3-1 图文并茂说明raid0,raid1, raid10, raid01, raid5等原理

简介

一、RAID 是什么？
RAID （ Redundant Array of Independent Disks ）即独立磁盘冗余阵列，简称为「磁盘阵列」，其实就是用多个独立的磁盘组成在一起形成一个大的磁盘系统，从而实现比单块磁盘更好的存储性能和更高的可靠性。

二、RAID 的作用？
磁盘阵列作用一：提供容错功能
普通的磁盘驱动器是无法提供容错功能的，而磁盘阵列可以通过数据校验提供容错功能，服务器会将数据写入多个磁盘，如果某个磁盘发生故障时,此时仍能保证信息的可用性，重要数据不会丢失，也不会耽误服务器的正常运转。

磁盘阵列作用二：提高传输速率
磁盘阵列将多个磁盘组成一个阵列，当作一个单一的磁盘使用，把数据已分段的形式存储到不同的硬盘之中，发生数据存取变动时，阵列中的相关磁盘一起工作,这就可以大幅的降低数据存储的时间，同时还能拥有更佳的空间和使用率。

三、常见RAID方案有哪些？
RAID0
RAID1
RAID5
RAID6
RAID10
RAID01

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RAID类型

RAID0

RAID 0又称为Stripe或Striping，它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID 0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能。

RAID0优缺点：

读写性能是所有RAID级别中最高的。

RAID 0的缺点是不提供数据冗余，因此一旦用户数据损坏，损坏的数据将无法得到恢复。RAID0运行时只要其中任一块硬盘出 现问题就会导致整个数据的故障。一般不建议企业用户单独使用。

RAID1

RAID 1通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据。当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能。RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的，但提供了很高的数据安全性和可用性。当一个磁盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据。

RAID1优缺点：
RAID 1通过硬盘数据镜像实现数据的冗余，保护数据安全，在两块盘上产生互为备份的数据，当原始数据繁忙时，可直接从镜 像备份中读取数据，因此RAID1可以提供读取性能。

RAID 1是硬盘中单位成本最高的，但提供了很高的数据安全性和可用性，当一个硬盘失效时，系统可以自动切换到镜像硬盘上读/写，并且不需要重组失效的数据。

RAID5

RAID 5是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 5具有和RAID0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，RAID5的磁盘空间利用率要比RAID 1高，存储成本相对较低，是目前运用较多的一种解决方案。

RAID5工作原理：

RAID5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，其中任意N-1块磁盘上都存储完整的数据，也就是说有相当于一块磁盘容量的空间用于存储奇偶校验信息。因此当RAID5的一个磁盘发生损坏后，不会影响数据的完整性，从而保证了数据安全。当损坏的磁盘被替换后，RAID还会自动利用剩下奇偶校验信息去重建此磁盘上的数据，来保持RAID5的高可靠性。

做raid 5阵列所有磁盘容量必须一样大，当容量不同时，会以最小的容量为准。最好硬盘转速一样，否则会影响性能，而且可用空间=磁盘数n-1，Raid 5 没有独立的奇偶校验盘，所有校验信息分散放在所有磁盘上， 只占用一个磁盘的容量。

RAID6

RAID6是在RAID5的基础上为了加强数据保护而设计的。可允许损坏2块硬盘。最少需要四颗或以上的硬盘才能使用的RAID 6模式，可以说是RAID 5模 式的加强版。RAID 6模式除了最少硬盘使用数与RAID 5模式不同外，在资料储存上，它会针对每一个要储存的档案来产生「两份」相对应的奇偶校 验信息，因此它可以在两颗硬盘同时故障时，在替换的两颗新硬盘里分别还原出原有的资料，来提供比RAID 5模式更高的资料储存安全性。

RAID6优缺点：
RAID6除了每块磁盘上都有同级数据XOR校验区以外，还有针对每个数据块的XOR校验区，这样的话，相当于每个数据块有两个校验保护措施，因此数据的冗余性更高了。

但是RAID6的这种设计也带来了很高的复杂度，虽然数据冗余性好，读取的效率也比较高，但是写数据的性能就很差。因此RAID6在实际环境中应用的比较少。

RAID10

RAID10也被称为镜象阵列条带。象RAID0一样，数据跨磁盘抽取；象RAID1一样，每个磁盘都有一个镜象磁盘, 所以RAID 10的另一种会说法是 RAID 0+1。RAID10提供100%的数据冗余，支持更大的卷尺寸，但价格也相对较高。对大多数只要求具有冗余度而不必考虑价格的应用来说，RAID10提供最好的性能。使用RAID10，可以获得更好的可靠性，因为即使两个物理驱动器发生故障（每个阵列中一个），数据仍然可以得到保护。RAID10需要4 + 2*N 个磁盘驱动器（N >=0)， 而且只能使用其中一半(或更小, 如果磁盘大小不一)的磁盘用量, 例如 4 个 250G 的硬盘使用RAID10 阵列， 实际容量是 500G。

RAID10实现原理：

Raid10其实结构非常简单，首先创建2个独立的Raid1，然后将这两个独立的Raid1组成一个Raid0，当往这个逻辑Raid中写数据时，数据被有序的写入两个Raid1中。磁盘1和磁盘2组成一个Raid1，磁盘3和磁盘4又组成另外一个Raid1;这两个Raid1组成了一个新的Raid0。如写在硬盘1上的数据1、3、5、7，写在硬盘2中则为数据1、3、5、7，硬盘中的数据为0、2、4、6，硬盘4中的数据则为0、2、4、6，因此数据在这四个硬盘上组合成Raid10，且具有raid0和raid1两者的特性。

虽然Raid10方案造成了50%的磁盘浪费，但是它提供了200%的速度和单磁盘损坏的数据安全性，并且当同时损坏的磁盘不在同一Raid1中，就能保证数据安全性。假如磁盘中的某一块盘坏了，整个逻辑磁盘仍能正常工作的。

当我们需要恢复RAID10中损坏的磁盘时，只需要更换新的硬盘，按照RAID10的工作原理来进行数据恢复，恢复数据过程中系统仍能正常工作。原先的数据会同步恢复到更换的硬盘中。

RAID01

RAID10是先做镜象，然后再做条带。
RAID01是先做条带，然后再做镜象。

RAID 01是指一个有些复杂的RAID阵列，其中阵列设置为RAID 1，但元素是RAID 0。这种设置为您提供了RAID 0（更快的速度）和RAID 1（更安全）的优势。从技术上讲，设置RAID 01比设置RAID 3、5 和 6 更容易。

RAID01优缺点：
作为嵌套RAID级别，RAID 01提供数据共享和复制；它支持跨阵列镜像数据。为了进一步解释这个RAID阵列，重要的是要注意RAID 01将多个磁盘条带化成组，并且仍然将它们镜像在一起。

但是，这里的问题是，当阵列中的一个驱动器停止工作时，一切都停止了，您将无法访问您的文件。

RAID对比图