RAID磁盘冗余探究

RAID磁盘冗余探究

RAID的全称是Redundant Arrays of Inexpensive Disk,可以翻译为廉价的磁盘冗余阵列。由加利福尼亚大学伯克利分校的一位教授在1988年提出，是一种磁盘管理方式。其产生的初衷是为了降低成本，但是为了达到RAID的功能，其造价并不便宜，所以后来改为Redundant Arrays of Independent Disks（独立磁盘冗余阵列）

其工作原理是：多个磁盘合成一个“阵列”来提供更好的性能、冗余，或者两者都提供

RAID的实现方式：操作系统（如windows, linux）称为软RAID

硬件卡实现（但价格昂贵）称为硬RAID

如果是软RAID，假如有几块大小不一的磁盘，每个磁盘都取100G来组合成RAID，这时系统就会产生对应的RAID设备，如/dev/sm0,/dev/sm1,/dev/sm2… 如果再将RAID挂载，假如挂载的是/mnt/raid目录下，对应的就是几块磁盘而非一块磁盘的大小，这里不同于分区。

RAID级别：

RAID-0: 条带卷，strip

如果是RAID-0，假设有一个非常大的名为file的文件存在于挂载的设备中，如/dev/sm0,挂载在/mnt/raid0下。RAID-0会将file切割成叫做chunk的单位，这样文件就可以跨磁盘存储。那么RAID-0到底是怎么存储的呢？先看看下面的图和解释吧！

解释：如图，代表RAID-0的存储方式，即如果有四个盘，其写入顺序为（1）1、（2）2、（3）3、（4）4、（1）5、（2）6…….。这样，不论你是写入数据还是读取数据，都不是一块磁盘在工作，而是四块磁盘同时在读取写入，这就大大加快了读取写入时间。但是，有优点也有缺点。其缺点是如果四个磁盘同时写入，没有重复备份的磁盘的话，一旦有一块磁盘损坏，就会导致所有数据丢失。

补充：RAID在生产环境中至少要有二块磁盘，其磁盘利用率是100%。

RAID-1: 镜像卷，mirror，其数据存放方式如下：

解释：如图可知，（1）和（2）存放的是一样的数据。这样存取，有利于数据的保存，只要有一块磁盘存在，数据就不会丢失。但是其造价也高。数据与造价相比，道消彼长，如果是存放比较重要的数据，建议还是将造价放在次要位置。至少要有二块磁盘，利用率为1/n。

RAID-4：与RAID-0相似，将文件分割成chunk。但是其写入与读取方式有所不同，详细如图所示：

解释：同样是四个磁盘，但是前三个磁盘同RAID-0一样按照（1）1、（2）2、（3）3、（1）4、（2）5……的方式存储，至于第四个磁盘则存放通过异或校验得出的数据。这样如果损坏一块磁盘，可以加入一个新的，通过校验信息得出损坏的盘的数据。但是如果坏了第二块，就没办法恢复了，所以RAID-4只允许损坏一块磁盘。但是RAID4在实际中用到的并不多，因为事实证明，通常放校验数据的磁盘最容易坏。磁盘至少要有三块，磁盘利用率为n-1/n                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                补充：什么是异或校验，如下

原理：相同为假，相异为真，假为0，真为1，如

1000110 ①

0011011 ②

1011101     ①和②按照其原理得出这个结果

RAID-5：也是同RAID-4相似，但存放校验数据的盘不是固定的。如下图：

解释：这样每个磁盘都承担相同的压力，有效的解决了磁盘的冗余性，所以在实际中用到的比较多。允许坏一块磁盘，所以适用于保存不太重要的数据。但想要保持数据的百分之百安全，仍是不行。磁盘至少要有三块，磁盘利用率为n-1/n 。

RAID-6：虽然与RAID-0,RAID-4,RAID-5相似，但是更复杂，成本也更高了。

解释：RAID-6允放损坏两块磁盘，所以适用于存放比较重要的数据。磁盘至少要有四块，磁盘利用率为n-2/n。

RAID-10：

解释：如图可知，先使用RAID-1的存储方式，再使用RAID-0的方式，RAID-10相比RAID-01，在性能和使用率上没有多大区别，但RAID-10更好的是允许损坏的磁盘更多。

RAID-01：RAID-01，是RAID-0和RAID-1的组合，其工作方式如下：

解释：方框内的数据采用RAID-0的方式存取下来，同时再用RAID-1的方式，备份一份，使两个方框内的内容相同。这样，如果一个或多个方框内的磁盘，仍然可以利用另一个方块内的数据恢复。但是如果两边各坏一个，那数据仍然也恢复不了。