RAID是什么？RAID有哪些？RAID磁盤陣列是什么？

在單機時代，采用單塊磁盤進行數(shù)據存儲和讀寫的方式，由于尋址和讀寫的時間消耗，導致I/O性能非常低，且存儲容量還會受到限制。另外，單塊磁盤極其容易出現(xiàn)物理故障，經常導致數(shù)據的丟失。因此大家就在想，有沒有一種辦法將多塊獨立的磁盤結合在一起組成一個技術方案，來提高數(shù)據的可靠性和I/O性能呢。

在這種情況下，RAID技術就應運而生了。

一、RAID 是什么？

RAID （ Redundant Array of Independent Disks ）即獨立磁盤冗余陣列，簡稱為「磁盤陣列」，其實就是用多個獨立的磁盤組成在一起形成一個大的磁盤系統(tǒng)，從而實現(xiàn)比單塊磁盤更好的存儲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

下面來分別介紹一下。

1. RAID0

RAID0 是一種非常簡單的的方式，它將多塊磁盤組合在一起形成一個大容量的存儲。當我們要寫數(shù)據的時候，會將數(shù)據分為N份，以獨立的方式實現(xiàn)N塊磁盤的讀寫，那么這N份數(shù)據會同時并發(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，因為實際中磁盤的尋址時間也是性能占用的大頭）

但RAID0的問題是，它并不提供數(shù)據校驗或冗余備份，因此一旦某塊磁盤損壞了，數(shù)據就直接丟失，無法恢復了。因此RAID0就不可能用于高要求的業(yè)務中，但可以用在對可靠性要求不高，對讀寫性能要求高的場景中。

那有沒有可以讓存儲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。因為它的原理是在往磁盤寫數(shù)據的時候，將同一份數(shù)據無差別的寫兩份到磁盤，分別寫到工作磁盤和鏡像磁盤，那么它的實際空間使用率只有50%了，兩塊磁盤當做一塊用，這是一種比較昂貴的方案。RAID1其實與RAID0效果剛好相反。RAID1 這種寫雙份的做法，就給數(shù)據做了一個冗余備份。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數(shù)據，數(shù)據的可靠性非常強，但性能就沒那么好了。

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

3. RAID5

這是目前用的最多的一種方式。
因為 RAID5 是一種將 存儲性能、數(shù)據安全、存儲成本 兼顧的一種方案。

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

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

但是由于第N塊磁盤是校驗碼磁盤，因此有任何數(shù)據的寫入都會要去更新這塊磁盤，導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RAID3進行了改進。

RAID5模式中，不再需要用單獨的磁盤寫校驗碼了。它把校驗碼信息分布到各個磁盤上。例如，總共有N塊磁盤，那么會將要寫入的數(shù)據分成N份，并發(fā)的寫入到N塊磁盤中，同時還將數(shù)據的校驗碼信息也寫入到這N塊磁盤中（數(shù)據與對應的校驗碼信息必須得分開存儲在不同的磁盤上）。一旦某一塊磁盤損壞了，就可以用剩下的數(shù)據和對應的奇偶校驗碼信息去恢復損壞的數(shù)據。

RAID5校驗位算法原理：P = D1 xor D2 xor D3 … xor Dn （D1,D2,D3 … Dn為數(shù)據塊，P為校驗，xor為異或運算）

RAID5的方式，最少需要三塊磁盤來組建磁盤陣列，允許最多同時壞一塊磁盤。如果有兩塊磁盤同時損壞了，那數(shù)據就無法恢復了。

4. RAID6

為了進一步提高存儲的高可用，聰明的人們又提出了RAID6方案，可以在有兩塊磁盤同時損壞的情況下，也能保障數(shù)據可恢復。

為什么RAID6這么牛呢，因為RAID6在RAID5的基礎上再次改進，引入了雙重校驗的概念。

RAID6除了每塊磁盤上都有同級數(shù)據XOR校驗區(qū)以外，還有針對每個數(shù)據塊的XOR校驗區(qū)，這樣的話，相當于每個數(shù)據塊有兩個校驗保護措施，因此數(shù)據的冗余性更高了。

但是RAID6的這種設計也帶來了很高的復雜度，雖然數(shù)據冗余性好，讀取的效率也比較高，但是寫數(shù)據的性能就很差。因此RAID6在實際環(huán)境中應用的比較少。

5. RAID10

RAID10其實就是RAID1與RAID0的一個合體。

我們看圖就明白了：

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

但也可以看出RAID10模式是有一半的磁盤空間用于存儲冗余數(shù)據的，浪費的很嚴重，因此用的也不是很多。

整體對比一下 RAID0、RAID1、RAID5、RAID6、RAID10 的幾個特征：