RAID詳解[RAID0/RAID1/RAID10/RAID5]

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一．RAID定義
RAID(Redundant Array of Independent Disk 獨立冗餘磁碟陣列)技術是加州大學伯克利分校1987年提出，最初是為了組合小的廉價磁碟來代替大的昂貴磁碟，同時希望磁碟失效時不會使對資料的訪問受損 失而開發出一定水平的資料保護技術。RAID就是一種由多塊廉價磁碟構成的冗餘陣列，在作業系統下是作為一個獨立的大型存放裝置出現。RAID可以充分發 揮出多塊硬碟的優勢，可以提升硬碟速度，增大容量，提供容錯功能夠確保資料安全性，易於管理的優點，在任何一塊硬碟出現問題的情況下都可以繼續工作，不會 受到損壞硬碟的影響。

二、 RAID的幾種工作模式（僅討論 RAID0，RAID1，RAID5，RAID10這四種，這四種比較典型）
1、RAID0 （又稱為Stripe或Striping－－分條）
即Data Stripping資料分條技術。RAID 0可以把多塊硬碟連成一個容量更大的硬碟群，可以提高磁 盤的效能和輸送量。RAID 0沒有冗餘或錯誤修複能力，成本低，要求至少兩個磁碟，一般只是在那些對數 據安全性要求不高的情況下才被使用。

特點：

容錯性：	沒有	冗餘類型：	沒有
熱備盤選項：	沒有	讀效能：	高
隨機寫效能：	高	連續寫效能：	高
需要的磁碟數：	只需2個或2*N個（這裡應該是多於兩個硬碟都可以）	可用容量：	總的磁碟的容量
典型應用：	無故障的迅速讀寫，要求安全性不高，形工作站等。

RAID 0的工作方式：

圖1

1所示:系統向 三個磁碟組成的邏輯硬碟(RADI 0 磁碟組)發出的I/O資料請求被轉化為3項操作，其中的每一項操作都對應於一塊物理硬碟。我們可以清楚的看到通過建立RAID 0，原先順序的資料請求被分散到所有的三塊硬碟中同時執行。
從理論上講，三塊硬碟的並行操作使同一時間內磁碟讀寫速度提升了3倍。 但由於匯流排頻寬等多種因素的影響，實際的提升速率肯定會低於理論值，但是，大量資料並行傳輸與串列傳輸比較，提速效果顯著顯然毋庸置疑。
RAID 0的缺點是不提供資料冗餘，因此一旦使用者資料損毀，損壞的資料將無法得到恢複。
RAID 0具有的特點，使其特別適用於對效能要求較高，而對資料安全不太在乎的領域，形工作站等。對於個人使用者，RAID 0也是提高硬碟儲存效能的絕佳選擇。
電腦技術發展迅速，但硬碟傳輸率也成了效能的瓶頸。怎麼辦？IDE RAID技術的成熟讓我們輕鬆打造自己的超高速硬碟。在實際應用中，RAID 0硬碟陣列能比普通IDE 7200轉ATA 133硬碟快得多，時至今日，在大多數的高端或者玩家主板上我們都能找到一顆PROMISE或者HighPoint的RAID晶片，同時發現它們提供的額 外幾個IDE介面。沒錯，RAID已經近在眼前，難道你甘心放棄RAID為我們帶來的效能提升嗎？答案當然是否定的！
實用 的IDE RAID
RAID可以通過軟體或硬體實現。像Windows 2000就能夠提供軟體的RAID功能，但是這樣需要消耗不小的CPU資源，降低整機效能。而硬體實現則是一般由RAID卡實現的，高檔的SCSI RAID卡有著自己專用的緩衝和I/O處理器，但是對於家庭使用者來說這樣的開銷顯然是承受不了的，畢竟為了實現RAID買兩個或者更多的HDD已經相當不 容易了。我們還有一種折中的辦法——IDE RAID。或許這才是普通人最容易接受的方法。雖然IDE RAID在功能和效能上都有所折中，但相對於低廉的價格，普通使用者看來並不在意。
為什麼要用RAID 0
RAID 0至少需要兩塊硬碟才能夠實現，它的容量為組成這個系統的各個硬碟容量之和，這幾塊硬碟的容量要相同，在家用IDE RAID中一般級聯兩塊硬碟，一定要用同型號同容量的硬碟。RAID 0模式向硬碟寫入資料的時候把資料一分為二，分別寫入兩塊硬碟，讀取資料的時候則反之，這樣的話，每塊硬碟只要負擔一半的資料轉送任務，得到的結果也就是 速度的增加。

實現方 式：

（1）、RAID 0最簡單方式（我覺得這個方式不是它本意所提倡的）
就是把x塊同樣的硬碟用硬體的形式通過智能磁碟控制卡或用作業系統中的磁碟驅動程式以軟體的方式串聯在一起，形成一個獨立的邏輯磁碟機，容量是單獨硬碟的 x倍,在電腦資料寫時被依次寫入到各磁碟 中，當一塊磁碟的空間用盡時，資料就會被自動寫入到下一塊磁碟中，它的好處是可以增加磁碟的容量。
速度與其中任何一塊磁碟的速度相同，如果其中的任何一塊磁碟出現故障，整個系統將會受到破壞，可靠
性是單獨使用一塊硬碟的1/n。
（2）、RAID 0的另一方式（常指的RAID 0就是指的這個）
是用n塊硬碟選擇合理的帶區大小建立帶區集，最好是為每一塊硬碟都配備一個專門的磁碟控制卡,在 電腦資料讀寫時同時向n塊磁碟讀寫資料,速度提升n倍。提高系統的效能。

2、RAID 1 （又稱為Mirror或Mirroring－－鏡像）
RAID 1稱為磁碟鏡像：把一個磁碟的資料鏡像到另一個磁碟上，在不影響效能情況下最大限度的保證系統的可靠性和可修複性上，具有很高的資料冗餘能力，但磁碟利用 率為50%，故成本最高，多用在儲存關鍵性的重要資料的場合。RAID 1的操作方式是把使用者寫入硬碟的資料百分之百地自動複製到另外一個硬碟上。

RAID 1有以下特點：
（1）、RAID 1的每一個磁碟都具有一個對應的鏡像盤，任何時候資料都同步鏡像，系統可以從一組 鏡像盤中的任何一個磁碟讀取資料。
（2）、磁碟所能使用的空間只有磁碟容量總和的一半，系統成本高。
（3）、只要系統中任何一對鏡像盤中至少有一塊磁碟可以使用，甚至可以在一半數量的硬碟出現問題時系統都可以正常運行。
（4）、出現硬碟故障的RAID系統不再可靠，應當及時的更換損壞的硬碟，否則剩餘的鏡像盤也出現問題，那麼整個系統就會崩潰。
（5）、更換新盤後原有資料會需要很長時間同步鏡像，外界對資料的訪問不會受到影響，只是這時整個系統的效能有所下降。
（6）、RAID 1磁碟控制卡的負載相當大，用多個磁碟控制卡可以提高資料的安全性和可用性。

RAID 1的工作方式：

圖2

2所 示：當讀取資料時，系統先從RAID1的來源硬碟讀取資料，如果讀取資料成功，則系統不去管備份盤上的資料；如果讀取來源硬碟資料失敗，則系統自動轉而讀取備份盤 上的資料，不會造成使用者工作任務的中斷。當然，我們應當及時地更換損壞的硬碟並利用備份資料重建立立Mirror，避免備份盤在發生損壞時，造成不可挽回 的資料損失。
raid 1的優缺點
由於對儲存的資料進行百分之百的備份，在所有RAID層級中，RAID 1提供最高的資料安全保障。同樣，由於資料的百分之百備份，備份資料佔了總儲存空間的一半，因而Mirror（鏡像）的磁碟空間利用率低，儲存成本高。 Mirror雖不能提高儲存效能，但由於其具有的高資料安全性，使其尤其適用於存放重要資料，如伺服器和資料庫儲存等領域。

3、 RAID 5 （可以理解為是RAID 0和RAID 1的折衷方案，但沒有完全使用RAID 1鏡像理念，而是使用了“同位資訊”來作為資料恢複的方式，與下面的RAID10不同。）

容錯性：	有	冗餘類型：	同位
熱備盤選項：	有	讀效能：	高
隨機寫效能：	低	連續寫效能：	低
需要的磁碟數：	三個或更多
可用容量：	（n-1）/n的總磁碟容量（n為磁碟數）
典型應用：	隨機資料轉送要求安全性高，如金融、資料庫、儲存等。

圖3
RAID 5 是一種儲存效能、資料安全和儲存成本兼顧的儲存解決方案。 以四個硬碟組成的RAID 5為例，其資料存放區方式4所示：圖中，Ap為A1，A2和A3的同位資訊，其它以此類推。由圖中可以看出，RAID 5不對儲存的資料進行備份，而是把資料和相對應的同位資訊儲存到組成RAID5的各個磁碟上，並且同位資訊和相對應的資料分別儲存於不同的磁碟 上。當RAID5的一個磁碟資料發生損壞後，利用剩下的資料和相應的同位資訊去恢複被損壞的資料。
RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以為系統提供資料安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁碟空間利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的資料讀取速度，只是多了一個同位資訊，寫入資料的速度比對單個磁碟進行寫入操作稍慢。同時由於多個資料對應一個同位資訊，RAID 5的磁碟空間利用率要比RAID 1高，儲存成本相對較低。

4、 RAID 5 （可以理解為是RAID 0和RAID 1的折衷方案，但沒有完全使用RAID 1鏡像理念，而是使用了“同位資訊”來作為資料恢複的方式）

圖4

RAID10也被稱為鏡象陣列條帶。象RAID0一樣，資料跨磁碟抽取；象RAID1一樣，每個磁碟都有一個鏡象磁碟, 所以RAID 10的另一種會說法是 RAID 0+1。RAID10提供100%的資料冗餘，支援更大的捲尺寸，但價格也相對較高。對大多數只要求具有冗餘度而不必考慮價格的應用來說，RAID10提 供最好的效能。使用RAID10，可以獲得更好的可靠性，因為即使兩個物理磁碟機發生故障（每個陣列中一個），資料仍然可以得到保護。RAID10需要4 + 2*N 個磁碟機（N >=0)， 而且只能使用其中一半(或更小, 如果磁碟大小不一)的磁碟用量, 例如 4 個 250G 的硬碟使用RAID10 陣列， 實際容量是 500G。

RAID總結：

 

類型	讀寫效能	安全性	磁碟利用率	成本	應用方面
RAID0	最好（因並行性而提高）	最差（完全無安全保障）	最高（100％）	最低	個人使用者
RAID1	讀和單個磁碟無分別，寫則要寫兩邊	最高（提供資料的百分之百備份）	差（50％）	最高	適用於存放重要資料，如伺服器和資料庫儲存等領域。
RAID5	讀：RAID 5＝RAID 0（相近似的資料讀取速度）   寫：RAID 5<對單個磁碟進行寫入操作（多了一個同位資訊寫入）	RAID 5	RAID 5>RAID 1	RAID 5	是一種儲存效能、資料安全和儲存成本兼顧的儲存解決方案。
RAID10	讀：RAID10＝RAID0   寫：RAID10＝RAID1	RAID10＝RAID1	RAID10＝RAID1（50％）	RAID10＝RAID1	集合了RAID0，RAID1的優點，但是空間上由於使用鏡像，而不是類似RAID5的“同位資訊”，磁碟利用率一樣是50％

 來源：http://m.blog.chinaunix.net/uid-639516-id-2692517.html?/13033.shtml

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