RAID是什么？RAID有哪些？RAID磁盤陣列是什么？

在單機(jī)時(shí)代，采用單塊磁盤進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀寫的方式，由于尋址和讀寫的時(shí)間消耗，導(dǎo)致I/O性能非常低，且存儲(chǔ)容量還會(huì)受到限制。另外，單塊磁盤極其容易出現(xiàn)物理故障，經(jīng)常導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失。因此大家就在想，有沒有一種辦法將多塊獨(dú)立的磁盤結(jié)合在一起組成一個(gè)技術(shù)方案，來(lái)提高數(shù)據(jù)的可靠性和I/O性能呢。

在這種情況下，RAID技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了。

一、RAID 是什么？

RAID （ Redundant Array of Independent Disks ）即獨(dú)立磁盤冗余陣列，簡(jiǎn)稱為「磁盤陣列」，其實(shí)就是用多個(gè)獨(dú)立的磁盤組成在一起形成一個(gè)大的磁盤系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)比單塊磁盤更好的存儲(chǔ)性能和更高的可靠性。

二、RAID 有哪些？

RAID方案常見的可以分為：

• RAID0
• RAID1
• RAID5
• RAID6
• RAID10

下面來(lái)分別介紹一下。

1. RAID0

RAID0 是一種非常簡(jiǎn)單的的方式，它將多塊磁盤組合在一起形成一個(gè)大容量的存儲(chǔ)。當(dāng)我們要寫數(shù)據(jù)的時(shí)候，會(huì)將數(shù)據(jù)分為N份，以獨(dú)立的方式實(shí)現(xiàn)N塊磁盤的讀寫，那么這N份數(shù)據(jù)會(huì)同時(shí)并發(fā)的寫到磁盤中，因此執(zhí)行性能非常的高。

RAID0 的讀寫性能理論上是單塊磁盤的N倍（僅限理論，因?yàn)閷?shí)際中磁盤的尋址時(shí)間也是性能占用的大頭）

但RAID0的問題是，它并不提供數(shù)據(jù)校驗(yàn)或冗余備份，因此一旦某塊磁盤損壞了，數(shù)據(jù)就直接丟失，無(wú)法恢復(fù)了。因此RAID0就不可能用于高要求的業(yè)務(wù)中，但可以用在對(duì)可靠性要求不高，對(duì)讀寫性能要求高的場(chǎng)景中。

那有沒有可以讓存儲(chǔ)可靠性變高的方案呢？
有的，下面的RAID1就是。

2. RAID1

如圖，
RAID1 是磁盤陣列中單位成本最高的一種方式。因?yàn)樗脑硎窃谕疟P寫數(shù)據(jù)的時(shí)候，將同一份數(shù)據(jù)無(wú)差別的寫兩份到磁盤，分別寫到工作磁盤和鏡像磁盤，那么它的實(shí)際空間使用率只有50%了，兩塊磁盤當(dāng)做一塊用，這是一種比較昂貴的方案。RAID1其實(shí)與RAID0效果剛好相反。RAID1 這種寫雙份的做法，就給數(shù)據(jù)做了一個(gè)冗余備份。這樣的話，任何一塊磁盤損壞了，都可以再基于另外一塊磁盤去恢復(fù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的可靠性非常強(qiáng)，但性能就沒那么好了。

了解了RAID0和RAID1之后，我們發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)方案都不完美啊。
這時(shí)候就該 性能又好、可靠性也高 的方案 RAID5 登場(chǎng)了。

3. RAID5

這是目前用的最多的一種方式。
因?yàn)?RAID5 是一種將 存儲(chǔ)性能、數(shù)據(jù)安全、存儲(chǔ)成本 兼顧的一種方案。

在了解RAID5之前，我們可以先簡(jiǎn)單看一下RAID3，雖然RAID3用的很少，但弄清楚了RAID3就很容易明白R(shí)AID5的思路。

RAID3的方式是：將數(shù)據(jù)按照RAID0的形式，分成多份同時(shí)寫入多塊磁盤，但是還會(huì)另外再留出一塊磁盤用于寫「奇偶校驗(yàn)碼」。例如總共有N塊磁盤，那么就會(huì)讓其中額度N-1塊用來(lái)并發(fā)的寫數(shù)據(jù)，第N塊磁盤用記錄校驗(yàn)碼數(shù)據(jù)。一旦某一塊磁盤壞掉了，就可以利用其它的N-1塊磁盤去恢復(fù)數(shù)據(jù)。

但是由于第N塊磁盤是校驗(yàn)碼磁盤，因此有任何數(shù)據(jù)的寫入都會(huì)要去更新這塊磁盤，導(dǎo)致這塊磁盤的讀寫是最頻繁的，也就非常的容易損壞。

RAID5的方式可以說是對(duì)RAID3進(jìn)行了改進(jìn)。

RAID5模式中，不再需要用單獨(dú)的磁盤寫校驗(yàn)碼了。它把校驗(yàn)碼信息分布到各個(gè)磁盤上。例如，總共有N塊磁盤，那么會(huì)將要寫入的數(shù)據(jù)分成N份，并發(fā)的寫入到N塊磁盤中，同時(shí)還將數(shù)據(jù)的校驗(yàn)碼信息也寫入到這N塊磁盤中（數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)碼信息必須得分開存儲(chǔ)在不同的磁盤上）。一旦某一塊磁盤損壞了，就可以用剩下的數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的奇偶校驗(yàn)碼信息去恢復(fù)損壞的數(shù)據(jù)。

RAID5校驗(yàn)位算法原理：P = D1 xor D2 xor D3 … xor Dn （D1,D2,D3 … Dn為數(shù)據(jù)塊，P為校驗(yàn)，xor為異或運(yùn)算）

RAID5的方式，最少需要三塊磁盤來(lái)組建磁盤陣列，允許最多同時(shí)壞一塊磁盤。如果有兩塊磁盤同時(shí)損壞了，那數(shù)據(jù)就無(wú)法恢復(fù)了。

4. RAID6

為了進(jìn)一步提高存儲(chǔ)的高可用，聰明的人們又提出了RAID6方案，可以在有兩塊磁盤同時(shí)損壞的情況下，也能保障數(shù)據(jù)可恢復(fù)。

為什么RAID6這么牛呢，因?yàn)镽AID6在RAID5的基礎(chǔ)上再次改進(jìn)，引入了雙重校驗(yàn)的概念。

RAID6除了每塊磁盤上都有同級(jí)數(shù)據(jù)XOR校驗(yàn)區(qū)以外，還有針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊的XOR校驗(yàn)區(qū)，這樣的話，相當(dāng)于每個(gè)數(shù)據(jù)塊有兩個(gè)校驗(yàn)保護(hù)措施，因此數(shù)據(jù)的冗余性更高了。

但是RAID6的這種設(shè)計(jì)也帶來(lái)了很高的復(fù)雜度，雖然數(shù)據(jù)冗余性好，讀取的效率也比較高，但是寫數(shù)據(jù)的性能就很差。因此RAID6在實(shí)際環(huán)境中應(yīng)用的比較少。

5. RAID10

RAID10其實(shí)就是RAID1與RAID0的一個(gè)合體。

我們看圖就明白了：

RAID10兼?zhèn)淞薘AID1和RAID0的有優(yōu)點(diǎn)。首先基于RAID1模式將磁盤分為2份，當(dāng)要寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候，將所有的數(shù)據(jù)在兩份磁盤上同時(shí)寫入，相當(dāng)于寫了雙份數(shù)據(jù)，起到了數(shù)據(jù)保障的作用。且在每一份磁盤上又會(huì)基于RAID0技術(shù)講數(shù)據(jù)分為N份并發(fā)的讀寫，這樣也保障了數(shù)據(jù)的效率。

但也可以看出RAID10模式是有一半的磁盤空間用于存儲(chǔ)冗余數(shù)據(jù)的，浪費(fèi)的很嚴(yán)重，因此用的也不是很多。

整體對(duì)比一下 RAID0、RAID1、RAID5、RAID6、RAID10 的幾個(gè)特征：