揭开“磁盘阵列”的神秘面纱

磁盘阵列（Redundant Arrays of Inexpensive Disks，RAID）

一、原理　　

1、利用数组方式来作磁盘组，配合数据分散排列的设计;
2、提升数据的安全性看，磁盘阵列还能利用同位检查的观念。

二、定义　　

独立磁盘冗余阵列是把相同的数据存储在多个硬盘的不同的地方的方法。

三、样式　　

1、外接式磁盘阵列柜；
2、内接式磁盘阵列卡；
3、利用软件来仿真。 　　

四、缓存　　

    磁盘阵列作为独立系统在主机外直连或通过网络与主机相连。磁盘阵列有多个端口可以被不同主机或不同端口连接。一个主机连接阵列的不同端口可提升传输速度。 　　
    对于主机写入的数据，只写在缓存中，主机可以立即完成写操作。然后由缓存再慢慢写入磁盘。

五、优点及作用　　

1、提高传输速率。
2、通过数据校验提供容错功能。

六、规范　　

RAID技术主要包含RAID 0～RAID 50等数个规范，最常用的是0、1、3、5四个级别：  

RAID 0：条带化

1、连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上，因此具有很高的数据传输率，但它没有数据冗余，因此并不能算是真正的RAID结构。
2、只是单纯地提高性能，并没有为数据的可靠性提供保证。  

RAID 1：镜像备份

1、它是通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据。
2、可以提高读取性能。
3、是磁盘阵列中单位成本最高的，但提供了很高的数据安全性和可用性。

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RAID 01/10:

1、优点：

    同时拥有RAID 0的超凡速度和RAID 1的数据高可靠性，

2、缺点：

    CPU占用率同样也更高，而且磁盘的利用率比较低。

3、区分：

    RAID 1+0是先镜射再分区数据，再将所有硬盘分为两组，视为是RAID 0的最低组合，然后将这两组各自视为RAID 1运作。
    RAID 0+1则是跟RAID 1+0的程序相反，是先分区再将数据镜射到两组硬盘。它将所有的硬盘分为两组，变成RAID 1的最低组合，而将两组硬盘各自视为RAID 0运作。

4、各自的优势：

    性能上，RAID 0+1比RAID 1+0有着更快的读写速度。
    可靠性上，当RAID 1+0有一个硬盘受损，其余三个硬盘会继续运作。RAID 0+1 可靠性较低。因此，RAID 10远较RAID 01常用。

RAID 3：

1、将数据条块化分布于不同的硬盘上，使用简单的奇偶校验，并用单块磁盘存放奇偶校验信息。
2、如果奇偶盘失效则不影响数据使用。
3、对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据来说，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。 　　

RAID 4：data1⊕data2⊕p(校验位)=0

1、将数据条块化并分布于不同的磁盘上，但条块单位为块或记录。
2、使用一块磁盘作为奇偶校验盘，每次写操作都需要访问奇偶盘。

RAID 5：

1、不单独指定的奇偶盘，而是在所有磁盘上交叉地存取数据及奇偶校验信息。
2、读/写指针可同时对阵列设备进行操作，提供了更高的数据流量。
3、更适合于小数据块和随机读写的数据。　　

RAID 6：两个p(校验位)

1、与RAID 5相比，RAID 6增加了第二个独立的奇偶校验信息块。
2、两个独立的奇偶系统使用不同的算法，数据的可靠性非常高，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。
3、RAID 6需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间，相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此“写性能”非常差。

七、实现　　

1、“软件阵列”

    软件阵列是指通过网络操作系统自身提供的磁盘管理功能将连接的普通SCSI卡上的多块硬盘配置成逻辑盘，组成阵列。软件阵列可以提供数据冗余功能，但是磁盘子系统的性能会有所降低。

2、“硬件阵列”　

    硬件阵列是使用专门的磁盘阵列卡来实现的。

3、软阵列 (Software Raid)

    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. 

4、硬阵列 (Hardware Raid)

    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. 　　
    硬阵列是一个完整的系统, 所有需要的功能均可以做进去.
    硬阵列所提供的功能和性能均比软阵列好.
    如果想把系统也做到磁盘阵列中, 硬阵列是唯一的选择.