磁碟陣列關於Raid0,Raid1,Raid5,Raid10

1.RAID0

• 定義：

RAID 0又稱為Stripe或Striping，它代表了所有RAID級別中最高的儲存效能。RAID 0提高儲存效能的原理是把連續的資料分散到多個磁碟上存取，這樣，系統有資料請求就可以被多個磁碟並行的執行，每個磁碟執行屬於它自己的那部分資料請求。這種資料上的並行操作可以充分利用匯流排的頻寬，顯著提高磁碟整體存取效能。

• 工作原理：

系統向三個磁碟組成的邏輯硬碟（RAID0 磁碟組）發出的I/O資料請求被轉化為3項操作，其中的每一項操作都對應於一塊物理硬碟。通過建立RAID 0，原先順序的資料請求被分散到所有的三塊硬碟中同時執行。從理論上講，三塊硬碟的並行操作使同一時間內磁碟讀寫速度提升了3倍。 但由於匯流排頻寬等多種因素的影響，實際的提升速率肯定會低於理論值，但是，大量資料並行傳輸與序列傳輸比較，提速效果顯著顯然毋庸置疑。

• 優缺點：

讀寫效能是所有RAID級別中最高的。

RAID 0的缺點是不提供資料冗餘，因此一旦使用者資料損壞，損壞的資料將無法得到恢復。RAID0執行時只要其中任一塊硬碟出現問題就會導致整個資料的故障。一般不建議企業使用者單獨使用。

• 總結：

磁碟空間使用率：100%，故成本最低。

讀效能：N*單塊磁碟的讀效能

寫效能：N*單塊磁碟的寫效能

冗餘：無，任何一塊磁碟損壞都將導致資料不可用。

2.RAID1

• 定義：

RAID 1通過磁碟資料映象實現資料冗餘，在成對的獨立磁碟上產生互為備份的資料。當原始資料繁忙時，可直接從映象拷貝中讀取資料，因此RAID 1可以提高讀取效能。RAID 1是磁碟陣列中單位成本最高的，但提供了很高的資料安全性和可用性。當一個磁碟失效時，系統可以自動切換到映象磁碟上讀寫，而不需要重組失效的資料。

• 工作原理：

RAID1是將一個兩塊硬碟所構成RAID磁碟陣列，其容量僅等於一塊硬碟的容量，因為另一塊只是當作資料“映象”。RAID1磁碟陣列顯然是最可靠的一種陣列，因為它總是保持一份完整的資料備份。它的效能自然沒有RAID0磁碟陣列那樣好，但其資料讀取確實較單一硬碟來的快，因為資料會從兩塊硬碟中較快的一塊中讀出。RAID1磁碟陣列的寫入速度通常較慢，因為資料得分別寫入兩塊硬碟中並做比較。RAID1磁碟陣列一般支援“熱交換”，就是說陣列中硬碟的移除或替換可以在系統執行時進行，無須中斷退出系統。RAID1磁碟陣列是十分安全的，不過也是較貴一種RAID磁碟陣列解決方案，因為兩塊硬碟僅能提供一塊硬碟的容量。RAID1磁碟陣列主要用在資料安全性很高，而且要求能夠快速恢復被破壞的資料的場合。

在這裡，需要注意的是，讀只能在一塊磁碟上進行，並不會進行並行讀取，效能取決於硬碟中較快的一塊。寫的話通常比單塊磁碟要慢，雖然是並行寫，即對兩塊磁碟的寫入是同時進行的，但因為要比較兩塊硬碟中的資料，所以效能比單塊磁碟慢。

• 優缺點：

RAID1通過硬碟資料映象實現資料的冗餘，保護資料安全，在兩塊盤上產生互為備份的資料，當原始資料繁忙時，可直接從映象備份中讀取資料，因此RAID1可以提供讀取效能。
RAID1是硬碟中單位成本最高的，但提供了很高的資料安全性和可用性，當一個硬碟失效時，系統可以自動切換到映象硬碟上讀/寫，並且不需要重組失效的資料。

• 總結：

磁碟空間使用率：50%，故成本最高。

讀效能：只能在一個磁碟上讀取，取決於磁碟中較快的那塊盤

寫效能：兩塊磁碟都要寫入，雖然是並行寫入，但因為要比對，故效能單塊磁碟慢。

冗餘：只要系統中任何一對映象盤中有一塊磁碟可以使用，甚至可以在一半數量的硬碟出現問題時系統都可以正常執行。

3.RAID 5

• 定義：

RAID 5是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 5具有和RAID0相近似的資料讀取速度，只是多了一個奇偶校驗資訊，寫入資料的速度比對單個磁碟進行寫入操作稍慢。同時由於多個資料對應一個奇偶校驗資訊，RAID5的磁碟空間利用率要比RAID 1高，儲存成本相對較低，是目前運用較多的一種解決方案。

• 工作原理：

RAID5把資料和相對應的奇偶校驗資訊儲存到組成RAID5的各個磁碟上，並且奇偶校驗資訊和相對應的資料分別儲存於不同的磁碟上，其中任意N-1塊磁碟上都儲存完整的資料，也就是說有相當於一塊磁碟容量的空間用於儲存奇偶校驗資訊。因此當RAID5的一個磁碟發生損壞後，不會影響資料的完整性，從而保證了資料安全。當損壞的磁碟被替換後，RAID還會自動利用剩下奇偶校驗資訊去重建此磁碟上的資料，來保持RAID5的高可靠性。

做raid 5陣列所有磁碟容量必須一樣大，當容量不同時，會以最小的容量為準。 最好硬碟轉速一樣，否則會影響效能，而且可用空間=磁碟數n-1，Raid 5 沒有獨立的奇偶校驗盤，所有校驗資訊分散放在所有磁碟上， 只佔用一個磁碟的容量。

• 總結：

磁碟空間利用率：(N-1)/N，即只浪費一塊磁碟用於奇偶校驗。

讀效能：(n-1)*單塊磁碟的讀效能，接近RAID0的讀效能。

寫效能：比單塊磁碟的寫效能要差（這點不是很明白，不是可以並行寫入麼？）

冗餘：只允許一塊磁碟損壞。

4.RAID10

• 定義：

RAID10也被稱為鏡象陣列條帶。象RAID0一樣，資料跨磁碟抽取；象RAID1一樣，每個磁碟都有一個鏡象磁碟, 所以RAID 10的另一種會說法是 RAID 0+1。RAID10提供100%的資料冗餘，支援更大的捲尺寸，但價格也相對較高。對大多數只要求具有冗餘度而不必考慮價格的應用來說，RAID10提供最好的效能。使用RAID10，可以獲得更好的可靠性，因為即使兩個物理驅動器發生故障（每個陣列中一個），資料仍然可以得到保護。RAID10需要4 + 2*N 個磁碟驅動器（N >=0)， 而且只能使用其中一半(或更小, 如果磁碟大小不一)的磁碟用量, 例如 4 個 250G 的硬碟使用RAID10 陣列， 實際容量是 500G。

• 實現原理：

Raid10其實結構非常簡單，首先建立2個獨立的Raid1，然後將這兩個獨立的Raid1組成一個Raid0，當往這個邏輯Raid中寫資料時，資料被有序的寫入兩個Raid1中。磁碟1和磁碟2組成一個Raid1，磁碟3和磁碟4又組成另外一個Raid1;這兩個Raid1組成了一個新的Raid0。如寫在硬碟1上的資料1、3、5、7，寫在硬碟2中則為資料1、3、5、7，硬碟中的資料為0、2、4、6，硬碟4中的資料則為0、2、4、6，因此資料在這四個硬碟上組合成Raid10，且具有raid0和raid1兩者的特性。
雖然Raid10方案造成了50%的磁碟浪費，但是它提供了200%的速度和單磁碟損壞的資料安全性，並且當同時損壞的磁碟不在同一Raid1中，就能保證資料安全性。假如磁碟中的某一塊盤壞了，整個邏輯磁碟仍能正常工作的。
當我們需要恢復RAID10中損壞的磁碟時，只需要更換新的硬碟，按照RAID10的工作原理來進行資料恢復，恢復資料過程中系統仍能正常工作。原先的資料會同步恢復到更換的硬碟中。

• 總結：

磁碟空間利用率：50%。

讀效能：N/2*單塊硬碟的讀效能

寫效能：N/2*單塊硬碟的寫效能

冗餘：只要一對映象盤中有一塊磁碟可以使用就沒問題。