筆記本每日一貼——RAID

　RAID，為Redundant Arrays of Independent Disks的簡稱，中文為廉價冗余磁盤陣列。冗余磁盤陣列技術(shù)誕生于1987年，由美國加州大學(xué)伯克利分校提出。最初的研制目的是為了組合小的廉價磁盤來代替大的昂貴磁盤，以降低大批量數(shù)據(jù)存儲的費用，同時也希望采用冗余信息的方式，使得磁盤失效時不會使對數(shù)據(jù)的訪問受損失，從而開發(fā)出一定水平的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，并且能適當(dāng)?shù)奶嵘龜?shù)據(jù)傳輸速度。

　　RAID的基本原理是把多個便宜的小磁盤組合到一起，成為一個磁盤組， 使性能達(dá)到或超過一個容量巨大、價格昂貴的磁盤。另外，磁盤組對于計算機(jī)來說， 看起來就象一個單獨的邏輯存儲單元或磁盤。 利用如 磁盤條紋化 (RAID 0) 和 磁盤鏡像 (RAID 1) 的技巧，把數(shù)據(jù)分布到各個磁盤上， 來達(dá)到亢余性、低延遲、讀寫的高帶寬、硬盤毀壞后的最大可恢復(fù)性。 RAID的概念，對操作系統(tǒng)來說，把各個硬盤上的空間組合成一個虛擬的邏輯盤。 帶區(qū)即是把每個磁盤的所有空間分割成一些小快。這些小快可以小到幾塊，也可以大到幾兆（實驗證明塊的最佳大小是32K或64K）。 在組成的磁盤中的這些塊交叉被創(chuàng)建成“帶區(qū)”。 例如，每個磁盤上的第一個塊被組成一個“帶區(qū)”，而每個磁盤的第二個塊又被組成另一個“帶區(qū)”，依次類推。 通過這種方式，邏輯盤的大小就是所有加入磁盤大小的總和。

　　磁盤陣列其實也分為軟陣列 (Software Raid)和硬陣列 (Hardware Raid) 兩種。軟陣列即通過軟件程序并由計算機(jī)的CPU提供運行能力所成。由于軟件程式不是一個完整系統(tǒng)故只能提供最基本的 RAID容錯功能。其他如熱備用硬盤的設(shè)置, 遠(yuǎn)程管理等功能均一一欠奉。硬陣列是由獨立操作的硬件提供整個磁盤陣列的控制和計算功能。不依靠系統(tǒng)的CPU資源。

　　由于硬陣列是一個完整的系統(tǒng), 所有需要的功能均可以做進(jìn)去. 所以硬陣列所提供的功能和性能均比軟陣列好. 而且, 如果你想把系統(tǒng)也做到磁盤陣列中, 硬陣列是唯一的選擇. 故我們可以看市場上 RAID 5 級的磁盤陣列均為硬陣列. 軟陣列只適用于Raid 0 和 Raid 1. 對于我們做鏡像用的鏡像塔, 肯定不會用Raid 0或Raid 1。作為高性能的存儲系統(tǒng)，巳經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。RAID的級別從RAID概念的提出到現(xiàn)在，巳經(jīng)發(fā)展了六個級別， 其級別分別是0、1、2、3、4、5等。但是最常用的是0、1、3、5四個級別。下面就介紹這四個級別。

　　RAID 0：將多個較小的磁盤合并成一個大的磁盤，不具有冗余，并行I/O，速度最快。RAID 0亦稱為帶區(qū)集。它是將多個磁盤并列起來，成為一個大硬盤。在存放數(shù)據(jù)時，其將數(shù)據(jù)按磁盤的個數(shù)來進(jìn)行分段，然后同時將這些數(shù)據(jù)寫進(jìn)這些盤中。所以，在所有的級別中，RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0沒有冗余功能的，如果一個磁盤（物理）損壞，則所有的數(shù)據(jù)都無法使用。

　　RAID 1：兩組相同的磁盤系統(tǒng)互作鏡像，速度沒有提高，但是允許單個磁盤錯。RAID 1就是鏡像。其原理為在主硬盤上存放數(shù)據(jù)的同時也在鏡像硬盤上寫一樣的數(shù)據(jù)。當(dāng)主硬盤（物理）損壞時，鏡像硬盤則代替主硬盤的工作。因為有鏡像硬盤做數(shù)據(jù)備份，所以RAID 1的數(shù)據(jù)安全性在所有的RAID級別上來說是最好的。但是其磁盤的利用率卻只有50%， 是所有RAID上磁盤利用率最低的一個級別。

　　RAID 3存放數(shù)據(jù)的原理和RAID0、RAID1不同。RAID 3是以一個硬盤來存放數(shù)據(jù)的奇偶校驗位，數(shù)據(jù)則分段存儲于其余硬盤中。它象RAID 0一樣以并行的方式來存放數(shù)，但速度沒有RAID 0快。如果數(shù)據(jù)盤（物理）損壞，只要將壞硬盤換掉，RAID控制系統(tǒng)則會根據(jù)校驗盤的數(shù)據(jù)校驗位在新盤中重建壞盤上的數(shù)據(jù)。不過，如果校驗盤（物理）損壞的話，則全部數(shù)據(jù)都無法使用。利用單獨的校驗盤來保護(hù)數(shù)據(jù)雖然沒有鏡像的安全性高，但是硬盤利用率得到了很大的提高，為n-1。

　　RAID 5：向陣列中的磁盤寫數(shù)據(jù)，奇偶校驗數(shù)據(jù)存放在陣列中的各個盤上，允許單個磁盤出錯。RAID 5也是以數(shù)據(jù)的校驗位來保證數(shù)據(jù)的安全，但它不是以單獨硬盤來存放數(shù)據(jù)的校驗位，而是將數(shù)據(jù)段的校驗位交互存放于各個硬盤上。這樣，任何一個硬盤損壞，都可以根據(jù)其它硬盤上的校驗位來重建損壞的數(shù)據(jù)。硬盤的利用率為n-1。

　　RAID 0－1：同時具有RAID 0和RAID 1的優(yōu)點。

　　冗余：采用多個設(shè)備同時工作，當(dāng)其中一個設(shè)備失效時，其它設(shè)備能夠接替失效設(shè)備繼續(xù)工作的體系。在PC服務(wù)器上，通常在磁盤子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)采用冗余技術(shù)。

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