Raid 技術簡介

獨立硬碟冗餘陣列（RAID, Redundant Array of Independent Disks），舊稱廉價磁碟冗餘陣列，簡稱硬碟陣列。其基本思想就是把多個相對便宜的硬碟組合起來，成為一個硬碟陣列組，使效能達到甚至超過一個價格昂貴、容量巨大的硬碟。根據選擇的版本不同，RAID比單顆硬碟有以下一個或多個方面的好處：增強資料整合度，增強容錯功能，增加處理量或容量。另外，磁碟陣列對於計算機來說，看起來就像一個單獨的硬碟或邏輯儲存單元。

簡單來說，RAID把多個物理硬碟組合成為一個邏輯磁碟，因此，作業系統只會把一個raid陣列當作一個硬碟。RAID常被用在伺服器計算機上，並且常使用完全相同的硬碟作為組合。由於硬碟價格的不斷下降與RAID功能更加有效地與主機板整合，它也成為了玩家的一個選擇，特別是需要大容量儲存空間的工作。

最初的RAID分成了不同的等級，每種等級都有其理論上的優缺點，不同的等級在兩個目標間取得平衡，分別是增加資料可靠性以及增加儲存器（群）讀寫效能。常見RAID級別分為RAID-0，RAID-1，RAID-5，RAID-6，RAID-10，RAID-50，RAID-60。

各級別RAID簡介

RAID0

將多個磁碟合併成一個大的磁碟，不具有冗餘，並行I/O，速度最快。RAID 0亦稱為帶區集。它是將多個磁碟並列起來，成為一個大磁碟。在存放資料時，其將資料按磁碟的個數來進行分段，然後同時將這些資料寫進這些盤中，所以在所有的級別中，RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0沒有冗餘功能，如果一個磁碟（物理）損壞，則所有的資料都會丟失，危險程度與JBOD相當。

理論上越多的磁碟效能就等於“單一磁碟效能”ד磁碟數”，但實際上受限於匯流排I/O瓶頸及其它因素的影響，RAID效能會隨邊際遞減，也就是說，假設一個磁碟的效能是50MB每秒，兩個磁碟的RAID 0效能約96MB每秒，三個磁碟的RAID 0也許是130MB每秒而不是150MB每秒。 可使用容量是硬碟總數乘以單塊硬碟的最小容量：Size=（N）*min（S1，S2，S3...Sn）

RAID1

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”。RAID 1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RAID 0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。RAID 1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。RAID 1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。RAID 1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。RAID 1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。

RAID5

RAID Level 5是一種儲存效能、資料安全和儲存成本兼顧的儲存解決方案。它使用的是Disk Striping技術。RAID 5至少需要三顆硬碟，RAID 5不是對儲存的資料進行備份，而是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。當RAID5的一個磁碟資料發生損壞後，可以利用剩下的資料和相應的奇偶校驗資訊去恢復被損壞的資料。RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以為系統提供資料安全保障，但保障程度要比映象低而磁碟空間利用率要比映象高。RAID 5具有和RAID 0相近似的資料讀取速度，只是因為多了一個奇偶校驗資訊，寫入資料的速度相對單獨寫入一塊硬碟的速度略慢，若使用“回寫快取記憶體”可以讓效能改善不少。同時由於多個資料對應一個奇偶校驗資訊，RAID 5的磁碟空間利用率要比RAID 1高，儲存成本相對較便宜。
可使用的容量為硬碟總數減去1的差，乘以單塊硬碟的最小容量，公式為Size=（N-1）*min（S1，S2，S3...Sn）

RAID6

與RAID 5相比，RAID 6增加了第二個獨立的奇偶校驗資訊塊。兩個獨立的奇偶系統使用不同的演算法，資料的可靠性非常高，即使兩塊磁碟同時失效也不會影響資料的使用。但RAID 6需要分配給奇偶校驗資訊更大的磁碟空間，相對於RAID 5有更大的“寫損失”，因此“寫效能”非常差。較差的效能和複雜的實作方式使得RAID 6很少得到實際應用。

同一陣列中最多容許兩個磁碟損壞。更換新磁碟後，資料將會重新算出並寫入新的磁碟中。依照設計理論，RAID 6必須具備四個以上的磁碟才能生效。

可使用的容量為硬碟總數減去2的差，乘以單塊硬碟的最小容量，公式為Size=（N-2）*min（S1，S2，S3...Sn）

 

RAID10

RAID 1與RAID 0的組合，先作RAID 1，再作RAID 0，也就是對多組RAID 1彼此構成Stripe訪問。由於RAID 10是以RAID 1為基礎，而RAID 1至少需要2塊硬碟，因此要以多組RAID 1構成RAID 10，至少需要4塊硬碟。以RAID 10最小的4臺硬碟組態為例，先把4臺硬碟分為2組，每組2臺構成RAID 1，如此就得到兩組RAID 1，然後再把兩組RAID 1構成RAID 0。

RAID 10在底層的任一組或多組RAID 1中出現1臺硬碟損壞時，仍能維持運作，不過如果任一組RAID 1中的兩塊硬碟損毀，整組RAID10就會失效。

RAID 10由於在上層把多組RAID 1構成Stripe，容量利用率是50%，例如：4塊硬碟做的raid10的總容量是兩塊硬碟的容量。

RAID50

RAID 5與RAID 0的組合，先作RAID 5，再作RAID 0，也就是對多組RAID 5彼此構成Stripe訪問。由於RAID 50是以RAID 5為基礎，而RAID 5至少需要3臺硬碟，因此要以多組RAID 5構成RAID 50，至少需要6臺硬碟。以RAID 50最小的6臺硬碟組態為例，先把6臺硬碟分為2組，每組3臺構成RAID 5，如此就得到兩組RAID 5，然後再把兩組RAID 5構成RAID 0。

RAID 50在底層的任一組或多組RAID 5中出現1臺硬碟損壞時，仍能維持運作，不過如果任一組RAID 5中出現2臺或兩臺以上硬碟損毀，整組RAID 50就會失效。

RAID 50由於在上層把多組RAID 5構成Stripe，效能比起單純的RAID 5高，容量利用率比RAID5要低。比如同樣9塊硬碟，RAID 50則3個RAID 5組成RAID 0，每個RAID 5會損失一塊硬碟的容量，利用率為(1-3/9)，RAID 5則為(1-1/9)。

RAID60

RAID 6與RAID 0的組合：先作RAID 6，再作RAID 0。換句話說，就是對兩組以上的RAID 6作Stripe訪問。RAID 6至少需具備4塊硬碟，所以RAID 60的最小需求是8塊硬碟。

由於底層是以RAID 6組成，所以RAID 60可以容許任一組RAID 6中損毀最多2塊硬碟，而系統仍能維持運作；不過只要底層任一組RAID 6中損毀3塊硬碟，整組RAID 60就會失效，當然這種情況的機率相當低。

比起單純的RAID 6，RAID 60的上層通過結合多組RAID 6構成Stripe訪問，因此效能較高。不過使用門檻高，而且容量利用率低是較大的問題

RAID級別對比

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