磁碟阵列 RAID (Redundant Array of Independent Disks)

Rambo

在计算机术语中，RAID（Redundant Array of Independent
Disks，独立磁盘冗余阵列；在台湾称为：磁碟阵列）的基本思想就是把多个相对便宜的硬碟组合起来，成为一个磁碟阵列组，
使性能达到甚至超过一个价格昂贵、容量巨大的硬碟。根据选择的版本不同，RAID比单颗硬碟有以下一个或多个方面的好处：增强资料整合度，增强容错功能，
增加处里量或容量。另外，磁碟阵列组对于电脑来说，
看起来就像一个单独的硬碟或逻辑存储单元。分为RAID-0，RAID-1，RAID-1E，RAID-5，RAID-6，RAID-10,
RAID-50。
简单来说，RAID把多个
硬碟
组合成为一个逻辑磁区，因此，
作业系统
只会把它当作一个硬碟。RAID常被用在
伺服器
电脑上，并且常使用完全相同的硬碟作为组合。由于硬碟价格的不断下降与RAID功能更加有效地与
主机板
整合，它也成为了玩家的一个选择，特别是需要大容量储存空间的工作，如：视讯与音讯制作。
最初的RAID分成了不同的等级，每种等级都有其理论上的优缺点。这些年来，出现了对于RAID观念不同的应用。
基本RAID分类

RAID 0

RAID 1

RAID 3

RAID 4

RAID 5

RAID 6
JBOD
在某些分类上，JBOD并不算是RAID的等级。只是将多个磁碟空间合并成一个大的逻辑磁碟,不具有错误备援机制。资料的存放机制是由
第一颗磁碟开始依序往后存放，即作业系统看到的是一个大磁碟(由许多小磁碟组成)。但如果磁碟损毁，则该颗硬碟上的所有资料将无法救回。若第一颗硬碟损
坏，通常无法作救援(因大部分档案系统将档案表存在磁碟前端，即第一颗)，失去档案表即失去一切资料。

RAID 0
将多个磁盘合并成一个大的磁盘，不具有冗余，并行I/O，速度最快。RAID
0亦称为带区集。它是将多个磁盘并列起来，成为一个大磁盘。在存放数据时，其将数据按磁盘的个数来进行分段，然后同时将这些数据写进这些盘中。
所以，在所有的级别中，RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0没有冗余功能，如果一个磁盘（物理）损坏，则所有的数据都会丢失。
理论上越多的磁盘效能就等于[单一磁盘效能]x[磁盘数]，但实际上受限于汇流排I/O瓶颈及其它因素的影响，RAID
效能会随边际递减，也就是说，假设一个磁盘的效能是50MB/秒，两个磁盘的RAID 0效能约96MB/秒，三个磁盘的RAID
0也许是130MB/秒而不是150MB/秒。所以，两个磁盘的RAID 0最能明显感受到效能的提升。

但如果是以软体方式来实作RAID,则磁碟的空间则不见得受限于此(例如Linux Software RAID),透过软体实作可以经由不同的组合而善用所有的磁碟空间。

RAID 1
两组以上的N个磁盘相互作镜像，速度没有提高，除非拥有相同资料的主盘与镜像同时损坏，否则最高可坏剩N个磁盘，可靠性最高。RAID
1就是镜像。其原理为在主硬盘上存放数据的同时也在镜像硬盘上写一样的数据。当主硬盘（物理）损坏时，镜像硬盘则代替主硬盘的工作。因为有镜像硬盘做数据
备份，所以RAID 1的数据安全性在所有的RAID级别上来说是最好的。但无论用多少磁盘做RAID 1，仅算一个磁盘的容量，
是所有RAID上磁盘利用率最低的一个级别。

RAID 2
这是RAID 0的改良版，以
汉明码
（
en:Hamming Code
）的方式将数据进行编码后分割为独立的位元，并将数据分别写入硬盘中。因为在数据中加入了错误修正码（ECC，Error Correction Code），所以数据整体的容量会比原始数据大一些，RAID2最少要三台磁碟机方能运作
RAID 3
采用Bit－interleaving(数据交错存储)技术,它需要通过编码再将数据位元分割后分别存在硬盘中，而将同位元检查后单独存在一个硬盘
中，但由于数据内的位元分散在不同的硬盘上，因此就算要读取一小段数据资料都可能需要所有的硬盘进行工作，所以这种规格比较适于读取大量数据时使用
RAID 4
　它与RAID 3不同的是它在分割时是以区块为单位分别存在硬盘中，但每次的数据存取都必须从同位元检查的那个硬盘中取出对应的同位元数据进行核对，由于过于频繁的使用，所以对硬盘的损耗可能会提高 (Block interleaving)
RAID 5
RAID Level 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。它使用的是Disk
Striping(硬盘分割)技术。RAID 5 至少需要三颗硬碟， RAID
5不对存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘
上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。 RAID 5可以理解为是RAID
0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID
5具有和RAID
0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID
5的磁盘空间利用率要比RAID 1高，存储成本相对较低廉。

RAID 6
同一阵列中容许两个硬碟同时失效(或是当一个失效后还来不及更换便有第二个失效)后.更换新硬碟时再由另两个正常硬碟将备份的资料建立在新的硬碟中.所以至少必须具备四或四个以上硬碟才能生效.
应用
在实际的应用上,RAID2~4并不存在,因为RAID5已经涵盖了所需的功能。因此RAID2~4目前只有在研究领域有实作,而在实际应用上则以RAID5或RAID6为主。
               
               
               

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