【运维理论】RAID级别简介

独立硬盘冗余阵列（RAID, Redundant Array of Independent Disks），旧称廉价磁盘冗余阵列（RAID, Redundant Array of Inexpensive Disks），简称硬盘阵列。由伯克利大学一位教授提出，其基本思想就是把多个相对便宜的硬盘组合起来，成为一个硬盘阵列组，使性能达到甚至超过一个价格昂贵、容量巨大的硬盘。根据选择的版本不同，RAID比单颗硬盘有以下一个或多个方面的好处：增强数据集成度，增强容错功能，增加处理量或容量。但也有可能降低安全性、降低性能等多种缺点。另外，磁盘阵列对于计算机来说，看起来就像一个单独的硬盘或逻辑存储单元。根据不同的RAID级别，基础RAID级别可以分为RAID-0，RAID-1，RAID-2，RAID-3，RAID-4，RAID-5，RAID-6，RAID-7（存储计算机公司独有技术），JBOD。根据基础RAID级别，可以进行进一步组合，实现使用者自己想要的方案。

简而言之，RAID就是针对硬盘提供一种虚拟化方案，将多个物理硬盘组合成一个逻辑硬盘，操作系统只会把这个逻辑硬盘当作“一个硬盘”。RAID常被用在服务器计算机上，并且使用完全相同的硬盘作为组合。由于硬盘价格的不断下降（机械硬盘，基于TLC和QLC的固态硬盘）并且RAID功能更多的集成到主板上，因而电脑组装爱好者也热衷于给自己的数据存储模块加入RAID技术。

加入RAID技术主要是为了增加以下一项或多项功能：

1.增加数据可靠性

2.增加存储器读写性能

3.增加容量

以下依次介绍部分主流RAID基本级别。

一、RAID0 又称Strip，条带化模式

原理：数据交付给RAID控制单元，切割成若干条带，并行写入阵列

得失：理论上最高可提升读写速度为原来N倍，存储容量扩充为单块硬盘N倍，N为阵列内硬盘个数，数据安全性降低为原来的1/N，阵列内任意一块硬盘故障，整个阵列崩溃！而且从实际情况来看，由于本身切割数据也需要耗费计算资源，所以实际读写提升将略小于理论值，并且会随着硬盘个数增加而提升越来越少。

应用情况：适用于对读写要求高，成本控制严格，安全性要求不高的场合，单独RAID0笔者本人原来组准系统的时候用过，主要是为了提升跑分好看。一般都是采用其他组合的方案。

原理图示：

二、RAID-1 又称Mirror，镜像模式

原理：数据交付给RAID控制单元，对阵列内所有磁盘写入相同数据。读取时，与RAID0相仿，可以同时从阵列中所有可用硬盘内读取所需数据。

得失：理论上数据安全性提升N倍，写能力不受影响，读取数据能力提升为原来N倍（性能基准与单块硬盘比较，N为硬盘个数）。实际情况中，数据安全性提升比率更大（要镜像阵列中所有盘坏才会定义为崩溃，所以崩溃几率是相乘，会成倍减小），读取数据能力提升不足N倍（受控制器影响，和控制策略算法影响），写能力微弱下降（控制单元损耗）

应用情况：适用于对数据安全性要求高，读多写极少的情况，故也不适合单独拿来大规模应用。

原理图示：

三、RAID3 带专用校验盘的数据条带

原理：数据交付给RAID控制单元，控制单元将向阵列中一块固定的磁盘写入校验信息，同时将数据信息写入其余磁盘。校验信息为异或值（Xor），如果任意一块硬盘发生错误，那么都可以通过其余磁盘信息异或后重建。

得失：当整个阵列健康时，能够提供接近RAID0的性能（倍数要排除掉校验盘），同时提供一定的容灾能力（允许一块硬盘故障）。但一旦出现坏盘进入降级模式，每一次读写坏区块的信息都要通过计算其余盘的内容，性能会大大下降

应用情况：由于RAID5能够更好的代替RAID3，所以基本上RAID3应用不多。

原理图示：

四、RAID5 分散校验盘的数据条带

原理：校验数据分布在阵列中的所有磁盘上，而没有采用专门的校验磁盘。对于数据和校验数据，它们的写操作可以同时发生在完全不同的磁盘上。

得失：读取速度接近RAID0（倍数要排除掉校验盘），同时提供一定的容灾能力（允许一块硬盘故障）。但RAID5还提供良好的扩展性，磁盘数量增加，能提供更高的容量和更快的速度。当然，对替换盘重建数据时，性能依然会受到较大影响。RAID5 兼顾存储性能、数据安全和存储成本等各方面因素，它可以理解为 RAID0 和 RAID1 的折中方案，是目前综合性能最佳的数据保护解决方案。

应用情况：RAID5 基本上可以满足大部分的存储应用需求，数据中心大多采用它作为应用数据的保护方案。但实际的应用中，也通常不单使用RAID5，而是有其他多种的组合方案。

原理图示：

当然，还有其他的诸如RAID2，RAID4，RAID6及7等非主流基本阵列模式，这种阵列模式一般商用产品都是不支持的，仅供理论了解，这里也贴一篇很好的博文，供大家参考。

点击这里查看超级详细的介绍RAID的一篇图文！

五、RAID的常见基础组合，raid10和raid01

原理：RAID10又称RAID1+0，是先将买来的硬盘分成两组，做镜像，再对每组硬盘做条带化。而RAID01则恰恰相反，是先将买来的硬盘分成两组，做条带化，再对每组硬盘做镜像。

得失：在对每个子组保持基本RAID等级的特性下，RAID10比RAID01有更好的容错能力，能够允许多个子RAID1都有坏盘，只要不是一个RAID1组中硬盘全部坏掉就OK。然而RAID01只能允许在其中一个RAID0组中有坏盘。成组至少四块硬盘，由于都有RAID1，所以磁盘利用率50%

应用情况：鉴于RAID10和01都至少四块硬盘，并且磁盘利用率在完全健康下都一致，基于RAID10数据更强的容灾能力，因而主流的磁盘阵列产品都只支持RAID10。

原理图示：

还有其他更多的组合，但都不常用。读者可以在我之前贴出的那个链接里去查阅，那篇文章很详细。

看完我这篇文章，应付一般面试都是没有问题的了。而且列举的阵列模式都是常用/支持商业化的，所以大家也可以灵活利用这些常用阵列，提升自己的硬盘效能和数据安全性。

Intel的SRT技术也可以看成是RAID的一种，只不过是Intel独有，这里就不放在这里介绍拉，有机会的话，我自己也会写一篇博客。

感谢观看。