关于独立磁盘冗余阵列RAID

  为了提高运行速率，CPU频率不断提高，但由于发热问题已达到瓶颈，从而导致开发产商转而研究多核处理器，从并行方面提高运行速率；

  同样地，为了提高对磁盘的读取速率，磁盘阵列出现了。通过多个磁盘，多个独立的I/O请求可以并行地进行处理，只要他们所需的数据驻留在不同的磁盘中。此外，如果要访问的数据块分布在多个磁盘上，I/O请求也可以并行地执行。

  但是磁盘阵列的安全性是一个问题：如果阵列中的某个磁盘损坏，则整个盘区的数据都将永久丢失，这样的损失是巨大的，对此，RAID7级方案（0-6）出现了。这里只介绍RAID0、RAID1、RAID4、RAID5、RAID6。对其他方案感兴趣的可以自己查阅有关资料。

RAID0（无冗余）：把数据分块，一次放入多个磁盘中，没有冗余，存储速率高，磁盘利用率为100%，不允许出错。简单地说，RAID0就是磁盘的并行化。

RAID 0

RAID1（镜像）：磁盘并行化后对数据进行成对备份，有效数据只占50%。

RAID 1

RAID4（块奇偶校验）：对每个有效数据磁盘中相应的条带计算一个逐位奇偶校验，奇偶校验位保存在奇偶校验磁盘相应的条带中。也即前几个数据磁盘储存有效数据，最后一个磁盘储存前面的所有磁盘的异或值，利用异或运算的性质（参与运算的n个数字（包括结果值），知道任意n-1个可以计算出未知的哪一个），可以在某个磁盘数据丢失时恢复数据，磁盘利用率为(n-1)/n，只容许一个盘出错。但奇偶校验磁盘的存在对写入少量数据时会产生额外的开销：既要修改有效数据所在的磁盘，也要修改奇偶校验磁盘的数据。对此有一些技巧，但对小写数据的处理研究还在进行中：

        如果有7个磁盘组成一个并行磁盘阵列，前6个1-6储存有效数据，第7个磁盘P(1-6)储存异或结果，则有：

        1⊕2⊕3⊕4⊕5⊕6=P(1-6)

        2⊕3⊕4⊕5⊕6=P(1-6)⊕1

        1'⊕2⊕3⊕4⊕5⊕6=P(1-6)'

        所以数据更新后的奇偶校验位P(1-6)'=1'⊕1⊕P(1-6)

RAID 4

RAID5（块分布奇偶校验）：组织形式类似RAID4，但与RAID4相比，校验值随机分配在所有磁盘中，利用率为(n-1)/n，只容许一个盘出错，但能较好地做到负载均衡，避免RAID4中一个奇偶校验磁盘潜在的I/O瓶颈问题。

RAID 5

RAID6（双重冗余）：采用两种不同的奇偶校验计算并保存在不同磁盘的不同块中，利用率为(n-2)/n，容许2个盘出现错误，但是会有较严重的写性能损失，因为每次写操作除了影响相应的数据块外还会影响两个校验块。读性能与RAID5相当。

RAID 6

最后附上数据布局的动画展示：www.acnc.com/raid