RAID 0 ~ RAID 7

一、RAID解析
1.RAID 0
（1）将几块磁盘并行组合，横向写数据
（2）并发IO，写数据最快
缺点：不提供数据冗余，如果其中一块磁盘废掉，则数据全毁
详细：条带深度大时，一次IO只能从一块磁盘上读取，无性能提升。要在某种程度上提升性能，需要减小条带深度。

2.RAID 1
（1）一块磁盘写，另一块作为备份，也在相同的位置写。
（2）当一块磁盘废掉或者磁盘某区域坏掉，则读取另外一个磁盘。
（3）写性能等于最低那块硬盘的写性能。
优点：
（1）提供初步数据保护
（2）虽然额外多了一个操作，但是写速度也很快
缺点：
速度太慢，一个写另一个也必须写
与RAID 0的不同：
RAID 0没有数据保护措施，RAID 1数据有两份

3.RAID 2
（1）每两块数据盘就有一块校验盘(海明校验码)
（2）当数据损坏时通过校验码可恢复损坏磁盘上的数字，每次只能传输2路数据，因数据盘就两块。
（3）并存并取
缺点：
（1）数据存储时数据位被强行打散在两块磁盘上，每次读取数据都要两块磁盘联动
（2）利用海明码开销太大
详细：
4块数据盘，3块校验盘。假设RAID 2条带大小为4b（1b*4块），控制器接收到IO的数据之后第一块磁盘写入1 5 9 13等位，第二块磁盘写入2 6 10 14等位，第三第四块磁盘相同，此时全盘读写，数据物理不连续，逻辑连续，导致对非事务性IO效率低下。适合连续，大块IO的情况
与RAID 0的不同：
不能并发，每次IO都占据了所有磁盘；每次都保证所有磁盘运行

4.RAID 3
（1）只留一块校验盘，将数据每一位之间做异或XOR运算，任何一个扇区损坏通过剩余未和校验位一同进行异或运算，得到丢失位，8位一起校验则得到损坏的一个字节。
（2）条带深度小，将IO分成小块每个块4KB，让每个磁盘都有机会存储这些小块，这样多磁盘并行读写，性能高。
（3）XOR只能判断数据是否有误，不能修正数据
缺点：
校验盘会成为热点盘；每次IO都需要牵动所有磁盘，和RAID 一样，不适合并发IO
详细：
每一个条带设计为OS系统块的大小，深度随磁盘数量而定，最小为1个扇区；每个条带一般为OS系统块长度，写数据时按数据块分散到各个磁盘。
优化方案RAID 30采用8个数据盘，2个校验盘可以支持2个IO并发。
与RAID 2的不同：
RAID 2对扇区进行分散，RAID 3保留了扇区的物理连续，以一个或多个扇区为单位来分散数据。

5.RAID 4
（1）为了实现并发IO，需要保证有空闲的磁盘未被IO占用，以便其他的IO进行访问。
（2）如果IO块小于RAID 3的条带深度(横向写)，则数据纵向写，只放在一个磁盘上。
缺点：
校验盘无法并发，每次都读写，会成为热点盘，损坏几率大；写速度很慢

6.RAID 5
（1）是RAID 0和RAID 1的折中方案。
（2）将校验盘打散到各个盘之中，并发IO可以同时访问校验盘，克服了校验盘不能并发成为热点盘的缺点。
缺点：写惩罚高，根本原因在于每次扇区都要产生其校验区写入校验盘；每一次写都要先读出老数据，然后读校验数据，然后写新数据和校验数据；只能坏一块磁盘
详细：
校验segment循环分布在相邻条带上。为保证并发IO，将条带做的较大，以保证每次IO数据不会占满整个条带，造成其他IO等待。要保证高并发率，否则会转成读改写，写惩罚高。

7.RAID 6
（1）为了解决两块数据盘损坏无法恢复的情况
（2）布尔运算两个方程式，x XOR y = 1，Ax XOR Bx = 0，求解
缺点：比RAID 5多两个操作，多读一个校验数据，计算后还要写一次

二、整条写、重构写和读改写
1.整条写
每个条带上的segment都更新，不需要额外的读写操作，写性能最好

2.重构写
当需要写入的磁盘数目超过阵列磁盘的一半时采取该方式
（1）从不需要修改的segment中读取原来的数据，再和本条带中所有需要修改的segment上的新数据一起计算XOR校验值
（2）将新的segment数据和没有更新过的segment数据以及新的XOR校验值一起写入
例如：
数据盘为8块，某个时刻一个IO只更新了一个条带的6个segment，剩余两个没有更新。在重构写模式下，会将没有更新的两个segment数据读出，和需要更行的前6个segment计算出校验数据，然后数据和校验信息一起写入磁盘
与整条写的比较：
多出读segment数据操作和写校验数据操作

3.读改写
当需要写入的磁盘数目不超过一半时采取
（1）从需要修改的segment中读取旧数据，再从条带上读取旧的奇偶校验值（读）
（2）根据旧数据、旧校验值和需要修改的segment上的新数据计算这个条带上的新校验值（改）
（3）写入新的数据和校验值（写）
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