RAID-磁盘阵列

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RAID，为Redundant Arrays of Independent Disks的简称，中文为廉价冗余磁盘阵列。冗余磁盘阵列技术诞生于1987年，由美国加州大学伯克利分校提出。最初的研制目的是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘，以降低大批量数据存储的费用，同时也希望采用冗余信息的方式，使得磁盘失效时不会使对数据的访问受损失，从而开发出一定水平的数据保护技术，并且能适当的提升数据传输速度。

　　RAID的基本原理是把多个便宜的小磁盘组合到一起，成为一个磁盘组， 使性能达到或超过一个容量巨大、价格昂贵的磁盘。另外，磁盘组对于计算机来说， 看起来就象一个单独的逻辑存储单元或磁盘。 利用如 磁盘条纹化 (RAID 0) 和 磁盘镜像 (RAID 1) 的技巧，把数据分布到各个磁盘上， 来达到亢余性、低延迟、读写的高带宽、硬盘毁坏后的最大可恢复性。 RAID的概念，对操作系统来说，把各个硬盘上的空间组合成一个虚拟的逻辑盘。 带区即是把每个磁盘的所有空间分割成一些小快。这些小快可以小到几块，也可以大到几兆（实验证明块的最佳大小是32K或64K）。 在组成的磁盘中的这些块交叉被创建成“带区”。 例如，每个磁盘上的第一个块被组成一个“带区”，而每个磁盘的第二个块又被组成另一个“带区”，依次类推。 通过这种方式，逻辑盘的大小就是所有加入磁盘大小的总和。

　　磁盘阵列其实也分为软阵列 (Software Raid)和硬阵列 (Hardware Raid) 两种。软阵列即通过软件程序并由计算机的CPU提供运行能力所成。由于软件程式不是一个完整系统故只能提供最基本的 RAID容错功能。其他如热备用硬盘的设置, 远程管理等功能均一一欠奉。硬阵列是由独立操作的硬件提供整个磁盘阵列的控制和计算功能。不依靠系统的CPU资源。

　　由于硬阵列是一个完整的系统, 所有需要的功能均可以做进去. 所以硬阵列所提供的功能和性能均比软阵列好. 而且, 如果你想把系统也做到磁盘阵列中, 硬阵列是唯一的选择. 故我们可以看市场上 RAID 5 级的磁盘阵列均为硬阵列. 软阵列只适用于Raid 0 和 Raid 1. 对于我们做镜像用的镜像塔, 肯定不会用Raid 0或Raid 1。作为高性能的存储系统，巳经得到了越来越广泛的应用。RAID的级别从RAID概念的提出到现在，巳经发展了六个级别， 其级别分别是0、1、2、3、4、5等。但是最常用的是0、1、3、5四个级别。下面就介绍这四个级别。

　　RAID 0：将多个较小的磁盘合并成一个大的磁盘，不具有冗余，并行I/O，速度最快。RAID 0亦称为带区集。它是将多个磁盘并列起来，成为一个大硬盘。在存放数据时，其将数据按磁盘的个数来进行分段，然后同时将这些数据写进这些盘中。所以，在所有的级别中，RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0没有冗余功能的，如果一个磁盘（物理）损坏，则所有的数据都无法使用。

　　RAID 1：两组相同的磁盘系统互作镜像，速度没有提高，但是允许单个磁盘错。RAID 1就是镜像。其原理为在主硬盘上存放数据的同时也在镜像硬盘上写一样的数据。当主硬盘（物理）损坏时，镜像硬盘则代替主硬盘的工作。因为有镜像硬盘做数据备份，所以RAID 1的数据安全性在所有的RAID级别上来说是最好的。但是其磁盘的利用率却只有50%， 是所有RAID上磁盘利用率最低的一个级别。

　　RAID 3存放数据的原理和RAID0、RAID1不同。RAID 3是以一个硬盘来存放数据的奇偶校验位，数据则分段存储于其余硬盘中。它象RAID 0一样以并行的方式来存放数，但速度没有RAID 0快。如果数据盘（物理）损坏，只要将坏硬盘换掉，RAID控制系统则会根据校验盘的数据校验位在新盘中重建坏盘上的数据。不过，如果校验盘（物理）损坏的话，则全部数据都无法使用。利用单独的校验盘来保护数据虽然没有镜像的安全性高，但是硬盘利用率得到了很大的提高，为n-1。

　　RAID 5：向阵列中的磁盘写数据，奇偶校验数据存放在阵列中的各个盘上，允许单个磁盘出错。RAID 5也是以数据的校验位来保证数据的安全，但它不是以单独硬盘来存放数据的校验位，而是将数据段的校验位交互存放于各个硬盘上。这样，任何一个硬盘损坏，都可以根据其它硬盘上的校验位来重建损坏的数据。硬盘的利用率为n-1。

　　RAID 0－1：同时具有RAID 0和RAID 1的优点。

　　冗余：采用多个设备同时工作，当其中一个设备失效时，其它设备能够接替失效设备继续工作的体系。在PC服务器上，通常在磁盘子系统、电源子系统采用冗余技术。