超详细各种RAID详细对比

一、简介
RAID是Redundant Array of Inexpensive Disks或Redundant Array of Independent Drives的缩写，廉价冗余磁盘阵列，是为了提高数据存储的性能和可靠性而开发的技术。RAID系统由多块硬盘组成，多块硬盘并行工作。硬盘可以包括硬盘或ssd，参数应一致。通过RAID配置，形成或提高性能、或提高可靠性、或提供逻辑盘空间大小的硬盘管理组合。
为实现不同的目的，通过多种方式进行配置形成不同的RAID级别，进行不同的工作机制。RAID级别可分为三类:标准、嵌套和非标准RAID级别。
标准RAID级别包括RAID 0-6。
RAID组分为RAID 10 (RAID 1+0)、RAID 01 (RAID 0+1)和RAID 50 (RAID 5+0)。
非标准RAID级别包括RAID 7、RAID 1E、RAID S等。
所有这些不同的RAID级别提供不同级别的性能和可靠性。

二、数据写入过程

当主机将一个待写入阵列RAID组中的数据发送到阵列时，阵列控制器将该数据保存在缓存中并立即报告主机该数据的写入工作已完成。

该数据写入到阵列硬盘的工作由阵列控制器完成，该数据可继续存放在Cache中直到Cache满，而且要为新数据腾出空间而必须刷新时或阵列需停机时，控制器会及时将该数据从Cache写入阵列硬盘中。这种缓存回写技术使得主机不必等待RAID校验计算过程的完成，即可处理下一个读写任务，增大了主机的读写效率。当主机命令将一个数据写入硬盘，则阵列控制器将该数据写入缓存最上面的位置，只有新数据才会被控制器按Write-Back Cache的方式最后写入硬盘。

• 1、RAID0

数据被分成从512字节到数兆字节的若干块后，再交替写到磁盘中。第1块被写到磁盘1中，第2块被写到磁盘2中，如此类推。当系统到达阵列中的最后一个磁盘时，就写到磁盘1的下一分段，如此下去。将I／O负载平均分配到所有的驱动器中。由于驱动器可以同时写或读，使得性能显著提高。理论I/O速度相当于单盘的N倍。

• 2、RAID1
  RAID 1可以由软件或硬件方式实现。所有数据都被写入两个独立的物理磁盘。磁盘本质上是彼此的镜像。如果一个磁盘出现故障，可以使用另一个磁盘来检索数据。读快写慢。

• 3、RAID5
  数据的奇偶校验信息并不是单独保存到某一块硬盘设备中，而是存储到除自身以外的其他每一块硬盘设备上，这样的好处是其中任何一设备损坏后不至于出现致命缺陷。实际上没有备份硬盘中的真实数据信息，而是当硬盘设备出现

问题后通过奇偶校验信息来尝试重建损坏的数据，这样的技术特性“妥协”地兼顾了硬盘设备的读写速度、数据安全性与存储成本问题。

• 4、RAID6
  RAID6 引入双重校验的概念，它可以保护阵列中同时出现两个磁盘失效时，阵列仍能够继续工作，不会发生数据丢失。 不仅要支持数据的恢复，还要支持校验数据的恢复， RAID6 思想最常见的实现方式是采用两个独立的校验算法，假设称为 P 和 Q ，校验数据可以分别存储在两个不同的校验盘上，或者分散存储在所有成员磁盘中。当两个磁盘同时失效时，即可通过求解两元方程来重建两个磁盘上的数据。
  它的成本要高于 RAID5 许多，写性能也较差，并有设计和实施非常复杂。因此， RAID6 很少得到实际应用，主要用于对数据安全等级要求非常高的场合。它一般是替代 RAID10 方案的经济性选择

• 5、RAID10

也就是RAID0+1，使用磁盘镜像和条带化的组合。数据通常先镜像，然后条带化。先条带化再镜像也可以完成相同的任务，但它的容错性不如前者。

如果在一个条带组中丢失驱动器，则必须从另一个条带组中访问数据，因为条带组没有奇偶性。RAID 1+0至少需要4个物理磁盘。

• 二、不同RAID级别比较
  每个RAID级别提供独特的性能和冗余组合，获得不同的速度和容错能力。在选择RAID级别时，需要考虑成本、可靠性、容量、性能等诸多因素。

等级	机制	硬盘数	容错	读性能	写性能	利用率	典型的应用
RAID 0	又称数据分块、数据条带化，通过在两个或多个硬盘(HDD或SSD)上平均分割数据，并分布在阵列的各个驱动器上。不能提供冗余，不能用于关键任务的情况。RAID 0的性能可以通过使用多个控制器进一步提高——每个硬盘一个控制器。由于优越的整体性能，RAID 0最适合以提高性能为主要驱动程序的应用程序。它非常适合非关键数据存储，因为高读写速度更重要。磁盘条带化最适合于大型应用程序，如图像修饰或视频编辑。然而，由于缺乏数据冗余，任何raid数据失败可能导致完全的数据丢失。单盘故障可能导致数据完全丢失。从理论上讲，其容量和数据传输率是单个硬盘的N倍。	2以上	没有一个	高	高	100%	高端工作站，数据记录，实时渲染，非常短暂的数据。RAID 0只适用于类似Video/Audio信号存储、临时文件的转储等对速度要求极其严格的特殊应用。
RAID 1	数据分别写入数据盘和镜像盘，存储两次。防止了数据丢失。但缺点是，RAID 1没有提供任何性能改进。如果一个驱动器出现故障，你需要关闭电脑电源更换故障驱动器	2以上偶数	单驱动失败	媒介	媒介	50%	操作系统，事务数据库，可用于关键存储和小型服务器。
RAID 5	数据是条带的，但不是重复的。在这里，奇偶校验数据分布在所有驱动器上，以便在需要时重建数据。可以承受单个阵列驱动器故障不丢失数据。数据可以在多个驱动器上同时读取或写入，即使一个驱动器故障，也可以从其他驱动器访问数据对所有数据的一致访问。这是一项复杂的技术RAID重建可能需要一天或更长时间，导致较低性能的奇偶校验开销。	3到16个	单驱动失败	低	低	67% - 94%	数据仓库，网络服务，归档
RAID 6	分别将奇偶校验数据写入两个硬盘，结合了块级条带和双分布式奇偶校验，RAID 6对所有硬盘的数据和奇偶校验信息进行条带化处理，冗余信息重复。写入速度可能比RAID 5慢。数据读取事务非常快，复杂的实现和重建数组可能需要很长时间。	4个以上	两个驱动器故障	低	低	50% - 88%(N-2)/N	数据归档、备份到磁盘、高可用性解决方案、大容量服务器
RAID 10	数据同时镜像和分条。	4以上	每个子阵列最多有1个硬盘故障	高	媒介	50%	快速数据库，文件服务器，应用服务器