raid磁碟陣列簡介（解說磁碟陣列RAID它到底是什麼）

2023-09-22 02:06:54

在單機時代，採用單塊磁碟進行數據存儲和讀寫的方式，由於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，單塊磁碟極其容易出現物理故障，經常導致數據的丟失。因此大家就在想，有沒有一種辦法將多塊獨立的磁碟結合在一起組成一個技術方案，來提高數據的可靠性和I/O性能呢。微同步：135-8195-1712

在這種情況下，RAID技術就應運而生了。

一、RAID 是什麼？

RAID （ Redundant Array of Independent Disks ）即獨立磁碟冗餘陣列，簡稱為「磁碟陣列」，其實就是用多個獨立的磁碟組成在一起形成一個大的磁碟系統，從而實現比單塊磁碟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：

下面來分別介紹一下。

RAID0 是一種非常簡單的的方式同步135-5203-8551，它將多塊磁碟組合在一起形成一個大容量的存儲。當我們要寫數據的時候，會將數據分為N份，以獨立的方式實現N塊磁碟的讀寫，那麼這N份數據會同時並發的寫到磁碟中，因此執行性能非常的高。

RAID0 的讀寫性能理論上是單塊磁碟的N倍（僅限理論，因為實際中磁碟的尋址時間也是性能佔用的大頭）

但RAID0的問題是，它並不提供數據校驗或冗餘備份，因此一旦某塊磁碟損壞了，數據就直接丟失，無法恢復了。因此RAID0就不可能用於高要求的業務中，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。

RAID1 是磁碟陣列中單位成本最高的一種方式。因為它的原理是在往磁碟寫數據的時候，將同一份數據無差別的寫兩份到磁碟，分別寫到工作磁碟和鏡像磁碟，那麼它的實際空間使用率只有50%了，兩塊磁碟當做一塊用，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，就給數據做了一個冗餘備份。這樣的話，任何一塊磁碟損壞了，都可以再基於另外一塊磁碟去恢復數據，數據的可靠性非常強，但性能就沒那麼好了。

了解了RAID0和RAID1之後，我們發現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。

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：將數據按照RAID0的形式，分成多份同時寫入多塊磁碟，但是還會另外再留出一塊磁碟用於寫「奇偶校驗碼」。例如總共有N塊磁碟，那麼就會讓其中額度N-1塊用來並發的寫數據，第N塊磁碟用記錄校驗碼數據。一旦某一塊磁碟壞掉了，就可以利用其它的N-1塊磁碟去恢復數據。

但是由於第N塊磁碟是校驗碼磁碟，因此有任何數據的寫入都會要去更新這塊磁碟，導致這塊磁碟的讀寫是最頻繁的，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碟寫校驗碼了。它把校驗碼信息分布到各個磁碟上。例如，總共有N塊磁碟，那麼會將要寫入的數據分成N份，並發的寫入到N塊磁碟中，同時還將數據的校驗碼信息也寫入到這N塊磁碟中（數據與對應的校驗碼信息必須得分開存儲在不同的磁碟上）。一旦某一塊磁碟損壞了，就可以用剩下的數據和對應的奇偶校驗碼信息去恢復損壞的數據。

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

RAID5的方式，最少需要三塊磁碟來組建磁碟陣列，允許最多同時壞一塊磁碟。如果有兩塊磁碟同時損壞了，那數據就無法恢復了。

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，可以在有兩塊磁碟同時損壞的情況下，也能保障數據可恢復。

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

RAID6除了每塊磁碟上都有同級數據XOR校驗區以外，還有針對每個數據塊的XOR校驗區，這樣的話，相當於每個數據塊有兩個校驗保護措施，因此數據的冗餘性更高了。

但是RAID6的這種設計也帶來了很高的複雜度，雖然數據冗餘性好，讀取的效率也比較高，但是寫數據的性能就很差。因此RAID6在實際環境中應用的比較少。

RAID10其實就是RAID1與RAID0的一個合體。

我們看圖就明白了：

RAID10兼備了RAID1和RAID0的有優點。首先基於RAID1模式將磁碟分為2份，當要寫入數據的時候，將所有的數據在兩份磁碟上同時寫入，相當於寫了雙份數據，起到了數據保障的作用。且在每一份磁碟上又會基於RAID0技術講數據分為N份並發的讀寫，這樣也保障了數據的效率。

但也可以看出RAID10模式是有一半的磁碟空間用於存儲冗餘數據的，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 的幾個特徵：