RAID的基本原理

Posted 2020-07-02

    RAID（Redundant Array of Independent Disks）表示独立磁盘冗余阵列。简单地说，它是一种由多块独立的硬盘按一定的方式组合起来的阵列，可以使用小的便宜的磁盘代替大的昂贵磁盘。RAID按照组合方式的不同可以分为不同的等级，但是这些级别没有优劣之分仅仅代表着不同的组合方式。

    常见的组合方式有RAID0（条带），RAID1(镜像)，RAID5，（轮流校验码），RAID0+1（条带+镜像），RAID1+0（镜像+条带），JBOD（磁盘组）。下面对这几种常用的方式展开介绍。

    RAID0，又称为条带技术（stripe），在所有RAID中存储新能最高。它的原理是：把连续的数据分到多个磁盘上存取。当有数据请求时，可以被多个磁盘并行执行；当有数据写入时，数据等量的放到各个磁盘中。下图为RAID0的结构，但是由于RAID0没有提供冗余措施，因此当有一个磁盘失效时就会影响整个数据。其性能表现为：

    性能: 读和写提升；冗余能力（容错能力）: 无；空间利用率：nS；至少2块盘

    RAID1，又称为镜像技术或者完全备份（Mirror），在所有RAID中，数据的安全保障性最高。它的原理是：把所有的数据自动复制到另一块硬盘上，当有数据读取时，可以从两块硬盘同时读取数据，因此性能得以提升；当有数据写入时，相同的数据会存放到所有盘上，因此写入时间可能比较长。下图为RAID1的结构，其性能表现为：

     性能：写性能下降，读性能提升；冗余能力：有；空间利用率：1/2；至少2块盘。

 

    RAID5，数据轮循校验，其不对数据进行备份，而是把数据和相应的校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘之中，当RAID5的一块磁盘数据发生损坏，可以利用剩下的数据和相应的校验信息去恢复被损坏的数据。下图所示，第一层数据使用了磁盘5存储相应数据和相应的校验信息，第二层使用了磁盘4存储相应数据和相应的校验信息。依次轮流执行。其性能表现为：

    性能：读，写提升；冗余能力：有；空间利用率：(n-1)/n；至少需要3块

    RAID0+1是RAID0和RAID1的组合形式，也称为RAID01，其原理是：磁盘组内部成员镜像，然后磁盘组之间再做条带化。下图为RAID01的结构，可以发现，只有当磁盘组内部成员全都损坏时，才有可能发生数据的损失，当盘组织间的磁盘损坏，不会造成数据的丢失。其性能表现为：

     性能：读、写提升；冗余能力：有；空间利用率：1/2；至少需要4块

    RAID1+0也是RAID0和RAID1的组合形式，也称为RAID10，其原理是：磁盘组内部成员条带化，然后磁盘组之间镜像处理。下图为RAID10的结构，可以发现，当某一磁盘组全部损坏时也不会引起数据的损失，只有当磁盘组之间存储相同数据的磁盘损坏才会引起数据的损失。其性能表现为：

     性能：读、写提升；冗余能力：有；空间利用率：1/2；至少需要4块

    JBOD又称为磁盘簇（Just a Bunch Of Disks），其原理是辑上把几个物理磁盘一个接一个串联到一起，从而提供一个大的逻辑磁盘。下图可以看做是JBOD结构,为对应用程序看来其应用的是一块大的磁盘，性能表现为

    性能：无提升；冗余能力：无；空间利用率：100%；至少需要2块

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