筆記本每日一貼——RAID

　RAID，為Redundant Arrays of Independent Disks的簡稱，中文為廉價冗余磁盤陣列。冗余磁盤陣列技術誕生于1987年，由美國加州大學伯克利分校提出。最初的研制目的是為了組合小的廉價磁盤來代替大的昂貴磁盤，以降低大批量數據存儲的費用，同時也希望采用冗余信息的方式，使得磁盤失效時不會使對數據的訪問受損失，從而開發出一定水平的數據保護技術，并且能適當的提升數據傳輸速度。

　　RAID的基本原理是把多個便宜的小磁盤組合到一起，成為一個磁盤組， 使性能達到或超過一個容量巨大、價格昂貴的磁盤。另外，磁盤組對于計算機來說， 看起來就象一個單獨的邏輯存儲單元或磁盤。 利用如 磁盤條紋化 (RAID 0) 和 磁盤鏡像 (RAID 1) 的技巧，把數據分布到各個磁盤上， 來達到亢余性、低延遲、讀寫的高帶寬、硬盤毀壞后的最大可恢復性。 RAID的概念，對操作系統來說，把各個硬盤上的空間組合成一個虛擬的邏輯盤。 帶區即是把每個磁盤的所有空間分割成一些小快。這些小快可以小到幾塊，也可以大到幾兆（實驗證明塊的最佳大小是32K或64K）。 在組成的磁盤中的這些塊交叉被創建成“帶區”。 例如，每個磁盤上的第一個塊被組成一個“帶區”，而每個磁盤的第二個塊又被組成另一個“帶區”，依次類推。 通過這種方式，邏輯盤的大小就是所有加入磁盤大小的總和。

　　磁盤陣列其實也分為軟陣列 (Software Raid)和硬陣列 (Hardware Raid) 兩種。軟陣列即通過軟件程序并由計算機的CPU提供運行能力所成。由于軟件程式不是一個完整系統故只能提供最基本的 RAID容錯功能。其他如熱備用硬盤的設置, 遠程管理等功能均一一欠奉。硬陣列是由獨立操作的硬件提供整個磁盤陣列的控制和計算功能。不依靠系統的CPU資源。

　　由于硬陣列是一個完整的系統, 所有需要的功能均可以做進去. 所以硬陣列所提供的功能和性能均比軟陣列好. 而且, 如果你想把系統也做到磁盤陣列中, 硬陣列是唯一的選擇. 故我們可以看市場上 RAID 5 級的磁盤陣列均為硬陣列. 軟陣列只適用于Raid 0 和 Raid 1. 對于我們做鏡像用的鏡像塔, 肯定不會用Raid 0或Raid 1。作為高性能的存儲系統，巳經得到了越來越廣泛的應用。RAID的級別從RAID概念的提出到現在，巳經發展了六個級別， 其級別分別是0、1、2、3、4、5等。但是最常用的是0、1、3、5四個級別。下面就介紹這四個級別。

　　RAID 0：將多個較小的磁盤合并成一個大的磁盤，不具有冗余，并行I/O，速度最快。RAID 0亦稱為帶區集。它是將多個磁盤并列起來，成為一個大硬盤。在存放數據時，其將數據按磁盤的個數來進行分段，然后同時將這些數據寫進這些盤中。所以，在所有的級別中，RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0沒有冗余功能的，如果一個磁盤（物理）損壞，則所有的數據都無法使用。

　　RAID 1：兩組相同的磁盤系統互作鏡像，速度沒有提高，但是允許單個磁盤錯。RAID 1就是鏡像。其原理為在主硬盤上存放數據的同時也在鏡像硬盤上寫一樣的數據。當主硬盤（物理）損壞時，鏡像硬盤則代替主硬盤的工作。因為有鏡像硬盤做數據備份，所以RAID 1的數據安全性在所有的RAID級別上來說是最好的。但是其磁盤的利用率卻只有50%， 是所有RAID上磁盤利用率最低的一個級別。

　　RAID 3存放數據的原理和RAID0、RAID1不同。RAID 3是以一個硬盤來存放數據的奇偶校驗位，數據則分段存儲于其余硬盤中。它象RAID 0一樣以并行的方式來存放數，但速度沒有RAID 0快。如果數據盤（物理）損壞，只要將壞硬盤換掉，RAID控制系統則會根據校驗盤的數據校驗位在新盤中重建壞盤上的數據。不過，如果校驗盤（物理）損壞的話，則全部數據都無法使用。利用單獨的校驗盤來保護數據雖然沒有鏡像的安全性高，但是硬盤利用率得到了很大的提高，為n-1。

　　RAID 5：向陣列中的磁盤寫數據，奇偶校驗數據存放在陣列中的各個盤上，允許單個磁盤出錯。RAID 5也是以數據的校驗位來保證數據的安全，但它不是以單獨硬盤來存放數據的校驗位，而是將數據段的校驗位交互存放于各個硬盤上。這樣，任何一個硬盤損壞，都可以根據其它硬盤上的校驗位來重建損壞的數據。硬盤的利用率為n-1。

　　RAID 0－1：同時具有RAID 0和RAID 1的優點。

　　冗余：采用多個設備同時工作，當其中一個設備失效時，其它設備能夠接替失效設備繼續工作的體系。在PC服務器上，通常在磁盤子系統、電源子系統采用冗余技術。

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