RAID技术的基本概念

RAID，独立冗余磁盘结构，也称磁盘阵列

RAID：

• 条带化：读写性能
• 磁盘组合：容量
• 镜像，奇偶校验：数据安全性

RAID技术实现方式

硬件RAID

• 优点：不占用主机资源，性能高，且操作系统盘也可以安装在RAID虚拟磁盘上，能够进行相应的冗余保护
• 缺点：成本高

软件RAID

• 优点：成本低，配置灵活，方便管理
• 缺点：占用主机CPU资源和内存空间，且需启动操作系统后才能正常运行

RAID关键技术

数据组织方式

条带单元

指磁盘中单个或多个连续的扇区的集合，是单块磁盘上进行一次数据读写的最小单元。

条带

是同一磁盘阵列中多个磁盘驱动器上相同“位置”（或者说是相同编号）的条带单元的集合，条带单元是组成条带的元素。

条带化的数据组织方式，实现了多块磁盘并发/并行存取数据，提高了数据存取效率

并发：

指多个物理磁盘一对一同时响应多个I/O请求

并行：

指多个物理磁盘同时响应一个I/O请求

数据保护方式

方法一：镜像方式

方法二：奇偶校验方式

奇偶校验采用异或（计算符号＋）算法-相同为假，相异为真。

RAID级别与分类标准

RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑盘，提高了硬盘的读写性能和数据安全性，根据不同的组合方式可以分为不同的RAID级别。

RAID0数据组织方式

RAID0：一种简单的，无数据校验的数据条带化技术

安全性：不提供冗余策略

性能：数据以条带性能均匀分布于各个硬盘，支持并发/行读写。

RAID0数据保护方式

RAID0不提供数据冗余保护，阵列中的任何一个硬盘失效都将导致整个RAID组的数据丢失。

RAID0应用场景与优缺点

• 优缺点（注：阵列磁盘成员数为N）

• RAID0适合于读写性能要求较高但安全性要求不高的应用，如，存储高清电影，图形工作站等

RAID1数据组织方式

RAID1：又称镜像，通过磁盘镜像实现数据冗余的技术。

• 安全性：全冗余组合模式（镜像备份）
• 性能：不支持并发/行写，支持并发/行读。

RAID1数据写入

RAID1在数据写入时，如上图，首先将磁盘0写入完成之后，再给磁盘1写入一份相同的数据，因此RAID1不支持并发/行的写

RAID1数据读取

虽然写的时候要一个一个的写入，但是在读取的时候可以两块磁盘同时读取，参照上图，如果要读取D0，那么可以从磁盘0里读取，也可从磁盘1中读取，或者要同时读取D1和D2，那么可以让磁盘0读取D1出去，让磁盘1读取D2出去，共同分担。所以RAID1支持并发/行读

RAID1数据保护方式

RAID1的数据盘与镜像盘具有相同的内容，当数据盘出现故障时，可以使用镜像盘恢复数据。

RAID1应用场景与优缺点

• 优缺点（注：阵列磁盘成员数为N）：

RAID1适用于随机性较大，安全性要求高的应用，如服务器，数据库存储等。

RAID3数据组织方式

RAID3:基于奇偶校验冗余保护与校验盘的条带化阵列

• 安全性：专用校验盘存放冗余数据
• 性能：不支持并发写

数据写取：

RAID3不支持并发的写入，因为在写入数据A0时，会写入校验盘P1这个校验值，但是此时有数据B2要下发，而磁盘3会等P1写完成之后才进行P2校验值的写入，所以不支持并发的写入，在读取的时候也是类似的，RAID3是支持并行和并发的读I/O的，在读取A0时可以读取A1和A2，如果正在读取数据块A那么又要读取数据块B，那么是可以同时读取的

RAID3数据保护方式

RAID3通过对剩余数据盘上的数据块和校验盘上的校验数据作异或处理，重构出故障盘上原有的数据。重构时间是很慢的，一两T的硬盘需要重构十几个小时。

RAID3应用场景与优缺点

• 优缺点（注：阵列磁盘成员数为N）

RAID3适用于连续数据的存放，安全性要求高的应用，如视频剪辑，大型数据库等等。

RAID5数据组织方式

• 安全性：奇偶校验冗余保护
• 性能：支持并/行读写，可通过减少“写惩罚”提高性能

RAID5数据数据读写

RAID5和RAID3最大的区别就是RAID5没有数据校验盘，它将校验数据分布式存放在各个磁盘里面，如图，当写入D0时，会在磁盘0和磁盘1同时写入，磁盘2也会写入D0的数据校验P0，同时写入D2时，这个数据校验可能出现在其它磁盘上。都是支持并行的读和写的。

RAID5数据保护方式

RAID5可以通过对其它成员磁盘上的用户数据和校验数据进行异或运算，重构出故障盘上原有的数据。

RAID5适用于随机数据存储，安全性要求高的应用，如邮件服务器，文件服务器等等。

RAID6 P+Q工作原理

RAID6 P+Q ：P和Q表示2个彼此独立的校验数据，。相当于在RAID5的基础上，又多了一种校验数据的方式

RAID6 P+Q磁盘阵列对数据的读写方式和RAID5是一样的。

RAID6的数据保护

这个很好理解，因为有两个校验的值，如果一个硬盘坏了，随便选择一个校验公式无论是P或者Q都能将数据恢复出来，这个和RAID5类似，但是如果两个硬盘坏了，那么就需要用到P和Q两种校验公式来恢复数据。

RAID6 DP工作原理

RAID6 DP：P和DP这是两个校验数据，分别用横向校验方式和斜向校验方式来算的，就需要两个校验盘，P校验方法采用横向，DP方法采用斜向

RAID6 DP磁盘阵列对数据的读写方式和RAID3是一样的。因为这里有一个P校验盘和DP校验盘。

RAID6 DP数据保护

• 阵列中只有一个磁盘数据失效时，根据P或者DP校验公式都可以恢复，与RAID3同理
• 阵列中同时有两个数据盘失效时，则需要根据两个校验公式实现数据的恢复

RAID6应用场景与优缺点

注意，RAID6适用于安全性要求非常高的应用

RAID01数据组织方式

RAID01：组内做RAID0，组间做RAID1，实质是对条带化后的虚拟磁盘实现镜像。

安全性：镜像冗余保护

性能：支持并发/行读写

先做RAID0再做RAID1

RAID10数据组织方式

RAID10：组内先做RAID1，组间再做RAID0，实质是对镜像后的虚拟磁盘实现条带化

安全性：镜像冗余保护

性能：支持并发/行读写

先做RAID1再做RAID0

RAID1+0比RAID0+1的安全性要高。因为RAID01的错误率为4n²<1，而RAID10的错误率为2n²<1

所以实际上RAID10用的较多

RAID10支持数据的并发读写

RAID10数据保护方式

镜像保护

RAID10应用场景与优缺点

RAID10适用于数据量大，安全性要求高的应用，如银行，金融等等

RAID50数据组织方式

先做RAID5再做RAID0

RAID50支持并行的读写。

RAID50数据保护方式

六盘的RAID50组中，位于不同的RAID5组的两个磁盘同时损坏，整个逻辑磁盘任能恢复数据。

RAID50应用场景与优缺点

优缺点（注：阵列磁盘成员数为N，RAID5组数为M）

RAID50适用于随机数据存储，安全性要求较高，并发能力要求高的应用，如邮件服务器。www服务器