一、RAID技術規范簡介

RAID(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。

過去RAID一直是高檔服務器才有緣享用，一直作為高檔SCSI硬盤配套技術作應用。近來隨著技術的發展和產品成本的不斷下降，IDE硬盤性能有了很大提升，加之RAID芯片的普及，使得RAID也逐漸在個人電腦上得到應用。

那么為何叫做冗余磁盤陣列呢？冗余的漢語意思即多余，重復。而磁盤陣列說明不僅僅是一個磁盤，而是一組磁盤。這時你應該明白了，它是利用重復的磁盤來處理數據，使得數據的穩定性得到提高。

二、RAID的工作原理

RAID如何實現數據存儲的高穩定性呢？我們不妨來看一下它的工作原理。RAID按照實現原理的不同分為不同的級別，不同的級別之間工作模式是有區別的。整個的RAID結構是一些磁盤結構，通過對磁盤進行組合達到提高效率，減少錯誤的目的，不要因為這么多名詞而被嚇壞了，它們的原理實際上十分簡單。為了便于說明，下面示意圖中的每個方塊代表一個磁盤，豎的叫塊或磁盤陣列，橫稱之為帶區。

三、RAID規范

主要包含RAID 0～RAID 7等數個規范，它們的側重點各不相同，常見的規范有如下幾種

RAID 0：無差錯控制的帶區組

 

要實要實現RAID0必須要有兩個以上硬盤驅動器，RAID0實現了帶區組，數據并不是保存在一個硬盤上，而是分成數據塊保存在不同驅動器上。因為將數據分布在不同驅動器上，所以數據吞吐率大大提高，驅動器的負載也比較平衡。如果剛好所需要的數據在不同的驅動器上效率最好。它不需要計算校驗碼，實現容易。它的缺點是它沒有數據差錯控制，如果一個驅動器中的數據發生錯誤，即使其它盤上的數據正確也無濟于事了。不應該將它用于對數據穩定性要求高的場合。如果用戶進行圖象（包括動畫）編輯和其它要求傳輸比較大的場合使用RAID0比較合適。同時，RAID可以提高數據傳輸速率，比如所需讀取的文件分布在兩個硬盤上，這兩個硬盤可以同時讀取。那么原來讀取同樣文件的時間被縮短為1/2。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：鏡象結構

 

對于使用這種RAID1結構的設備來說，RAID控制器必須能夠同時對兩個盤進行讀操作和對兩個鏡象盤進行寫操作。通過下面的結構圖您也可以看到必須有兩個驅動器。因為是鏡象結構在一組盤出現問題時，可以使用鏡象，提高系統的容錯能力。它比較容易設計和實現。每讀一次盤只能讀出一塊數據，也就是說數據塊傳送速率與單獨的盤的讀取速率相同。因為RAID1的校驗十分完備，因此對系統的處理能力有很大的影響，通常的RAID功能由軟件實現，而這樣的實現方法在服務器負載比較重的時候會大大影響服務器效率。當您的系統需要極高的可靠性時，如進行數據統計，那么使用RAID1比較合適。而且RAID1技術支持“熱替換”，即不斷電的情況下對故障磁盤進行更換，更換完畢只要從鏡像盤上恢復數據即可。當主硬盤損壞時，鏡像硬盤就可以代替主硬盤工作。鏡像硬盤相當于一個備份盤，可想而知，這種硬盤模式的安全性是非常高的，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級別中最低的。
RAID5：分布式奇偶校驗的獨立磁盤結構

 

從它的示意圖上可以看到，它的奇偶校驗碼存在于所有磁盤上，其中的p0代表第0帶區的奇偶校驗值，其它的意思也相同。RAID5的讀出效率很高，寫入效率一般，塊式的集體訪問效率不錯。因為奇偶校驗碼在不同的磁盤上，所以提高了可靠性，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。 但是它對數據傳輸的并行性解決不好，而且控制器的設計也相當困難。RAID 3 與RAID 5相比，重要的區別在于RAID 3每進行一次數據傳輸，需涉及到所有的陣列盤。而對于RAID 5來說，大部分數據傳輸只對一塊磁盤操作，可進行并行操作。在RAID 5中有“寫損失”，即每一次寫操作，將產生四個實際的讀/寫操作，其中兩次讀舊的數據及奇偶信息，兩次寫新的數據及奇偶信息。 RAID-5的話，優點是提供了冗余性（支持一塊盤掉線后仍然正常運行），磁盤空間利用率較高（N-1/N），讀寫速度較快（N-1倍）。但當掉盤之后，運行效率大幅下降。