【服务器】RAID（独立磁盘冗余阵列）

一、RAID的介绍

• 独立硬盘冗余阵列，旧称廉价磁盘冗余阵列（RAID， Redundant Array of Inexpensive Disks），简称磁盘阵列。利用虚拟化存储技术把多个硬盘组合起来，成为一个或多个硬盘阵列组，目的为提升性能或减少冗余，或是两者同时提升。
  简单来说，RAID把多个硬盘组合成为一个逻辑硬盘，因此，操作系统只会把它当作一个实体硬盘
• 常用的RAID级别：
  RAID0、RAID1、RAID5、RAID6、RAID1+0等。
  RAID技术主要有以下三个基本功能：
  通过对磁盘上的数据进行条带化，实现对数据成块存取，减少磁盘的机械寻道时间，提高了数据存取速度。
  通过对一个阵列中的几块磁盘同时读取，减少了磁盘的机械寻道时间，提高数据存取速度。
  通过镜像或者存储奇偶校验信息的方式，实现了对数据的冗余保护。
• RAID实现的方式
  外接式磁盘阵列：通过扩展卡提供适配能力
  内接式RAID：主板集成RAID控制器，安装OS前在BIOS里配置
  软件RAID：通过OS实现，比如：群晖的NAS
  1-1 RAID存储方式#
  分块：将一个分区分成多个大小相等的、地址相邻的块，它是组成条带的元素
  条带：同一磁盘阵列中的多个磁盘驱动器上的相同“位置”（或者说相同编号）的分块
  1-2 RAID逻辑卷#
  我们常常将一块硬盘分成两个C盘和D盘（windows系统），这里的C盘和D盘就是逻辑卷，此处反过来，将多块硬盘虚拟成一块逻辑盘。

二、RAID的分类#

2-1 RAID 0

没有容错设计的条带硬盘阵列，以条带形式将RAID组的数据均匀分布在各个硬盘中。

优点：追求最大容量（将多个物理硬盘虚拟成一个逻辑磁盘）、读写速度，实现成本低。

缺点：RAID 0没有提供冗余或错误修复能力

总结：“Radi0一时爽，数据火葬场”

2-2 RAID 1#

RAID 1又称磁盘镜像，数据同时一致写到主硬盘和镜像硬盘。所以磁盘利用率只有50%。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,当一块硬盘失效时，系统会忽略该硬盘，转而使用剩余的镜像盘读写数据，具备很好的磁盘冗余能力

优点：追求最大安全性

缺点：磁盘利用率低，成本高

2-3 RAID 3

带有校验的并行数据传输阵列，数据条带化分布在数据盘中，同时使用专用校验硬盘存放校验数据

注意：有效容量 RAID 3=（N-1）*单块硬盘大小，其中N为硬盘总数量。

2-4 RAID 5

与RAID 3机制类似，但校验数据均匀分布在各数据硬盘上，RAID成员硬盘上同时保存数据和校验信息，数据块和对应的校验信息保存在不同硬盘上。RAID 5是最常用的RAID方式之一

RAID5的读出效率很高，写入效率一般，块式的集体访问效率不错。因为奇偶校验码在不同的磁盘上，所以提高了可靠性。但是它对数据传输的并行性解决不好，而且控制器的设计也相当困难。

可靠性高，允许坏1块盘，不影响所有数据。
可用容量：N-1。磁盘利用率（N-1）/N。
RAID-5 是一种将存储性能、数据安全、存储成本兼顾的方案。是目前使用的最多的一种方式。
组建RAID 5最少3块盘，允许坏一块盘。

说明：P为奇偶校验校验和相应的数据
优点：兼顾到存储性能、数据安全和存储成本。

2-5 RAID 6

RAID 6技术是在RAID 5基础上，为了进一步加强数据保护而设计的一种RAID方式，实际上是一种扩展RAID 5等级。校验盘分为：横向校验盘和斜向校验盘

优点：快速的读取性能，数据冗余性好，更高的容错能力

缺点：很慢的写入速度，RAID控制器在设计上更加复杂，成本更高，因此RAID6在实际环境中应用的比较少

2-6 RAID 10(先做镜像，再做条带化)

将镜像和条带进行两级组合的RAID级别，第一级是RAID 1，第二级为RAID 0
RAID 10技术需要至少四块硬盘来组建，其中先分别两两制作成RAID 1磁盘阵列，以保证数据的安全性；然后再对两个RAID 1磁盘阵列实施RAID 0技术，进一步提高硬盘设备的读写速度。这样子从理论上讲，只要坏的不是同一组中的所有硬盘，那么最多可以损坏50%的硬盘设备而不丢失数据。RAID 10技术继承了RAID 0的高读写速度和RAID 1的数据安全性。

RAID 10也是一种应用广泛的RAID级别，磁盘利用率50%

优点：同时拥有RAID 0的超凡速度和RAID 1的数据高可靠性
缺点：CPU占用率高，而且磁盘的利用率比较低，这种新结构的可扩充性不好，成本高

2-7 RAID 01（先做条带，再做镜像）

N（偶数，N≥4）块盘先组合成一个RAID0，再组成一个RAID1。
读写性能与RAID 1+0相同；
由于RAID 0+1时，先做RAID 0，没有数据备份，因此数据可靠性来说比RAID 1+0要更差。 实际使用较少

2-8 RAID比较

三、磁盘阵列卡

阵列卡是用来实现RAID功能的板卡，通常是由I/O处理器、硬盘控制器、硬盘连接器和缓存等一系列组件构成的。

不同的RAID卡支持的RAID功能不同：
例如支持RAID0、RAID1、 RAID5、 RAID10等

四、RAID卡的接口类型：

IDE接口、SCSI接口、SATA接口、SAS接口
阵列卡的缓存
缓存(Cache)是RAID卡与外部总线交换数据的场所,RAID卡先将数据传送到缓存，再由缓存和外边数据总线交换数据。
缓存的大小与速度是直接关系到RAID卡的实际传输速度的重要因素，大缓存可以提高命中率
不同的RAID卡出厂时配备的内存容量不同，一般为几兆到数百兆容量不等

五、RAID热备盘

作用：相当于是在 raid里面再做一个备份，比如说本来Raid里面是只允许坏一个盘的情况下系统和数据依然正常运行，但是坏两个就不行了，但是加了热备之后就可以同时坏两个盘都没问题，就多了个保险。

原理：热备盘相当于帮Raid阵列多做多个备份，如果Raid陈列里其中一个盘坏了，这个热备盘就会顶替Raid里的那个坏盘，同时利用异或校验算法，把坏盘上面的数据原样做出来并存储在热备盘中。这样一来就等于Raid没受到损坏，然再找个一个同样的盘把坏盘替换掉，Raid和热备盘的状态又正常了。

配置磁盘阵列常见的命令：后续补充