高階磁碟管理之RAID

一、RAID的原理基礎

RAID(Redundant Array of Independent Disks)是廉價磁碟冗餘陣列技術的英文縮寫，它的原理就是通過多個磁碟並行執行來提高整個計算機的I/O儲存效能。

RAID的評判標準有如下三個：

• ①速度：讀寫速度的提升

• ②磁碟使用率：多磁碟的空間使用率

• ③冗餘性： 能夠支援幾塊磁碟損壞而不丟失資料

所以，基於以上三個評判標準,RAID分為很多種類，稱之為RAID級別，現代RAID一共有7個級別，分別是RAID0~RAID6，但是常用的RAID級別主要是以下四種：

• ①RAID0：提高讀寫效能

• ②RAID1：提高讀寫效能、冗餘性

• ③RAID5：提高讀寫效能、冗餘性(允許1塊硬碟發生故障)

• ④RAID6：提高讀寫效能、冗餘性(執行2塊硬碟發生故障)

下面我們就基於RAID的三個評判標準來看看常用的這四個RAID級別各自的特點

1.RAID0

RAID的工作原理就是通過多塊硬碟並行執行來提高整個計算機的I/O儲存效能。所以如果是RAID0這個級別，我們至少需要2塊硬碟，在讀寫資料時，RAID0是通過將資料分開讀寫到多塊硬碟的方式來提高讀寫效能的。我們可以通過下圖來看看RAID0的工作原理

RAID0至少需要兩塊硬碟，當使用RAID0時，我們在讀寫資料的時候是將資料分開讀寫到多塊硬碟上，所以其讀寫速度是最快的，但是因為多塊硬碟上儲存了資料的一部分，所以當一塊硬碟發生損壞時，其整個RAID的資料也就損壞了。

• ①空間利用率：所有硬碟空間之和

• ②效能：所有硬碟讀寫速度之和

• ③冗餘能力：無

2.RAID1

RAID1也是至少需要2塊硬碟，在寫資料的時候就不同於RAID0了，RAID1在寫資料時會將資料複製到多塊硬碟上，即每塊硬碟都會儲存該資料的一個備份，在讀資料時，以提高冗餘性。讀的時候同時從多塊硬碟上讀取資料，以提高讀的效能。

• ①空間利用率：所有磁碟中最小的那塊(其實在使用RAID時，最好每塊硬碟的大小及型號都一樣)

• ②效能：讀效能是所有硬碟之和，寫效能有所減弱

• ③冗餘能力：只要有一塊硬碟正常，資料就正常

3.RAID5

RAID5至少需要3塊硬碟，RAID5與RAID0類似，讀寫資料的時候會將資料分布的讀寫到所有硬碟上。但是在寫資料的時候RAID5會對資料進行奇偶校驗運算，並將校驗資訊也儲存在了硬碟上，所以即使我們其中一塊硬碟發生了損壞，RAID5也能通過其他硬碟以及校驗資訊對資料進行恢復使用。但是如果2塊或者2塊以上的硬碟發生了損壞，整個資料也就損壞了。

• ①空間利用率：1-1/n

• ②效能：讀效能接近RAID0，寫效能相比RAID0要弱一些

• ③冗餘能力：可以接受1塊硬碟的損壞

4.RAID6

RAID6至少需要4塊硬碟，RAID6與RAID5相類似，讀寫資料的時候會將資料分布的讀寫到所有硬碟上。在寫資料的時候RAID5會對資料進行奇偶校驗運算，並將校驗資訊也儲存在了硬碟上，但是RAID6會比RAID5多儲存一份校驗資訊，所以RAID6的冗餘性比RAID5就有所提升，可以允許2塊硬碟發生損壞。

• ①空間利用率：1-2/n

• ②效能：讀效能接近RAID5，寫效能相比RAID5還要弱一些

• ③冗餘能力：可以接受2塊硬碟的損壞

以上四種RAID級別是我們最常用的四種級別，對於個人PC機來說，可能我們最需要提高的是硬碟儲存效能，所以基本上使用的是RAID0，其讀寫效能得到了最大的提高，但是其冗餘性為0，當硬碟發生損壞時，資料也就損壞了。而在生產環境下的伺服器，使用的最多是RAID5或者RAID6，其即提供了讀寫效能，也提供了冗餘性。RAID1通常會對於那些對資料準確性要求及其嚴格的場合才會使用。

我們來總結一下這4個常用的RAID級別各自的優缺點：

RAID的實現有兩種方式：軟體RAID和硬體RAID

①軟體RAID

通過系統功能或者RAID軟體來實現RAID，沒有獨立的硬體和介面，需要佔用一定的系統資源(CPU、硬碟介面速度)，並且受到作業系統穩定性的影響

②硬體RAID

通過獨立的RAID硬體卡實現，有些主機板整合了RAID硬體，有些需要購買獨立的RAID硬體卡，硬體RAID實現不需要占用其他硬體資源，穩定性和速度都比軟體RAID要強，所以對於伺服器來說，最好是使用硬體RAID來提高計算機的效能