RAID磁盘阵列的原理

RAID概念

　　磁盘阵列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID），有“独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列”之意。磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘，以硬件（RAID卡）或软件（MDADM）形式组合成一个容量巨大的磁盘组，利用多个磁盘组合在一起，提升整个磁盘系统效能。利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。 磁盘阵列还能利用同位检查（Parity Check）的观念，在数组中任意一个硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将数据经计算后重新置入新硬盘中。

　　注：RAID可以预防数据丢失，但是它并不能完全保证数据不会丢失，所以大家使用RAID的同时还是注意重要数据的备份。

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RAID的创建的两种方式

　　软RAID：通过操作系统来实现

　　硬RAID：使用硬件阵列卡实现 （企业用的最多的是raid1、raid5、raid10）

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RAID常见几种类型

RAID类型		最低磁盘个数	空间利用率	各自的优缺点
级 别	说 明
RAID0	条带卷	2+	100%	读写速度快，不容错
RAID1	镜像卷	2	50%	读写速度一般，容错
RAID5	带奇偶校验的条带卷	3+	(n-1)/n	读写速度快，容错，允许坏一块盘
RAID6	带奇偶校验的条带集，双校验	4+	(n-2)/n	读写快，容错，允许坏两块盘
RAID10	RAID1的安全+RAID0的高速	4	50%	读写速度快，容错
RAID50	RAID5的安全+RAID0的高速	6	(n-2)/n	读写速度快，容错

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 RAID基本思想

　把几块硬盘通过一定的组合方式，成为一个新的硬盘阵列组，从而使它能够达到高性能硬盘的要求。

　其中三个关键技术：

　　1.镜像：提供了数据的安全性。

　　2.chunk条带：块大小=条带的粒度，提高了I/O性能，提供数据的并发性。

　　3.数据校验：提供数据的安全性。

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　RAID相对于单个磁盘的优点:

    

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 RAID-0的工作原理：

　　条带(strping)：最早出现的RAID模式

　　磁盘数量：需2块以上，容量大小最好相同，最简单的组合方式　

　　特点：成本低，可以提高整个磁盘的性能和吞吐量，速度快，没有冗余和错误修复能力，空间利用率是100%

       

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RAID-1的工作原理：

　　镜像(mirroring)：需要2块磁盘以上

　　原理：把一块磁盘的数据镜像到另一块磁盘上，也就是数据在写入一块磁盘的时间，会在另一块闲置的磁盘上生成镜像文件(同步)

　　raid大小等于两块raid分区中容量最小的(最好将分区大小分为一样)、数据有冗余，存储时同时写入两块磁盘，实现了数据备份磁盘利用率50%

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RAID-5的工作原理：

　　需要3块或以上磁盘，可以提供热备盘实现故障恢复，损坏1块没问题，同时损坏2块，会造成数据的损坏

　　空间利用率：(n-1)/n

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奇偶校验信息的作用：

　　当RAID5的一块磁盘数据发生损坏时，利用剩下的数据和奇偶校验信息去恢复被损坏的数据

嵌套RAID级别

　　RAID-10 镜像+条带

　　RAID 10是将镜像和条带进行两级组合的RAID级别，第一级是RAID1镜像对，第二级为RAID0.比如现在有8块盘，它是先两两做镜像，形成了新的4块盘，然后对这四块盘做RAID0.当RAID10有一块硬盘受损其余硬盘会继续工作，这个时候受影响的硬盘只有2块。

综合几个方案，可以发现，RAID5是最佳选择

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RAID硬盘失效处理

　　两种处理办法：热备和热插拔

　　热备：HotSpare

　　定义：当冗余的RAID组中有一块硬盘失效，在不干预当前RAID组正常使用的情况下，用RAID组中另外一块备盘自动顶替失效的硬盘，保证RAID组的冗余性。

　　专用式：备用硬盘为系统中某一组冗余RAID组专用。

　　全局式：备用硬盘为系统中所有的冗余RAID组共享.（如下图）

　　热插拔：HotSwap

　　在不影响系统的正常使用情况下，用正常的物理盘去替换RAID组中失效的硬盘。

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