RAID磁盤冗余探究

RAID磁盤冗余探究

RAID的全稱是Redundant Arrays of Inexpensive Disk,可以翻譯為廉價的磁盤冗余陣列。由加利福尼亞大學伯克利分校的一位教授在1988年提出，是一種磁盤管理方式。其產生的初衷是為了降低成本，但是為了達到RAID的功能，其造價并不便宜，所以后來改為Redundant Arrays of Independent Disks（獨立磁盤冗余陣列）

其工作原理是：多個磁盤合成一個“陣列”來提供更好的性能、冗余，或者兩者都提供

RAID的實現方式：操作系統（如windows, linux）稱為軟RAID

硬件卡實現（但價格昂貴）稱為硬RAID

如果是軟RAID，假如有幾塊大小不一的磁盤，每個磁盤都取100G來組合成RAID，這時系統就會產生對應的RAID設備，如/dev/sm0,/dev/sm1,/dev/sm2… 如果再將RAID掛載，假如掛載的是/mnt/raid目錄下，對應的就是幾塊磁盤而非一塊磁盤的大小，這里不同于分區。

RAID級別：

RAID-0: 條帶卷，strip

如果是RAID-0，假設有一個非常大的名為file的文件存在于掛載的設備中，如/dev/sm0,掛載在/mnt/raid0下。RAID-0會將file切割成叫做chunk的單位，這樣文件就可以跨磁盤存儲。那么RAID-0到底是怎么存儲的呢？先看看下面的圖和解釋吧！

解釋：如圖，代表RAID-0的存儲方式，即如果有四個盤，其寫入順序為（1）1、（2）2、（3）3、（4）4、（1）5、（2）6…….。這樣，不論你是寫入數據還是讀取數據，都不是一塊磁盤在工作，而是四塊磁盤同時在讀取寫入，這就大大加快了讀取寫入時間。但是，有優點也有缺點。其缺點是如果四個磁盤同時寫入，沒有重復備份的磁盤的話，一旦有一塊磁盤損壞，就會導致所有數據丟失。

補充：RAID在生產環境中至少要有二塊磁盤，其磁盤利用率是100%。

RAID-1: 鏡像卷，mirror，其數據存放方式如下：

解釋：如圖可知，（1）和（2）存放的是一樣的數據。這樣存取，有利于數據的保存，只要有一塊磁盤存在，數據就不會丟失。但是其造價也高。數據與造價相比，道消彼長，如果是存放比較重要的數據，建議還是將造價放在次要位置。至少要有二塊磁盤，利用率為1/n。

RAID-4：與RAID-0相似，將文件分割成chunk。但是其寫入與讀取方式有所不同，詳細如圖所示：

解釋：同樣是四個磁盤，但是前三個磁盤同RAID-0一樣按照（1）1、（2）2、（3）3、（1）4、（2）5……的方式存儲，至于第四個磁盤則存放通過異或校驗得出的數據。這樣如果損壞一塊磁盤，可以加入一個新的，通過校驗信息得出損壞的盤的數據。但是如果壞了第二塊，就沒辦法恢復了，所以RAID-4只允許損壞一塊磁盤。但是RAID4在實際中用到的并不多，因為事實證明，通常放校驗數據的磁盤最容易壞。磁盤至少要有三塊，磁盤利用率為n-1/n                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                補充：什么是異或校驗，如下

原理：相同為假，相異為真，假為0，真為1，如

1000110 ①

0011011 ②

1011101     ①和②按照其原理得出這個結果

RAID-5：也是同RAID-4相似，但存放校驗數據的盤不是固定的。如下圖：

解釋：這樣每個磁盤都承擔相同的壓力，有效的解決了磁盤的冗余性，所以在實際中用到的比較多。允許壞一塊磁盤，所以適用于保存不太重要的數據。但想要保持數據的百分之百安全，仍是不行。磁盤至少要有三塊，磁盤利用率為n-1/n 。

RAID-6：雖然與RAID-0,RAID-4,RAID-5相似，但是更復雜，成本也更高了。

解釋：RAID-6允放損壞兩塊磁盤，所以適用于存放比較重要的數據。磁盤至少要有四塊，磁盤利用率為n-2/n。

RAID-10：

解釋：如圖可知，先使用RAID-1的存儲方式，再使用RAID-0的方式，RAID-10相比RAID-01，在性能和使用率上沒有多大區別，但RAID-10更好的是允許損壞的磁盤更多。

RAID-01：RAID-01，是RAID-0和RAID-1的組合，其工作方式如下：

解釋：方框內的數據采用RAID-0的方式存取下來，同時再用RAID-1的方式，備份一份，使兩個方框內的內容相同。這樣，如果一個或多個方框內的磁盤，仍然可以利用另一個方塊內的數據恢復。但是如果兩邊各壞一個，那數據仍然也恢復不了。