Linux进阶文件系统管理之RAID

RAID

1、引言

RAID全称Redundant Arrays of Inexpensive Disks / Redundant Arrays of Independent Disks，即独立冗余磁盘阵列。RAID可以通过相关技术（软件/硬件），将多个较小的磁盘整合成为一个较大的磁盘整体，而且能从某些方面提高数据的读写及数据保护。RAID分为不同的等级，各个不同的等级均在数据可靠性及读写性能上做了不同的权衡。在实际应用中，可以依据自己的实际需求选择不同的RAID方案。

2、RAID特性简述

• ①提高IO能力：磁盘并行读写；
• ②提高耐用性：磁盘冗余来实现；

3、RAID实现方式

• ①外接式RAID：通过扩展卡提供适配能力；
• ②内接式RAID：主板集成RAID控制器；
• ③Software RAID：软件方式所实现的RAID，软件磁盘阵列；
  
  【注】硬件式raid是在BIOS中实现，无需安装操作系统；

4、RAID级别

①RAID-0

RAID0称为条带化(Striping)存储,将数据分段存储于各个磁盘中，读写均可以并行处理。因此其读写速率为单个磁盘的N倍(N为组成RAID0的磁盘个数)，但是却没有数据冗余，单个磁盘的损坏会导致数据的不可修复。

如上图所示，在组成RAID0时，磁盘DiskA/B都会被先切成小区块（chunck）。当有数据写入RAID时，数据data会被切成符合小区块的大小，然后在依次一个一个地放置到DiskA和DiskB中去。由于data已经被切割且放置在不同的磁盘上面，因此每颗磁盘所负责的数据量都降低了。无论是写入操作，还是今后调用数据时候的读操作，RAID-0机制都是得读、写性能提升。

②RAID-1

镜像存储(mirroring)，没有数据校验。数据被同等地写入两个或多个磁盘中，可想而知，写入速度会比较慢，但读取速度会比较快。读取速度可以接近所有磁盘吞吐量的总和,写入速度受限于最慢的磁盘。RAID1也是磁盘利用率最低的一个。如果用两个不同大小的磁盘建立RAID1,可以用空间较小的那一个，较大的磁盘多出来的部分可以作他用，不会浪费。

如上图所示，一份数据传送到RAID-1之后，会被复制，然后分别写入各个磁盘里面。由于两个磁盘的数据一模一样，所以任何一个磁盘损坏，资料都是可以保存下来的。RAID-1写的效能不佳，但是数据有冗余作用，而且将来在读取这部分数据的时候，因为数据在不同的磁盘上，可以有多个进程，读取同一个数据，读性能大大提升。

③RAID-5

RAID-5至少需要三颗硬盘才能组成这种类型的磁盘阵列。这种磁盘阵列的数据写入有点类似RAID-0，不过每个循环的写入过程中，在每颗磁盘还加入一个同位检查数据Parity，这个数据会记录其他磁盘的备份数据，用于当磁盘损坏时候，用于计算生成还原数据的。

如图所示，每个循环写入时，都有部分的同位检查码parity生成，并且记录在不同的硬盘上，因此任何一个磁盘损坏的时候，都能依靠另外两个磁盘恢复数据。

④RAID-6

RAID-6至少需要4块磁盘。在RAID-5的基础上，RAID-6校验盘有两块，存两份，再一次提升了冗余能力。总的可用空间：(总的磁盘数N-2)*min(S1, S2, ...)。其中min(S1, S2, ...)指磁盘S1，S2等所有磁盘中，最小的容量；

⑤RAID-10和RAID-01

RAID-0的效能佳但是没有冗余能力，RAID-1数据安全但是效能欠佳，为了综合RAID-0和RAID-1的优势，就有了RAID-10和RAID-01两种方案。RAID-10是：先让两颗磁盘组成RAID-1，并且这样设定两组，再让这两组RAID-1再组成一组RAID-0。RAID-01是：先让两颗磁盘组成RAID-0，并且这样设定两组，再让这两组RAID-0再组成一组RAID-1。