、上述的配置确认完成后，按Tab键，将光标移至OK处，按回车，会出现如下的提示，如果是一个全新的阵列，建议进行初始化 *** 作，如果配置阵列的目的是为了恢复之前的数据，则不要进行初始化。按回车确认即可继续。

7、配置完成后，会返回至VD Mgmt主界面，将光标移至图中Virtual Disk 0处，按回车。

8、可以看到刚才配置成功的虚拟磁盘信息，查看完成后按esc键可以返回主界面

9、在此界面，将光标移至图中Virtual Disk 0处，按F2键可以展开对此虚拟磁盘 *** 作的菜单。

注：左边有+标志的，将光标移至此处，按向右方向键，可以展开子菜单，按向左方向键，可以关闭子菜单

10、如下图红框所示，可以对刚才配置成功的虚拟磁盘（Virtual Disk 0）进行初始化（Initialization），一致性校验（Consistency Check），删除，查看属性等 *** 作。

11、如果我们要对此虚拟磁盘进行初始化，可以将光标移至Initialization处，回车后选择Start Init。此时会d出提示窗口，初始化将会清除所有数据，如果确认要进行初始化 *** 作，在OK处按回车即可继续。

注：初始化会清除硬盘、阵列中的所有信息，并且无法恢复

12、确认后可以看到初始化的进度，左边红框处为百分比表示，右边红框处表示目前所作的 *** 作。等待初始化进行为100%，虚拟磁盘的配置完成。

13、如果刚才配置虚拟磁盘的时候没有使用阵列的全部容量，剩余的容量可以在这里划分使用。将光标移至Space allocation处，按向右方向键展开此菜单

14、将光标移至 Free Space 处，按F2键，至第15步，或者直接按回车至第16步

15、在d出的Add New VD处按回车键。

16、再次进入配置虚拟磁盘的界面，此时左边红框处为刚才配置的虚拟磁盘已经选择的物理磁盘信息，右边红框处可以选择这次要划分的容量空间。同样，如果不全部划分，可以再次返回第13步，进行再一个虚拟磁盘的创建。

注：由于虚拟磁盘的建立是基于刚才所创建的阵列，所以RAID Level与刚才所创建的相同，无法更改。

17、每一次创建，都会在Virtual Disks中添加新的虚拟磁盘。这些虚拟磁盘都是在同一个磁盘组（也就是我们刚才所配置的RAID5）上划分的。

二配置热备（Hot spare）

配置Hot Spare有两种模式，一种是全局热备，也就是指这个热备硬盘可以做为这个通道上所有阵列的热备；另一种是独立热备，配置硬盘为某个指定的磁盘组中的所有虚拟磁盘做热备，也就是说这个磁盘组以外的其他阵列即使硬盘掉线，这个热备也不会去自动做rebuild

配置全局热备：

1、首先要已经有存在的磁盘组（阵列），我们这里举例为已经配置了两个阵列，阵列0是由0、1、2三块物理磁盘配置的RAID5，阵列1是由4、5两块物理磁盘配置的RAID1，如图：

2、按CTRL+N 切换至PD Mgmt界面，可以看到4号硬盘的状态是Ready。

3、将光标移至4号硬盘，按F2，在d出的菜单中，选择Make Global HS，配置全局的热备盘

4、确认后，4号硬盘的状态变为Hotspare

5、配置完成后，可以看到磁盘组0与磁盘组1的热备盘都是同一个。

6、移除热备，进入PD Mgmt菜单，将光标移至热备盘处，按F2，选择Remove Hot Spare，回车移除

配置独立热备：

1、在配置好的虚拟磁盘管理界面下，将光标移至需要配置独立热备的磁盘组上，按F2键，在出现的菜单中选择 Manage Ded HS

2、将光标移至需要配置为热备的硬盘上，按空格键，看到X标识，说明此硬盘被选择。将光标移至OK处回车，完成配置

3、可以看到磁盘组0已经有了热备盘，并且是Dedicated。而磁盘组1并没有热备盘。

4、移除热备，同第1步，将光标移至需要移除热备的磁盘组上，按F2键，在出现的菜单中选择 Manage Ded HS

5、将光标移至需要移除的热备硬盘上，按空格键，去掉X标识，说明此硬盘被移除。将光标移至OK处回车，完成热备移除。

三删除虚拟磁盘：

1、将光标移至要删除的虚拟磁盘处，按F2，选择Delete VD按回车继续

2、在d出的确认窗口，OK处按回车确认即可删除。

注：删除的同时会将此虚拟磁盘的数据全部删除。

3、删除磁盘组，将光标移至要删除的磁盘组处，按F2，选择Delete Disk Group按回车继续

4、在d出的确认窗口，OK处按回车确认，即可删除

注：删除的同时会将此磁盘组的数据全部删除。

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