磁盘阵列(RAID) 级别

一、RAID 0

RAID 0是最先出现的RAID模式，即Data Stripping数据分条技术。RAID 0是组建磁盘阵列中最简单的一种形式，只须要2块以上的硬盘便可，成本低，能够提升整个磁盘的性能和吞吐量。RAID 0没有提供冗余或错误修复能力，但实现成本是最低的。

RAID 0示意图

RAID 0最简单的实现方式就是把N块一样的硬盘用硬件的形式经过智能磁盘控制器或用操做系统中的磁盘驱动程序以软件的方式串联在一块儿建立一个大的卷集。在使用中电脑数据依次写入到各块硬盘中，它的最大优势就是能够整倍的提升硬盘的容量。如使用了三块80GB的硬盘组建成RAID 0模式，那么磁盘容量就会是240GB。其速度方面，各单独一块硬盘的速度彻底相同。最大的缺点在于任何一块硬盘出现故障，整个系统将会受到破坏，可靠性仅为单独一块硬盘的1/N。

为了解决这一问题，便出现了RAID 0的另外一种模式。即在N块硬盘上选择合理的带区来建立带区集。其原理就是将原先顺序写入的数据被分散到全部的四块硬盘中同时进行读写。四块硬盘的并行操做使同一时间内磁盘读写的速度提高了4倍。

在建立带区集时，合理的选择带区的大小很是重要。若是带区过大，可能一块磁盘上的带区空间就能够知足大部分的I/O操做，使数据的读写仍然只局限在少数的1、两块硬盘上，不能充分的发挥出并行操做的优点。另外一方面，若是带区太小，任何I/O指令均可能引起大量的读写操做，占用过多的控制器总线带宽。所以，在建立带区集时，咱们应当根据实际应用的须要，慎重的选择带区的大小。

带区集虽然能够把数据均匀的分配到全部的磁盘上进行读写。但若是咱们把全部的硬盘都链接到一个控制器上的话，可能会带来潜在的危害。这是由于当咱们频繁进行读写操做时，很容易使控制器或总线的负荷 超载。为了不出现上述问题，建议用户可使用多个磁盘控制器。最好解决方法仍是为每一块硬盘都配备一个专门的磁盘控制器。

虽然RAID 0能够提供更多的空间和更好的性能，可是整个系统是很是不可靠的，若是出现故障，没法进行任何补救。因此，RAID 0通常只是在那些对数据安全性要求不高的状况下才被人们使用。[1] 

二、RAID 1

RA

RAID 1示意图

ID 1称为磁盘镜像，原理是把一个磁盘的数据镜像到另外一个磁盘上，也就是说数据在写入一块磁盘的同时，会在另外一块闲置的磁盘上生成镜像文件，在不影响性能状况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上，只要系统中任何一对镜像盘中至少有一块磁盘可使用，甚至能够在一半数量的硬盘出现问题时系统均可以正常运行,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，具有很好的磁盘冗余能力。虽然这样对数据来说绝对安全，可是成本也会明显增长，磁盘利用率为50%，以四块80GB容量的硬盘来说，可利用的磁盘空间仅为160GB。另外，出现硬盘故障的RAID系统再也不可靠，应当及时的更换损坏的硬盘，不然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须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降低。所以，RAID 1多用在保存关键性的重要数据的场合。

RAID 1主要是经过二次读写实现磁盘镜像，因此磁盘控制器的负载也至关大，尤为是在须要频繁写入数据的环境中。为了不出现性能瓶颈，使用多个磁盘控制器就显得颇有必要。

三、RAID0+1

从RA

RAID0+1示意图

ID 0+1名称上咱们即可以看出是RAID0与RAID1的结合体。在咱们单独使用RAID 1也会出现相似单独使用RAID 0那样的问题，即在同一时间内只能向一块磁盘写入数据，不能充分利用全部的资源。为了解决这一问题，咱们能够在磁盘镜像中创建带区集。由于这种配置方式综合了带区集和镜像的优点，因此被称为RAID 0+1。把RAID0和RAID1技术结合起来，数据除分布在多个盘上外，每一个盘都有其物理镜像盘，提供全冗余能力，容许一个如下磁盘故障，而不影响数据可用性，并具备快速读/写能力。RAID0+1要在磁盘镜像中创建带区集至少4个硬盘。

四、RAID: LSI MegaRAID、Nytro和Syncro

MegaRAID、Nytro和Syncro都是LSI 针对RAID而推出的解决方案，而且一直在创造更新。

LSI MegaRAID的主要定位是保护数据，经过高性能、高可靠的RAID控制器功能，为数据提供高级别的保护。LSI MegaRAID在业界有口皆碑。

LSI Nytro的主要定位是数据加速，它充分利用当今备受追捧的闪存技术，极大地提升数据I/O速度。LSI Nytro包括三个系列：LSI Nytro WarpDrive加速卡、LSI Nytro XD 应用加速存储解决方案和LSI Nytro MegaRAID 应用加速卡。Nytro MegaRAID主要用于DAS环境，Nytro WarpDrive加速卡主要用于SAN和NAS环境，Nytro XD解决方案由Nytro WarpDrive加速卡和Nytro XD 智能高速缓存软件两部分构成。

LSI Syncro的定位主要用于数据共享，提升系统的可用性、可扩展性，下降成本。

LSI经过MegaRAID提供基本的可靠性保障;经过Nytro实现加速;经过Syncro突破容量瓶颈，让价格低廉的存储解决方案能够大规模扩展，而且进一步提升可靠性。

五、RAID2：带海明码校验
　　从概念上讲，RAID 2 同RAID 3相似， 二者都是将数据条块化分布于不一样的硬盘上， 条块单位为位或字节。然而RAID 2 使用必定的编码技术来提供错误检查及恢复。这种编码技术须要多个磁盘存放检查及恢复信息，使得RAID 2技术实施更复杂。所以,在商业环境中不多使用。下图左边的各个磁盘上是数据的各个位，由一个数据不一样的位运算获得的海明校验码能够保存另外一组磁盘上。因为海明码的特色，它能够在数据发生错误的状况下将错误校订，以保证输出的正确。它的数据传送速率至关高，若是但愿达到比较理想的速度，那最好提升保存校验码ECC码的硬盘，对于控制器的设计来讲，它又比RAID3，4或5要简单。没有免费的午饭，这里也同样，要利用海明码，必需要付出数据冗余的代价。输出数据的速率与驱动器组中速度最慢的相等。
　　6 、RAID3：带奇偶校验码的并行传送
　　这种校验码与RAID2不一样，只能查错不能纠错。它访问数据时一次处理一个带区，这样能够提升读取和写入速度。校验码在写入数据时产生并保存在另外一个磁盘上。须要实现时用户必需要有三个以上的驱动器，写入速率与读出速率都很高，由于校验位比较少，所以计算时间相对而言比较少。用软件实现RAID控制将是十分困难的，控制器的实现也不是很容易。它主要用于图形（包括动画）等要求吞吐率比较高的场合。不一样于RAID 2，RAID 3使用单块磁盘存放奇偶校验信息。若是一块磁盘失效，奇偶盘及其余数据盘能够从新产生数据。 若是奇偶盘失效，则不影响数据使用。RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据，奇偶盘会成为写操做的瓶颈。
　　七、RAID4：带奇偶校验码的独立磁盘结构
　　RAID4和RAID3很象，不一样的是，它对数据的访问是按数据块进行的，也就是按磁盘进行的，每次是一个盘。在图上能够这么看，RAID3是一次一横条，而RAID4一次一竖条。它的特色和RAID3也挺象，不过在失败恢复时，它的难度可要比RAID3大得多了，控制器的设计难度也要大许多，并且访问数据的效率不怎么好。
　　八、RAID5：分布式奇偶校验的独立磁盘结构
　　从它的示意图上能够看到，它的奇偶校验码存在于全部磁盘上，其中的p0表明第0带区的奇偶校验值，其它的意思也相同。RAID5的读出效率很高，写入效率通常，块式的集体访问效率不错。由于奇偶校验码在不一样的磁盘上，因此提升了可靠性。可是它对数据传输的并行性解决很差，并且控制器的设计也至关困难。RAID 3 与RAID 5相比，重要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输，需涉及到全部的阵列盘。而对于RAID 5来讲，大部分数据传输只对一块磁盘操做，可进行并行操做。在RAID 5中有“写损失”，即每一次写操做，将产生四个实际的读/写操做，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。
　　九、RAID6：带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构
　　名字很长，可是若是看到图，你们马上会明白是为何，请注意p0表明第0带区的奇偶校验值，而pA表明数据块A的奇偶校验值。它是对RAID5的扩展，主要是用于要求数据绝对不能出错的场合。固然了，因为引入了第二种奇偶校验值，因此须要N+2个磁盘，同时对控制器的设计变得十分复杂，写入速度也很差，用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多，形成了没必要须的负载。我想除了军队没有人用得起这种东西。
　　十、RAID7：优化的高速数据传送磁盘结构
　　RAID7全部的I/O传送均是同步进行的，能够分别控制，这样提升了系统的并行性，提升系统访问数据的速度；每一个磁盘都带有高速缓冲存储器，实时操做系统可使用任何实时操做芯片，达到不一样实时系统的须要。容许使用SNMP协议进行管理和监视，能够对校验区指定独立的传送信道以提升效率。能够链接多台主机，由于加入高速缓冲存储器，当多用户访问系统时，访问时间几乎接近于0。因为采用并行结构，所以数据访问效率大大提升。须要注意的是它引入了一个高速缓冲存储器，这有利有弊，由于一旦系统断电，在高速缓冲存储器内的数据就会所有丢失，所以须要和UPS一块儿工做。固然了，这么快的东西，价格也很是昂贵。
　　十一、RAID10：高可靠性与高效磁盘结构
　　这种结构无非是一个带区结构加一个镜象结构，由于两种结构各有优缺点，所以能够相互补充，达到既高效又高速的目的。你们能够结合两种结构的优势和缺点来理解这种新结构。这种新结构的价格高，可扩充性很差。主要用于数据容量不大，但要求速度和差错控制的数据库中。
　　十二、RAID53：高效数据传送磁盘结构　　越到后面的结构就是对前面结构的一种重复和再利用，这种结构就是RAID3和带区结构的统一，所以它速度比较快，也有容错功能。但价格十分高，不易于实现。这是由于全部的数据必须通过带区和按位存储两种方法，在考虑到效率的状况下，要求这些磁盘同步真是不容易。