常见的磁盘阵列（各类磁盘阵列全面详解）

独立磁盘冗余阵列(RAID)是独立磁盘冗余阵列的全称。

磁盘阵列是由许多廉价磁盘组成的巨大磁盘组。单个磁盘提供数据的额外效果用于提高整个磁盘系统的效率。使用这种技术，数据被分割成许多部分并存储在每个硬盘上。

利用ParityCheck概念，当阵列中的任意一个硬盘出现故障时，数据仍然可以被读出，当数据被重建时，数据将被重新计算并放入新的硬盘中。

相同的数据存储在多个硬盘的不同位置。通过将数据放在多个硬盘上(冗余)，I/O操作可以以平衡的方式重叠，从而提高性能。因为平均故障间隔时间(MTBF)被添加到多个硬盘上，所以存储冗余数据也增加了容错能力。

分类：

一个是外置磁盘阵列柜，一个是内置磁盘阵列卡，第三个是软件实现。

RAID的实施：

RAID 0，RAID 1，RAID2，RAID 3，RAID 4，RAID 5，RAID 6，RAID 7，RAID 01，RAID 10，RAID50，RAID 53 .

常见的有：RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 01、RAID 10。

原理分析：

RAID 0:

RAID 0又称分条或条带化，中文称为条带存储，代表了所有RAID级别中最高的存储性能。

原则：

它是将连续的数据分布到多个磁盘上进行访问。如果系统有数据请求，可以由多个磁盘并行执行，每个磁盘执行自己的一部分数据请求。这种对数据的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘的整体访问性能。

空间=总磁盘空间=100%

所需的磁盘数量 2。

读写性能=优秀=磁盘数量(n)*I/O速度=n*100%

块大小=每次写入的块大小=2的n次方=一般为2~512KB。

优势：

1、充分利用I/O总线性能，将其带宽和读写速度提高一倍。

2、充分利用磁盘空间，利用率100%。

缺点：

1、不提供数据冗余。

2、没有数据检验，无法保证数据的正确性。

3、存在单点故障。

应用场景：

1、对数据完整性要求不高的场景，如日志存储、个人娱乐等。

2、要求读写效率高，安全性要求低，如影像工作站。

架构图：

RAID 1:

RAID也叫镜像或镜像，中文叫镜像存储。在磁盘阵列中，RAID 1的单位成本最高，磁盘利用率最低，但它提供了很高的数据安全性和可用性。

原则：

由两个硬盘组成的RAID磁盘阵列的容量只等于一个硬盘的容量，因为另一个硬盘只作为数据镜子通过镜像实现数据冗余，成对的独立磁盘产生相互备份的数据。当原始数据繁忙时，可以直接从镜像副本读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能。当一个磁盘出现故障时，系统可以自动切换到镜像磁盘进行读写，而不需要重新组织故障数据。允许的最大错误是镜像中的单个磁盘故障。如果镜像中的两个磁盘出现故障，数据将会丢失。

空间=总磁盘空间/2=50%

所需的磁盘数量(n) 2*n

读取性能=优秀=I/O性能*n=200%

写性能=正常=I/O性能=100%

优势：

1、提供数据冗余和数据的双重存储。

2、提供良好的读取性能。

缺点：

1、无数据验证

2、低磁盘利用率和高成本

应用场景：

1、重要数据的存储，如数据存储字段

架构图：

RAID 2:

RAID 0的优化版本

原则：

每次读写都需要链接一整组磁盘，并提供了汉明码错误检查机制。编码后，数据被分割成独立的位，分别写入硬盘。因为数据中添加了纠错码，所以输出数据速率等于最慢驱动器组的数据速率。

磁盘空间磁盘总容量

所需的磁盘数量 3。

数据单位=字节

优势：

1、有数据验证机制。

2、磁盘寻道时间缩短

缺点：

1、目前应用场景不多，基本被淘汰。

2、高成本

应用场景：

图像处理或CAD/CAM工作站

架构图：

RAID 3:

类似于RAID 2，

原则：

采用了位交织(数据交织)技术，需要将数据位编码后分割到硬盘中，经过奇偶校验后再单独存储在一个硬盘中。但由于数据中的位分散在不同的硬盘上，即使要读取一小块数据，也可能需要所有的硬盘工作，所以这个规格更适合读取大量数据。

空间=n-1

所需磁盘数量n ^ 1

数据单位=字节

写入性能=平均水平

读取性能=良好

优势：

1、有数据验证机制。

缺点：

1、验证盘很容易成为整个系统的瓶颈。

应用场景：

1、写操作少读操作多的应用环境，如数据库、WEB服务器等。

2、适用于文件类型大、安全性要求高的应用，如文章编辑、硬盘播放器、大型数据库等。

架构图：

RAID 4:

类似于RAID 3

原则：

RAID4和RAID3非常相似，数据依次存储在多个硬盘上，奇偶校验码存储在独立的奇偶校验磁盘上。唯一不同的是，RAID3在数据分区上是逐位访问数据的，RAID4是以数据块为单位的。

空间=n-1

所需磁盘数量n ^ 1

写性能=差

读取性能=正常

数据单元=块(扇区)

优势：

1、块存储可以保证块的完整性。

2、有一个验证机制。

缺点：

1、写效率差，每次写都需要生成检查。

2、高硬盘损耗

应用场景：

对于数据安全性能高的环境，采用RAID3。

该体系结构与RAID 3一致：

RAID 5:

奇偶校验(XOR)，RAID 0和RAID 1之间的折衷。

原则：

数据块段中的条带存储。验证信息以交错的方式存储在所有数据盘上。对应于数据的奇偶校验信息存储在构成RAID5的每个磁盘上，奇偶校验信息和对应的数据存储在不同的磁盘上，其中任意N-1个磁盘存储完整的数据。

空间=n-1

所需的磁盘数量 3。

卓越的读写性能=磁盘数量(n)*I/O速度=n*100%

优势：

1、高读写性能

2、有一个验证机制。

3、磁盘空间的高利用率

缺点：

1、磁盘越多，安全性能越差。

应用场景：

高安全性，如财务、数据库、存储等。

架构图：

RAID 6:

与RAID 5相比，RAID 6增加了第二个独立的奇偶校验信息块。双重奇偶校验

原则：

两个独立的奇偶校验系统使用不同的算法，所以数据的可靠性非常高。即使两个磁盘同时出现故障，也不会影响数据的使用。但是RAID 6需要更多的磁盘空间分配给奇偶信息，写性能比RAID5差。

空间=n-2

所需的磁盘数量 4。

优势：

1、良好的随机读取性能

2、有一个验证机制。

缺点：

1、写入速度差异

2、高成本

应用场景：

对数据安全级别要求高的企业

架构图：

RAID 7:

RAID 7不是开放的RAID标准，而是Storage ComputerCorporation的专有硬件产品名称。这是一个完整的存储阵列。RAID有自己的实时操作系统来管理阵列。

原则：

1、物理上，RAID 7主要包括两部分：运行实时操作系统的控制器；二。多通道磁盘组。

2、逻辑上，RAID 7类似于RAID3和RAID4。磁盘分布在多个通道中，一个通道包含一组磁盘，验证磁盘可以分布在任何通道中。通道通过X总线连接。

3、异步IO。I/O操作和奇偶校验直接在缓存中完成。控制器负责将数据从缓存写入磁盘。

4、某些磁盘可以根据需要配置为热待机模式。

5、提供SNMP远程监控和管理功能。

优势：

1、性能好，IO延迟低。

缺点：

1、高成本

应用场景：

要求高存储性能，没有高端技术团队的公司。

架构图：

RAID 01:

RAID 0和RAID 1的组合

原则：

先做RAID 0再把RAID 0组合成RAID 1，具有两种RAID的特点。

空间=n/2=50%

4 所需磁盘数量 2*n

读写性能=RAID0

优势：

1、高IO性能

2、有数据冗余

3、无单点故障

缺点：

1、成本略高

2、安全性比RAID 10差

应用场景：

特别适用于需要访问大量数据，对数据安全要求严格的领域，如银行、金融、商超、仓库、各种档案管理等。

架构图：

RAID 10:

RAID 0和RAID 1的组合

原则：

先做RAID 1再把RAID 1组合成RAID 0，兼具两种RAID的特点，安全性能高。

空间=n/2=50%

4 所需磁盘数量 2*n

优势：

1、 RAID 10的读取性能将优于RAID01

2、高IO性能

3、有数据冗余

4、无单点故障

5、高安全性能

缺点：

1、成本略高

应用场景：

特别适用于需要访问大量数据，对数据安全要求严格的领域，如银行、金融、商超、仓库、各种档案管理等。

架构图：

RAID 50:

RAID50也称为镜像阵列条带。

原则：

先做RAID 5再把RAID 5组合成RAID 0，具有两种RAID的特点。

所需的磁盘数量 6。

RAID 53:

镜像条带阵列，其中硬盘中的一个条带是由3个以上RAID 5组组成的RAID 3硬盘阵列。

原则：

先做RAID 5再把RAID 5合并成RAID 3，具有两种RAID的特点。

所需磁盘数量 6 1