RAID技術(shù)伴隨著使用者對(duì)高端的存儲(chǔ)功能和冗余的數(shù)據(jù)安全越來(lái)越高，使用者越來(lái)越多的需要接觸到這些知識(shí)，使用功能既可以由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，又該怎么配置？本文檔詳細(xì)的介紹了服務(wù)器做RAID的知識(shí)，希望對(duì)大家有一定的幫助。

一、RAID主要優(yōu)勢(shì)

大容量：這是 RAID 的一個(gè)顯然優(yōu)勢(shì)，它擴(kuò)大了磁盤的容量，由多個(gè)磁盤組成的 RAID 系統(tǒng)具有海量的存儲(chǔ)空間�，F(xiàn)在單個(gè)磁盤的容量就可以到 1TB 以上，這樣 RAID 的存儲(chǔ)容量就可以達(dá)到 PB 級(jí)，大多數(shù)的存儲(chǔ)需求都可以滿足。

高性能：RAID 的高性能受益于數(shù)據(jù)條帶化技術(shù)。單個(gè)磁盤的 I/O 性能受到接口、帶寬等計(jì)算機(jī)技術(shù)的限制，性能往往很有 限，容易成為系統(tǒng)性能的瓶頸。通過(guò)數(shù)據(jù)條帶化，RAID 將數(shù)據(jù) I/O 分散到各個(gè)成員磁盤上，從而獲得比單個(gè)磁盤成倍增長(zhǎng)的聚合 I/O性能。

用性和可靠性：從理論上講，由多個(gè)磁盤組成的 RAID 系統(tǒng)在可靠性方面應(yīng)該比單個(gè)磁盤要差。這里有個(gè)隱含假定：?jiǎn)蝹�(gè)磁盤故障將導(dǎo)致整個(gè) RAID 不可用。 RAID 采用鏡像和數(shù)據(jù)校驗(yàn)等數(shù)據(jù)冗余技術(shù)，打破了這個(gè)假定。鏡像是最為原始的冗余技術(shù)，把某組磁盤驅(qū)動(dòng)器上的數(shù)據(jù)完全復(fù)制到另一組磁盤驅(qū)動(dòng)器上，保證總有數(shù)據(jù)副本可用。。 RAID 冗余技術(shù)大幅提升數(shù)據(jù)可用性和可靠性，保證了若干磁盤出錯(cuò)時(shí)，不 會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，不影響系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。

管理性：實(shí)際上， RAID 是一種虛擬化技術(shù)，它對(duì)多個(gè)物理磁盤驅(qū)動(dòng)器虛擬成一個(gè)大容量的邏輯驅(qū)動(dòng)器。 從用戶應(yīng)用角度看，可使存儲(chǔ)系統(tǒng)簡(jiǎn)單易用，管理也很便利。 由于 RAID 內(nèi)部完成了大量的存儲(chǔ)管理工作，管理員只需要管理單個(gè)虛擬驅(qū)動(dòng)器，可以節(jié)省大量的管理工作。 RAID 可以動(dòng)態(tài)增減磁盤驅(qū)動(dòng)器，可自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)重建，這些都可以 大大簡(jiǎn)化管理工作。

二、RAID陣列分級(jí)

RAID按照實(shí)現(xiàn)原理的不同分為不同的級(jí)別，不同的級(jí)別之間工作模式是有區(qū)別的，RAID技術(shù)主要包含RAID 0～RAID 7等數(shù)個(gè)規(guī)范，它們的側(cè)重點(diǎn)各不相同，常見(jiàn)的規(guī)范有如下幾種。

RAID 0：無(wú)差錯(cuò)控制的帶區(qū)組（最少2個(gè)硬盤）

要實(shí)現(xiàn)RAID0必須要有兩個(gè)以上硬盤驅(qū)動(dòng)器，RAID0實(shí)現(xiàn)了帶區(qū)組，數(shù)據(jù)并不是保存在一個(gè)硬盤上，而是分成數(shù)據(jù)塊保存在不同驅(qū)動(dòng)器上。因?yàn)閷��?shù)據(jù)分布在不同驅(qū)動(dòng)器上，所以數(shù)據(jù)吞吐率大大提高，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載也比較平衡。如果剛好所需要的數(shù)據(jù)在不同的驅(qū)動(dòng)器上效率最好。它不需要計(jì)算校驗(yàn)碼，實(shí)現(xiàn)容易。它的缺點(diǎn)是它沒(méi)有數(shù)據(jù)差錯(cuò)控制，如果一個(gè)驅(qū)動(dòng)器中的數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤，即使其它盤上的數(shù)據(jù)正確也無(wú)濟(jì)于事了。不應(yīng)該將它用于對(duì)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)合。如果用戶進(jìn)行圖象（包括動(dòng)畫）編輯和其它要求傳輸比較大的場(chǎng)合使用RAID0比較合適。同時(shí)，RAID可以提高數(shù)據(jù)傳輸速率，比如所需讀取的文件分布在兩個(gè)硬盤上，這兩個(gè)硬盤可以同時(shí)讀取。那么原來(lái)讀取同樣文件的時(shí)間被縮短為1/2。

RAID 1：鏡象結(jié)構(gòu)（最少2個(gè)硬盤）

 對(duì)于使用這種RAID1結(jié)構(gòu)的設(shè)備來(lái)說(shuō)，RAID控制器必須能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)盤進(jìn)行讀操作和對(duì)兩個(gè)鏡象盤進(jìn)行寫操作。必須有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)槭晴R象結(jié)構(gòu)在一組盤出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以使用鏡象，提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。它比較容易設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。每讀一次盤只能讀出一塊數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)數(shù)據(jù)塊傳送速率與單獨(dú)的盤的讀取速率相同。因?yàn)镽AID1的校驗(yàn)十分完備，因此對(duì)系統(tǒng)的處理能力有很大的影響，通常的RAID功能由軟件實(shí)現(xiàn)，而這樣的實(shí)現(xiàn)方法在服務(wù)器負(fù)載比較重的時(shí)候會(huì)大大影響服務(wù)器效率。當(dāng)您的系統(tǒng)需要極高的可靠性時(shí)，如進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，那么使用RAID1比較合適。而且RAID1技術(shù)支持“熱替換”，即不斷電的情況下對(duì)故障磁盤進(jìn)行更換，更換完畢只要從鏡像盤上恢復(fù)數(shù)據(jù)即可。當(dāng)主硬盤損壞時(shí)，鏡像硬盤就可以代替主硬盤工作。鏡像硬盤相當(dāng)于一個(gè)備份盤，可想而知，這種硬盤模式的安全性是非常高的，但帶來(lái)的后果是硬盤容量利用率很低，只有50%，是所有RAID級(jí)別中最低的。

RAID5：分布式奇偶校驗(yàn)的獨(dú)立磁盤結(jié)構(gòu) （最少3個(gè)硬盤）

它的奇偶校驗(yàn)碼存在于所有磁盤上，RAID5的讀出效率很高，寫入效率一般，塊式的集體訪問(wèn)效率不錯(cuò)。因?yàn)槠媾夹ｒ?yàn)碼在不同的磁盤上，所以提高了可靠性。但是它對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟⑿行越鉀Q不好，而且控制器的設(shè)計(jì)也相當(dāng)困難。RAID 3 與RAID 5相比，重要的區(qū)別在于RAID 3每進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸，需涉及到所有的陣列盤。而對(duì)于RAID 5來(lái)說(shuō)，大部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸只對(duì)一塊磁盤操作，可進(jìn)行并行操作。在RAID 5中有“寫損失”，即每一次寫操作，將產(chǎn)生四個(gè)實(shí)際的讀/寫操作，其中兩次讀舊的數(shù)據(jù)及奇偶信息，兩次寫新的數(shù)據(jù)及奇偶信息。

RAID6：帶有兩種分布存儲(chǔ)的奇偶校驗(yàn)碼的獨(dú)立磁盤結(jié)構(gòu) （最少4個(gè)硬盤）

它是對(duì)RAID5的擴(kuò)展，主要是用于要求數(shù)據(jù)絕對(duì)不能出錯(cuò)的場(chǎng)合。當(dāng)然了，由于引入了第二種奇偶校驗(yàn)值，所以需要N+2個(gè)磁盤，同時(shí)對(duì)控制器的設(shè)計(jì)變得十分復(fù)雜，寫入速度也不好，用于計(jì)算奇偶校驗(yàn)值和驗(yàn)證數(shù)據(jù)正確性所花費(fèi)的時(shí)間比較多，造成了不必須的負(fù)載。

RAID10：高可靠性與高效磁盤結(jié)構(gòu)（最少2個(gè)硬盤）

這種結(jié)構(gòu)無(wú)非是一個(gè)帶區(qū)結(jié)構(gòu)加一個(gè)鏡象結(jié)構(gòu)，因?yàn)閮煞N結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此可以相互補(bǔ)充，達(dá)到既高效又高速還可以的目的。大家可以結(jié)合兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)來(lái)理解這種新結(jié)構(gòu)。這種新結(jié)構(gòu)的價(jià)格高，可擴(kuò)充性不好。主要用于容易不大，但要求速度和差錯(cuò)控制的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

RAID0+1：  01或10（最少4個(gè)偶數(shù)硬盤）

把RAID0和RAID1技術(shù)結(jié)合起來(lái)，即RAID0+1。數(shù)據(jù)除分布在多個(gè)盤上外，每個(gè)盤都有其物理鏡像盤，提供全冗余能力，允許一個(gè)以下磁盤故障，而不影響數(shù)據(jù)可用性，并具有快速讀/寫能力。要求至少4個(gè)硬盤才能作成RAID0+1。

RAID2（最少2個(gè)硬盤）、RAID3（最少3個(gè)硬盤）、RAID4（最少3個(gè)硬盤）較少實(shí)際應(yīng)用，它們大多只在研究領(lǐng)域有實(shí)作。

三、RAID實(shí)現(xiàn)方法

軟 RAID 沒(méi)有專用的控制芯片和 I/O 芯片，完全由操作系統(tǒng)和 CPU 來(lái)實(shí)現(xiàn)所的 RAID 的功能。現(xiàn)代操作系統(tǒng)基本上都提供軟 RAID 支持，通過(guò)在磁盤設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序上添加一個(gè)軟件層，提供一個(gè)物理驅(qū)動(dòng)器與邏輯驅(qū)動(dòng)器之間的抽象層。目前，操作系統(tǒng)支持的最常見(jiàn)的 RAID 等級(jí)有 RAID0 、 RAID1 、 RAID10 、 RAID01 和 RAID5 等。比如，Windows Server 支持 RAID0 、 RAID1 和 RAID5 三種等級(jí)， Linux 支持 RAID0 、RAID1 、 RAID4 、 RAID5 、 RAID6 等， Mac OS X Server 、 FreeBSD 、NetBSD 、 OpenBSD 、 Solaris 等操作系統(tǒng)也都支持相應(yīng)的 RAID 等級(jí)。

軟 RAID 由操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此系統(tǒng)所在分區(qū)不能作為 RAID 的邏輯成員磁盤，軟 RAID 不能保護(hù)系統(tǒng)盤 D 。對(duì)于部分操作系統(tǒng)而言， RAID 的配置信息保存在系統(tǒng)信息中，而不是單獨(dú)以文件形式保存在磁盤上。這樣當(dāng)系統(tǒng)意外崩潰而需要重新安裝時(shí)，RAID 信息就會(huì)丟失。另外，磁盤的容錯(cuò)技術(shù)并不等于完全支持在線更換、熱插拔或熱交換，能否支持錯(cuò)誤磁盤的熱交換與操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相關(guān)，有的操作系統(tǒng)熱交換。

硬 RAID 擁有自己的 RAID 控制處理與 I/O 處理芯片，甚至還有陣列緩沖，對(duì) CPU的占用率和整體性能是三類實(shí)現(xiàn)中最優(yōu)的，但實(shí)現(xiàn)成本也最高的。硬 RAID 通常都支持熱交換技術(shù)，在系統(tǒng)運(yùn)行下更換故障磁盤。

硬 RAID 包含 RAID 卡和主板上集成的 RAID 芯片， 服務(wù)器平臺(tái)多采用 RAID 卡。RAID 卡由 RAID 核心處理芯片（ RAID 卡上的 CPU ）、端口、緩存和電池 4 部分組成。其中，端口是指 RAID 卡支持的磁盤接口類型，如 IDE/ATA 、 SCSI 、 SATA 、SAS 、 FC 等接口。

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