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磁盤陣列RAID介紹

RAID，為Redundant Arrays of Independent Disks的簡稱，中文為廉價冗餘磁盤陣列。在1987年由美國柏克萊大學提出RAID（Redundant Arrayof Inexpensive Disks）理論，作為高性能的存儲繫統，巳經得到了越來越廣泛的應用。RAID的級別從RAID概念的提出到現在，巳經發展了多個級別，有明確標準級別分別是0、1、2、3、4、5等。但是最常用的是0、1、3、5四個級別。其他還有6、7、10、30、50等。RAID為使用者降低了成本、增加了執行效率，並提供了繫統運行的穩定性。

RAID 磁盤陣列簡單的解釋，就是將多臺硬盤透過RAID Controller(分Hardware，Software )結合成虛擬單臺大容量的硬盤使用，其特色是多臺硬盤同時讀取速度加快及提供 容錯性Fault Tolerant，所以RAID是當成平時主要訪問Data的Storage不是Backup Solution。

在RAID磁盤陣列有一基本概念稱為EDAP ( Extended Data Availability and Protection ) ，
其強調擴充性及容錯機制， 也是各家廠商如: Mylex，IBM，HP，Compaq，Adaptec，
Infortrend等訴求的重點，包括在不須停機情況下可處理以下動作:

RAID 磁盤陣列支持自動檢測故障硬盤。
RAID 磁盤陣列支持重建硬盤壞軌的資料。
RAID 磁盤陣列支持不須停機的硬盤備援 Hot Spare。
RAID 磁盤陣列支持不須停機的硬盤替換 Hot Swap。
RAID 磁盤陣列支持擴充硬盤容量等。

RAID 磁盤陣列級別
NRAID：
硬盤連續使用。NRAID 意思是不使用RAID功能。它使用硬盤的總容量組成邏輯碟（不使用條塊讀寫）。換句話說，它生成的邏輯碟容量就是物理碟容量的總和。此外，NRAID 不提供資料的備餘。
JBOD：
JBOD 的含意是控制器將機器上每顆硬盤都當作單獨的硬盤處理，因此每顆硬盤都被當作單顆獨立的邏輯碟使用。此外，JBOD並不提供資料備餘的功能。 RAID0：RAID 0 - Disk Stripping without parity (常用)
又稱數據分塊，即把數據分成若干相等大小的小塊，並把它們寫到陣列上不同的硬盤上，這種技術又稱“Stripping”（即將數據條帶化），這種把數據分布在多個盤上，在讀寫時是以並行的方式對各硬盤同時進行操作。從理論上講，其容量和數據傳輸率是單個硬盤的N倍。N為構成RAID0的硬盤總數。當然，若陣列控制器有多個硬盤通道時，對多個通道上的硬盤進行RAID0操作，I/O性能會更高。因此常用於圖像，視頻等領域，RAID0 I/O傳輸率較高，但平均故障時間MTTF隻有單盤的N分之一，因此RAID0可靠性最差。
RAID1：RAID 1 - Disk Mirroring(較常用)
又稱鏡像。即每個工作盤都有一個鏡像盤，每次寫數據時必須同時寫入鏡像盤，讀數據時隻從工作盤讀出，一旦工作盤發生故障立即轉入鏡像盤，從鏡像盤中讀出數據。當更換故障盤後，數據可以重構，恢復工作盤正確數據，這種陣列可靠性很高，但其有效容量減小到總容量一半以下，因此RAID1常用於對容錯要求極嚴的應用場合，如財政、金融等領域。
RAID (0+1)：
結合了RAID 0 和 RAID 1 – 條塊化讀寫的同時使用鏡像操作。 RAID (0+1) 允許多個硬盤損壞，因為它完全使用硬盤來實現資料備餘。如果有超過兩個硬盤做RAID 1，繫統會自動實現RAID (0+1)。
RAID2：
又稱位交叉，它采用漢明碼作盤錯校驗，采用按位交叉存取，運用於大數據的讀寫，但冗餘信息開銷太大（校驗盤為多個），已被淘汰。
RAID3：RAID 3 - Parallel Disk Array
為單盤容錯並行傳輸。即采用Stripping技術將數據分塊，對這些塊進行異或校驗，校驗數據寫到最後一個硬盤上。它的特點是有一個盤為校驗盤，數據以位或字節的方式存於各盤（分散記錄在組內相同扇區的各個硬盤上）。當一個硬盤發生故障，除故障盤外，寫操作將繼續對數據盤和校驗盤進行操作。而讀操作是通過對剩餘數據盤和校驗盤的異或計算重構故障盤上應有的數據來進行的。RAID3的優點是並行I/O傳輸和單盤容錯，具有很高可靠性。缺點：每次讀寫要牽動整個組，每次隻能完成一次I/O。
RAID4：
與RAID3相似，區別是：RAID3是按位或字節交叉存取，而RAID4是按塊（扇區）存取，可以單獨地對某個盤進行操作，無須像RAID3那樣，哪怕每一次小I/O操作也要涉及全組，隻需涉及組中兩塊硬盤（一塊數據盤，一塊校驗盤）即可，從而提高了小量數據I/O速度。缺點：對於隨機分散的小數據量I/O，固定的校驗盤又成為I/O瓶頸，例如：事務處理。作兩個很小的寫操作，一個寫在drive2的stripe1 上，一個寫在drive3的stripe2上，它們都要往校驗盤上寫，所以發生爭用校驗盤的問題。
RAID5：RAID 5 - Striping with floating parity drive(最常用)
是一種旋轉奇偶校驗獨立存取的陣列方式，它與RAID3，RAID4不同的是沒有固定的校驗盤，而是按某種規則把奇偶校驗信息均勻地分布在陣列所屬的硬盤上，所以在每塊硬盤上，既有數據信息也有校驗信息。這一改變解決了爭用校驗盤的問題，使得在同一組內並發進行多個寫操作。所以RAID5即適用於大數據量的操作，也適用於各種事務處理，它是一種快速、大容量和容錯分布合理的磁盤陣列。當有N塊陣列盤時，用戶空間為N-1塊盤容量。 RAID3、RAID5中，在一塊硬盤發生故障後，RAID組從ONLINE變為DEGRADED方式，但I/O讀寫不受影響，直到故障盤恢復。但如果DEGRADED狀態下，又有第二塊盤故障，整個RAID組的數據將丟失。