几种常见的RAID工作模式讨论

      本文主要讨论几种常见的RAID工作模式：RAID0，RAID1，RAID5，RAID10这四种，分析他们各自的优缺点。关于RAID的简介可以参考博客：http://blog.csdn.net/huang_tg/archive/2010/06/25/5693335.aspx

      一. RAID0又称为Stripe或Striping（分条）即Data Stripping数据分条技术。RAID0可以把多块硬盘连成一个容量更大的硬盘群，可以提高磁 盘的性能和吞吐量。RAID0没有冗余或错误修复能力，成本低，要求至少两个磁盘，一般只是在那些对数据安全性要求不高的情况下才被使用。

          1. 特点：

容错性：	没有	冗余类型：	没有
热备盘选项：	没有	读性能：	高
随机写性能：	高	连续写性能：	高
需要的磁盘数：	只需2个或2*N个（这里应该是多于两个硬盘都可以）	可用容量：	总的磁盘的容量
典型应用：	无故障的迅速读写，要求安全性不高，如图形工作站等。

             RAID0的缺点是不提供数据冗余，因此一旦用户数据损坏，损坏的数据将无法得到恢复。RAID0具有的特点，使其特别适用于对性能要求较高，而对数据安全不太在乎的领域，如图形工作站等。当然为了避免控制器的争用，最好是每一块磁盘都配置一个专门的磁盘控制器。

          2. RAID0工作方式：

             假设有一个三磁盘组成的RAID0，系统向三个磁盘组成的逻辑硬盘（RADI 0 磁盘组）发出的I/O数据请求被转化为3项操作，其中的每一项操作都对应于一块物理硬盘。所以过建立RAID0，原先顺序的数据请求被分散到所有的三块硬盘中同时执行。从理论上讲，三块硬盘的并行操作使同一时间内磁盘读写速度提升了3倍。 但由于总线带宽等多种因素的影响，实际的提升速率肯定会低于理论值，但是大量数据并行传输与串行传输比较，提速效果显著显然毋庸置疑。

      二. RAID1又称为Mirror或Mirroring（镜像）即磁盘镜像。把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上，在不影响性能情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上，具有很高的数据冗余能力，但磁盘利用率为50%，故成本最高，多用在保存关键性的重要数据的场合。RAID 1的操作方式是把用户写入硬盘的数据百分之百地自动复制到另外一个硬盘上。

          1. 特点：

容错性：	有	冗余类型：	镜像
热备盘选项：	没有	读性能：	高
随机写性能：	低	连续写性能：	低
需要的磁盘数：	只需2个或2*N个（这里应该是多于两个硬盘都可以）	可用容量：	总的磁盘的容量*1/2
典型应用：	系统安全性要求高，如服务器及数据库存储等。

             由于对存储的数据进行百分之百的备份，在所有RAID级别中，RAID 1提供最高的数据安全保障。同样，由于数据的百分之百备份，备份数据占了总存储空间的一半，因而Mirror（镜像）的磁盘空间利用率低，存储成本高。 Mirror虽不能提高存储性能，但由于其具有的高数据安全性，使其尤其适用于存放重要数据，如服务器和数据库存储等领域。

          2. RAID1工作方式：

             当读取数据时，系统先从RAID1的源盘读取数据，如果读取数据成功，则系统不去管备份盘上的数据；如果读取源盘数据失败，则系统自动转而读取备份盘 上的数据，不会造成用户工作任务的中断。当然，我们应当及时地更换损坏的硬盘并利用备份数据重新建立Mirror，避免备份盘在发生损坏时，造成不可挽回 的数据损失。RAID1的每一个磁盘都具有一个对应的镜像盘，任何时候数据都同步镜像，系统可以从一组镜像盘中的任何一个磁盘读取数据。磁盘所能使用的空间只有磁盘容量总和的一半，系统成本高。只要系统中任何一对镜像盘中至少有一块磁盘可以使用，甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时系统都可以正常运行。出现硬盘故障的RAID系统不再可靠，应当及时的更换损坏的硬盘，否则剩余的镜像盘也出现问题，那么整个系统就会崩溃。更换新盘后原有数据会需要很长时间同步镜像，外界对数据的访问不会受到影响，只是这时整个系统的性能有所下降。RAID1磁盘控制器的负载相当大，用多个磁盘控制器可以提高数据的安全性和可用性。

      三. RAID5可以理解为是RAID0和RAID1的折中方案，但没有完全使用RAID1的镜像理念，而是使用了“奇偶校验信息”来作为数据恢复的方式。RAID5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID5具有和RAID0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID1高，存储成本相对较低。

          1. 特点：

容错性：	有	冗余类型：	奇偶校验
热备盘选项：	有	读性能：	高
随机写性能：	低	连续写性能：	低
需要的磁盘数：	三个或更多	可用容量：	（n-1）/n*磁盘总容量  n为磁盘数
典型应用：	随机数据传输及安全性要求高，如金融，数据库，存储等。

             由于RAID5的这些特性，所以RAID5被广泛的应用在随机数据传输及安全性要求高的领域系统中，如金融、数据库、存储等。

          2. RAID5工作方式：

             RAID5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。以四个硬盘组成的RAID5为例，其数据存储方式为：3P+1D，Ap为A1，A2和A3的奇偶校验信息，其它以此类推。RAID5不对存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。

      四. RAID10也被称为镜象阵列条带。象RAID0一样，数据跨磁盘抽取；象RAID1一样，每个磁盘都有一个镜象磁盘。

          1. 特点：

容错性：	有	冗余类型：	镜像
热备盘选项：	有	读性能：	高
随机写性能：	高	连续写性能：	高
需要的磁盘数：	4+2*n （n>=0）	可用容量：	>1/2*磁盘总容量
典型应用：	随机数据传输及安全性要求高，如金融，数据库，存储等。

             RAID10提供100%的数据冗余，支持更大的卷尺寸，但价格也相对较高。对大多数只要求具有冗余度而不必考虑价格的应用来说，RAID10提供最好的性能。使用RAID10，可以获得更好的可靠性，因为即使两个物理驱动器发生故障（每个阵列中一个），数据仍然可以得到保护。RAID0和RAID1的组合还可以组成RAID01，从数据安全性的角度来说RAID10要优于RAID01，例如：

             raid 1+0

             A1=B1

             A2=B2

             A=A1+A2

             B=B1+B2

             当A1坏时，B1再坏整个RAID完蛋，几率为1/3

             raid 0+1

             A=A1+A2

             B=B1+B2

             A=B

             当A1坏时，A即坏但是同时B坏任何一块整个RAID都完蛋，几率为2/3

             所以1+0好于O+1

      五. RAID总结：

类型	读写性能	安全性	磁盘利用率	成本	应用方面
RAID0	最好（因并行性而提高）	最差（完全无安全保障）	最高（100%）	最低	个人用户
RAID1	读和单个磁盘无分别，写则要写两边	最高（提供数据的百分之百备份）	差（50%）	最高	适用于存放重要数据，如服务器和数据库存储等领域。
RAID5	读：RAID5＝RAID0（相近似的数据读取速度）  写：RAID5<对单个磁盘进行写入操作（多了一个奇偶校验信息写入）	RAID5	RAID5>RAID1	RAID5	是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。
RAID10	读：RAID10＝RAID0   写：RAID10＝RAID1	RAID10＝RAID1	RAID10＝RAID1（50%）	RAID10＝RAID1	集合了RAID0，RAID1的优点，但是空间上由于使用镜像，而不是类似RAID5的“奇偶校验信息”，磁盘利用率一样是50%