一．RAID定義
RAID(Redundant Array of Independent Disk 獨(dú)立冗余磁盤陣列)技術(shù)是加州大學(xué)伯克利分校1987年提出，最初是為了組合小的廉價(jià)磁盤來(lái)代替大的昂貴磁盤，同時(shí)希望磁盤失效時(shí)不會(huì)使對(duì)數(shù)據(jù)的訪問受損 失而開發(fā)出一定水平的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)。RAID就是一種由多塊廉價(jià)磁盤構(gòu)成的冗余陣列，在操作系統(tǒng)下是作為一個(gè)獨(dú)立的大型存儲(chǔ)設(shè)備出現(xiàn)。RAID可以充分發(fā) 揮出多塊硬盤的優(yōu)勢(shì)，可以提升硬盤速度，增大容量，提供容錯(cuò)功能夠確保數(shù)據(jù)安全性，易于管理的優(yōu)點(diǎn)，在任何一塊硬盤出現(xiàn)問題的情況下都可以繼續(xù)工作，不會(huì) 受到損壞硬盤的影響。
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數(shù)據(jù)分條技術(shù)。RAID 0可以把多塊硬盤連成一個(gè)容量更大的硬盤群，可以提高磁 盤的性能和吞吐量。RAID 0沒有冗余或錯(cuò)誤修復(fù)能力，成本低，要求至少兩個(gè)磁盤，一般只是在那些對(duì)數(shù)據(jù)安全性要求不高的情況下才被使用。
RAID 0的工作方式：
如圖1所示:系統(tǒng)向 三個(gè)磁盤組成的邏輯硬盤(RADI 0 磁盤組)發(fā)出的I/O數(shù)據(jù)請(qǐng)求被轉(zhuǎn)化為3項(xiàng)操作，其中的每一項(xiàng)操作都對(duì)應(yīng)于一塊物理硬盤。我們從圖中可以清楚的看到通過建立RAID 0，原先順序的數(shù)據(jù)請(qǐng)求被分散到所有的三塊硬盤中同時(shí)執(zhí)行。
從理論上講，三塊硬盤的并行操作使同一時(shí)間內(nèi)磁盤讀寫速度提升了3倍。 但由于總線帶寬等多種因素的影響，實(shí)際的提升速率肯定會(huì)低于理論值，但是，大量數(shù)據(jù)并行傳輸與串行傳輸比較，提速效果顯著顯然毋庸置疑。
RAID 0的缺點(diǎn)是不提供數(shù)據(jù)冗余，因此一旦用戶數(shù)據(jù)損壞，損壞的數(shù)據(jù)將無(wú)法得到恢復(fù)。
RAID 0具有的特點(diǎn)，使其特別適用于對(duì)性能要求較高，而對(duì)數(shù)據(jù)安全不太在乎的領(lǐng)域，如圖形工作站等。對(duì)于個(gè)人用戶，RAID 0也是提高硬盤存儲(chǔ)性能的絕佳選擇。
計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，但硬盤傳輸率也成了性能的瓶頸。怎么辦？IDE RAID技術(shù)的成熟讓我們輕松打造自己的超高速硬盤。在實(shí)際應(yīng)用中，RAID 0硬盤陣列能比普通IDE 7200轉(zhuǎn)ATA 133硬盤快得多，時(shí)至今日，在大多數(shù)的高端或者玩家主板上我們都能找到一顆PROMISE或者HighPoint的RAID芯片，同時(shí)發(fā)現(xiàn)它們提供的額 外幾個(gè)IDE接口。沒錯(cuò)，RAID已經(jīng)近在眼前，難道你甘心放棄RAID為我們帶來(lái)的性能提升嗎？答案當(dāng)然是否定的！
實(shí)用 的IDE RAID
RAID可以通過軟件或硬件實(shí)現(xiàn)。像Windows 2000就能夠提供軟件的RAID功能，但是這樣需要消耗不小的CPU資源，降低整機(jī)性能。而硬件實(shí)現(xiàn)則是一般由RAID卡實(shí)現(xiàn)的，高檔的SCSI RAID卡有著自己專用的緩存和I/O處理器，但是對(duì)于家庭用戶來(lái)說(shuō)這樣的開銷顯然是承受不了的，畢竟為了實(shí)現(xiàn)RAID買兩個(gè)或者更多的HDD已經(jīng)相當(dāng)不 容易了。我們還有一種折中的辦法——IDE RAID?；蛟S這才是普通人最容易接受的方法。雖然IDE RAID在功能和性能上都有所折中，但相對(duì)于低廉的價(jià)格，普通用戶看來(lái)并不在意。
為什么要用RAID 0
RAID 0至少需要兩塊硬盤才能夠?qū)崿F(xiàn)，它的容量為組成這個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)硬盤容量之和，這幾塊硬盤的容量要相同，在家用IDE RAID中一般級(jí)聯(lián)兩塊硬盤，一定要用同型號(hào)同容量的硬盤。RAID 0模式向硬盤寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候把數(shù)據(jù)一分為二，分別寫入兩塊硬盤，讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候則反之，這樣的話，每塊硬盤只要負(fù)擔(dān)一半的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，得到的結(jié)果也就是速度的增加。
實(shí)現(xiàn)方式：
（1）RAID 0最簡(jiǎn)單方式（我覺得這個(gè)方式不是它本意所提倡的）
就是把x塊同樣的硬盤用硬件的形式通過智能磁盤控制器或用操作系統(tǒng)中的磁盤驅(qū)動(dòng)程序以軟件的方式串聯(lián)在一起，形成一個(gè)獨(dú)立的邏輯驅(qū)動(dòng)器，容量是單獨(dú)硬盤的 x倍,在電腦數(shù)據(jù)寫時(shí)被依次寫入到各磁盤 中，當(dāng)一塊磁盤的空間用盡時(shí)，數(shù)據(jù)就會(huì)被自動(dòng)寫入到下一塊磁盤中，它的好處是可以增加磁盤的容量。
速度與其中任何一塊磁盤的速度相同，如果其中的任何一塊磁盤出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)受到破壞，可靠
性是單獨(dú)使用一塊硬盤的1/n。
（2）RAID 0的另一方式（常指的RAID 0就是指的這個(gè)）
是用n塊硬盤選擇合理的帶區(qū)大小創(chuàng)建帶區(qū)集，最好是為每一塊硬盤都配備一個(gè)專門的磁盤控制器,在電腦數(shù)據(jù)讀寫時(shí)同時(shí)向n塊磁盤讀寫數(shù)據(jù),速度提升n倍。提高系統(tǒng)的性能。
2、RAID 1 （又稱為Mirror或Mirroring－－鏡像）
RAID1稱為磁盤鏡像：把一個(gè)磁盤的數(shù)據(jù)鏡像到另一個(gè)磁盤上，在不影響性能情況下最大限度的保證系統(tǒng)的可靠性和可修復(fù)性上，具有很高的數(shù)據(jù)冗余能力，但磁盤利用 率為50%，故成本最高，多用在保存關(guān)鍵性的重要數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。RAID1的操作方式是把用戶寫入硬盤的數(shù)據(jù)百分之百地自動(dòng)復(fù)制到另外一個(gè)硬盤上。
RAID 1有以下特點(diǎn)：
?1、RAID 1的每一個(gè)磁盤都具有一個(gè)對(duì)應(yīng)的鏡像盤，任何時(shí)候數(shù)據(jù)都同步鏡像，系統(tǒng)可以從一組 鏡像盤中的任何一個(gè)磁盤讀取數(shù)據(jù);
2、磁盤所能使用的空間只有磁盤容量總和的一半，系統(tǒng)成本高;
3、只要系統(tǒng)中任何一對(duì)鏡像盤中至少有一塊磁盤可以使用，甚至可以在一半數(shù)量的硬盤出現(xiàn)問題時(shí)系統(tǒng)都可以正常運(yùn)行;
4、出現(xiàn)硬盤故障的RAID系統(tǒng)不再可靠，應(yīng)當(dāng)及時(shí)的更換損壞的硬盤，否則剩余的鏡像盤也出現(xiàn)問題，那么整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)崩潰;
5、更換新盤后原有數(shù)據(jù)會(huì)需要很長(zhǎng)時(shí)間同步鏡像，外界對(duì)數(shù)據(jù)的訪問不會(huì)受到影響，只是這時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的性能有所下降;
6、RAID1磁盤控制器的負(fù)載相當(dāng)大，用多個(gè)磁盤控制器可以提高數(shù)據(jù)的安全性和可用性。
RAID 1的工作方式：
如圖2所示：當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)先從RAID1的源盤讀取數(shù)據(jù)，如果讀取數(shù)據(jù)成功，則系統(tǒng)不去管備份盤上的數(shù)據(jù)；如果讀取源盤數(shù)據(jù)失敗，則系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)而讀取備份盤 上的數(shù)據(jù)，不會(huì)造成用戶工作任務(wù)的中斷。當(dāng)然，我們應(yīng)當(dāng)及時(shí)地更換損壞的硬盤并利用備份數(shù)據(jù)重新建立Mirror，避免備份盤在發(fā)生損壞時(shí)，造成不可挽回 的數(shù)據(jù)損失。
raid 1的優(yōu)缺點(diǎn)
由于對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行百分之百的備份，在所有RAID級(jí)別中，RAID 1提供最高的數(shù)據(jù)安全保障。同樣，由于數(shù)據(jù)的百分之百備份，備份數(shù)據(jù)占了總存儲(chǔ)空間的一半，因而Mirror（鏡像）的磁盤空間利用率低，存儲(chǔ)成本高。 Mirror雖不能提高存儲(chǔ)性能，但由于其具有的高數(shù)據(jù)安全性，使其尤其適用于存放重要數(shù)據(jù)，如服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)等領(lǐng)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“奇偶校驗(yàn)信息”來(lái)作為數(shù)據(jù)恢復(fù)的方式，與下面的RAID10不同）
RAID 5 是一種存儲(chǔ)性能、數(shù)據(jù)安全和存儲(chǔ)成本兼顧的存儲(chǔ)解決方案。 以四個(gè)硬盤組成的RAID 5為例，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式如圖3所示：圖中，Ap為A1，A2和A3的奇偶校驗(yàn)信息，其它以此類推。由圖中可以看出，RAID 5不對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，而是把數(shù)據(jù)和相對(duì)應(yīng)的奇偶校驗(yàn)信息存儲(chǔ)到組成RAID5的各個(gè)磁盤上，并且奇偶校驗(yàn)信息和相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)于不同的磁盤 上。當(dāng)RAID5的一個(gè)磁盤數(shù)據(jù)發(fā)生損壞后，利用剩下的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的奇偶校驗(yàn)信息去恢復(fù)被損壞的數(shù)據(jù)。
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(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盤空間利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的數(shù)據(jù)讀取速度，只是多了一個(gè)奇偶校驗(yàn)信息，寫入數(shù)據(jù)的速度比對(duì)單個(gè)磁盤進(jìn)行寫入操作稍慢。同時(shí)由于多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)奇偶校驗(yàn)信息，RAID 5的磁盤空間利用率要比RAID 1高，存儲(chǔ)成本相對(duì)較低。
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“奇偶校驗(yàn)信息”來(lái)作為數(shù)據(jù)恢復(fù)的方式）
4、RAID10也被稱為鏡象陣列條帶（像RAID0一樣，數(shù)據(jù)跨磁盤抽取，像RAID1一樣，每個(gè)磁盤都有一個(gè)鏡象磁盤, 所以RAID 10的另一種會(huì)說(shuō)法是 RAID 0+1）
RAID10提供100%的數(shù)據(jù)冗余，支持更大的卷尺寸，但價(jià)格也相對(duì)較高。對(duì)大多數(shù)只要求具有冗余度而不必考慮價(jià)格的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，RAID10提供最好的性能。使用RAID10，可以獲得更好的可靠性，因?yàn)榧词箖蓚€(gè)物理驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障（每個(gè)陣列中一個(gè)），數(shù)據(jù)仍然可以得到保護(hù)。RAID10需要4 + 2*N 個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器（N >=0)， 而且只能使用其中一半(或更小, 如果磁盤大小不一)的磁盤用量, 例如 4 個(gè) 250G 的硬盤使用RAID10 陣列， 實(shí)際容量是 500G。
RAID總結(jié)：
