常见的RAID磁盘阵列

Posted 2020-10-29

什么是RAID？
磁盘阵列的英文名称是Redundant Array of Independent Disks (RAID),即独立冗余磁盘阵列。RAID可以通过一些技术（软件或硬件）将多个硬盘整合成为一个较大的磁盘设备；而这个较大的磁盘可不止存储功能而已，它还具有数据保护的功能。

根据功能的不同，基本常见的可划分为以下几个等级（需使用相同容量与型号的硬盘来组成，效果最佳）：

1. RAID 0 （称为带区卷，性能最佳）
RAID 0技术把多块物理硬盘设备（至少两块）通过硬件或软件的方式串联在一起，组成一个大的卷组，并将数据一次写入到各个物理硬盘中。这样硬盘设备的读写性能会提升数倍，但是若任意一块硬盘发生故障将导致整个系统的数据都受到破坏。

2. RAID 1 （称为镜像卷，完整备份）
RAID 1技术把多块物理硬盘设备（至少两块）进行绑定，在写入数据时，是将数据同时写入到多块硬盘设备上（可以将其视为数据的镜像或备份）。当其中某一块硬盘发生故障后，一般会立即自动以热交换的方式来恢复数据的正常使用。
RAID1技术虽然十分注重数据的安全性，但是因为是在多块硬盘设备中写入了相同的数据，因此硬盘设备的利用率得以下降，从理论上来说，下图中硬盘空间的真实可用率只有50%，由三块硬盘设备组成的RAID1磁盘阵列的可用率只有33%左右。

3. RAID 5 （性能与数据备份的均衡考虑）
RAID 5技术把多块硬盘设备（至少三块）的数据奇偶校验信息保存到其他硬盘设备中。RAID 5磁盘阵列组中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；

4. RAID 10
RAID 10技术是RAID1+RAID0技术的一个组合体。如下图，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。由于RAID 10技术继承了RAID 0的高读写速度和RAID 1的数据安全性。

5. Spare Disk:预备磁盘的功能
当磁盘阵列的磁盘损毁时，就得要将坏掉的磁盘拔除，然后换一块新的磁盘。换成新磁盘并且顺利启动磁盘整理后，磁盘阵列就会开始主动重建（rebuild）原本坏掉的那块磁盘数据到新的硬盘上，然后你硬盘阵列上面的数据就复原了。这就是磁盘阵列的优点。不过，我们还是得要动手拔插硬盘，此时通常得要关机才能这么做。
为了让系统可以实时地在坏掉硬盘时主动重建，因此就需要预备磁盘的辅助。所谓的spare disk就是一块或多块没有包含在原本磁盘阵列等级中的磁盘，这块磁盘平时并不会被磁盘阵列所使用，当磁盘阵列有任何磁盘损毁时，则这块spare disk会被主动拉进磁盘阵列中，并将坏掉的那块硬盘移出磁盘阵列，然后立即重建数据系统。如果你的磁盘你阵列支持热插拔那就更完美了直接将坏掉的那块硬盘拔除换一块新的，再将那块新的设备成为spare disk，就完成了！

磁盘阵列的优点：
? 数据安全与可靠性：指的并非信息安全，而是当硬件（指磁盘）损毁时，数据是否还能够安全救援或使用；
? 读写性能：例如RAID0可以加强读写性能；
? 容量：可以让多块磁盘组合起来，故单一文件系统可以有相当大的容量。

RAID容错对比表