什么是磁盤陣列？

磁盤陣列(raid),一種把多塊獨(dú)立硬盤（物理硬盤）按照不同方式組合成一個(gè)硬盤組（邏輯硬盤），從而提供比單個(gè)硬盤更好的存儲(chǔ)性能和數(shù)據(jù)備份能力的技術(shù)。是在多塊硬盤組成的陣列系統(tǒng)中，犧牲一塊或多塊硬盤自己的容量，來對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)提供一定的容錯(cuò)能力。塔式目前使用的較為廣泛的數(shù)據(jù)保護(hù)模式。

提到磁盤陣列數(shù)據(jù)的安全性，我們假設(shè)一下，如果你把重要的數(shù)據(jù)在沒有備份的情況下存儲(chǔ)在單一的硬盤中，如果硬盤損壞，輕的你可以找數(shù)據(jù)恢復(fù)公司進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，損壞嚴(yán)重的你的數(shù)據(jù)就將丟失。但如果你采用磁盤陣列的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式，那我們只需要替換掉陣列中壞的硬盤數(shù)據(jù)就可以恢復(fù)了。

磁盤陣列優(yōu)點(diǎn)

提高傳輸速率。RAID通過在多個(gè)磁盤上同時(shí)存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)來大幅提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量（Throughput）。在RAID中，可以讓很多磁盤驅(qū)動(dòng)器同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，而這些磁盤驅(qū)動(dòng)器在邏輯上又是一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器，所以使用RAID可以達(dá)到單個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器幾倍、幾十倍甚至上百倍的速率。這也是RAID起初想要解決的問題。因?yàn)楫?dāng)時(shí)CPU的速度增長很快，而磁盤驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸速率無法大幅提高，所以需要有一種方案解決二者之間的矛盾。RAID成功了。 [2] 通過數(shù)據(jù)校驗(yàn)提供容錯(cuò)功能。普通磁盤驅(qū)動(dòng)器無法提供容錯(cuò)功能，如果不包括寫在磁盤上的CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）碼的話。RAID容錯(cuò)是建立在每個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器的硬件容錯(cuò)功能之上的，所以它提供更高的安全性。在很多RAID模式中都有較為完備的相互校驗(yàn)/恢復(fù)的措施，甚至是直接相互的鏡像備份，從而大大提高了RAID系統(tǒng)的容錯(cuò)度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定冗余性。

RAID級(jí)別介紹

一般常用的RAID，分別是RAID 0、RAID1、RAID 2、RAID 3、RAID 4以及RAID 5，再加上二合一型 RAID 0 1﹝或稱RAID 10﹞。我們先把這些RAID級(jí)別的優(yōu)、缺點(diǎn)做個(gè)比較：

RAID級(jí)別 相對(duì)優(yōu)點(diǎn) 相對(duì)缺點(diǎn)

RAID 0 存取速度很快 沒有容錯(cuò)

RAID 1 完全容錯(cuò) 成本高

RAID 2 帶海明碼校驗(yàn)，數(shù)據(jù)冗余多，速度慢

RAID 3 寫入性能較好 沒有多任務(wù)功能

RAID 4 具備多任務(wù)及容錯(cuò)功能 Parity 磁盤驅(qū)動(dòng)器造成性能瓶頸

RAID 5 具備多任務(wù)及容錯(cuò)功能 寫入時(shí)有overhead

RAID 0 1/RAID 10 速度快、完全容錯(cuò) 成本高

RAID 中主要有三個(gè)關(guān)鍵概念和技術(shù)

鏡像（ Mirroring ）、數(shù)據(jù)條帶（ Data Stripping ）和數(shù)據(jù)校驗(yàn)（ Data parity ）。鏡像，將數(shù)據(jù)copy到多個(gè)磁盤，一方面可以提高可靠性，另一方面可并發(fā)從兩個(gè)或多個(gè)副本讀取數(shù)據(jù)來提高讀性能。顯而易見，鏡像的寫性能要稍低， 確保數(shù)據(jù)正確地寫到多個(gè)磁盤需要更多的時(shí)間消耗。數(shù)據(jù)條帶，將數(shù)據(jù)分片保存在多個(gè)不同的磁盤，多個(gè)數(shù)據(jù)分片共同組成一個(gè)完整數(shù)據(jù)副本，這與鏡像的多個(gè)副本是不同的，它通常用于性能考慮。數(shù)據(jù)條帶具有更高的并發(fā)粒度，當(dāng)訪問數(shù)據(jù)時(shí)，可以同時(shí)對(duì)位于不同磁盤上數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作， 從而獲得非常可觀的 I/O 性能提升 。數(shù)據(jù)校驗(yàn)，利用冗余數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)和修復(fù)，冗余數(shù)據(jù)通常采用海明碼、異或操作等算法來計(jì)算獲得。利用校驗(yàn)功能，可以很大程度上提高磁盤陣列的可靠性、魯棒性和容錯(cuò)能力。不過，數(shù)據(jù)校驗(yàn)需要從多處讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比，會(huì)影響系統(tǒng)性能。 不同等級(jí)的 RAID 采用一個(gè)或多個(gè)以上的三種技術(shù)，來獲得不同的數(shù)據(jù)可靠性、可用性和 I/O 性能。至于設(shè)計(jì)何種 RAID （甚至新的等級(jí)或類型）或采用何種模式的 RAID ，需要在深入理解系統(tǒng)需求的前提下進(jìn)行合理選擇，綜合評(píng)估可靠性、性能和成本來進(jìn)行折中的選擇。