几种常用RAID的特性

RAID 是英文Redundant Arrayof Independent Disks的缩写，翻译成中文意思是“独立磁盘冗余阵列”，有时也简称磁盘阵列（Disk Array）。 简单的说，RAID 是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。组成磁盘阵列的不同方式成为RAID 级别（RAID Levels）。数据备份的功能是在用户数据一旦发生损坏后，利用备份信息可以使损坏数据得以恢复，从而保障了用户数据的安全性。在用户看起来，组成的磁盘组就像是一个硬盘，用户可以对它进行分区，格式化等等。总之，对磁盘阵列的操作与单个硬盘一模一样。不同的是，磁盘阵列的存储速度要比单个硬盘高很多，而且可以提供自动数据备份 RAID 技术的两大特点：一是速度、二是安全，由于这两项优点，RAID 技术早期被应用于高级服务器中的SCSI接口的硬盘系统中，随着近年计算机技术的发展，ＰＣ机的CPU的速度已进入GHz 时代。IDE接口的硬盘也不甘落后，相继推出了ATA66和ATA100硬盘。这就使得RAID 技术被应用于中低档甚至个人ＰＣ机上成为可能。RAID 通常是由在硬盘阵列塔中的RAID 控制器或电脑中的RAID 卡来实现的。 RAID 技术经过不断的发展，现在已拥有了从 RAID 0 到 6 七种基本的RAID 级别。另外，还有一些基本RAID 级别的组合形式，如RAID 10（RAID 0与RAID 1的组合），RAID 50（RAID 0与RAID 5的组合）等。不同RAID 级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本。但我们最为常用的是RAID 0 、RAID 1 、RAID 5 、RAID 10 、RAID 50几个级别，下面会介绍这几种常用RAID的特性。
RAID0: Disk Stripping without parity 又称数据分块。即把数据分成诺干份相等大小的小块，并把它们写到阵列上不同的硬盘上，这种技术又称“Stripp”(即将数据条带化)，这种把数据分布在多个盘上，在读写时是以并行的方式对各硬盘同时进行操作。从理论上讲，其容量和数据传输率是单个硬盘的N倍。N为构成RAID 0的硬盘总数。RAID 0 I/O传输率较高，但平均故障时间只有单盘的N分之一，因此RAID 0可靠性最差。
RAID 0 并不是真正的RAID 结构，没有数据冗余，没有数据校验的磁盘陈列。实现RAID 0至少需要两块以上的硬盘，它将两块以上的硬盘合并成一块，数据连续地分割在每块盘上。因为带宽加倍，所以读/写速度加倍，但RAID 0在提高性能的同时，并没有提供数据保护功能，只要任何一块硬盘损坏就会丢失所有数据。因此RAID 0 不可应用于需要数据高可用性的关键领域。RAID 0具有的特点，使其特别适用于对性能要求较高，而对数据安全不太在乎的领域，如图形工作站等。对于个人用户，RAID 0也是提高硬盘存储性能的绝佳选择。

RAID 1: Disk Mirroring 又称镜像。即每个工作盘都有一个镜像盘，每次写数据时必须同时写入镜像盘，读数据时只从工作盘读出，一旦工作盘发生故障立即转入镜像盘，从镜像盘中读出数据，当更换故障盘后，数据可以重构，恢复工作盘正确数据。
RAID 1是将一个两块硬盘所构成RAID 磁盘阵列，其容量仅等于一块硬盘的容量，因为另一块只是当作数据“镜像”。RAID 1磁盘阵列显然是最可靠的一种阵列，因为它总是保持一份完整的数据备份。它的性能自然没有RAID 0磁盘阵列那样好，但其数据读取确实较单一硬盘来的快，因为数据会从两块硬盘中较快的一块中读出。RAID 1磁盘阵列的写入速度通常较慢，因为数据得分别写入两块硬盘中并做比较。RAID 1磁盘阵列一般支持“热交换”，就是说阵列中硬盘的移除或替换可以在系统运行时进行，无须中断退出系统。RAID 1磁盘阵列是十分安全的，不过也是较贵一种RAID 磁盘阵列解决方案，因为两块硬盘仅能提供一块硬盘的容量。RAID 1磁盘阵列主要用在数据安全性很高，而且要求能够快速恢复被破坏的数据的场合。如财政、金融等领域。

RAID 5: Striping with floating pariltydrive，是一种旋转奇偶校验独立存取的阵列方式，它与RAID 3，RAID 4不同的是没有固定的校验盘，而是按某种规则把奇偶校验信息均匀的分布在阵列所属的硬盘上，所以在每块硬盘上，既有数据信息也有校验信息。这一改变解决了争用校验盘的问题，使得在同一组内并发进行多个写操作。所以RAID 5即适用于大型数据操作，也适用于各种事务处理，它是一种快速、大容量和容错分布合理的磁盘阵列。当有N块阵列盘时，用户空间为N-1块盘容量。
RAID 5中，在一块硬盘发生故障后，RAID组从ONLINE变为DEGRADED方式，但I/O读写不受影响，知道故障盘恢复。但如果DEGRADED状态下，又有第二块盘故障，整个RAID 组数据将丢失。

RAID 10:RAID 1+0 也被称为RAID 10标准，实际是将RAID 0和RAID 1标准结合的产物，在连续地以位或字节为单位分割数据并且并行读/写多个磁盘的同时，为每一块磁盘作磁盘镜像进行冗余。它的优点是同时拥有RAID 0的超凡速度和RAID 1的数据高可靠性，但是CPU占用率同样也更高，而且磁盘的利用率比较低。由于利用了RAID 0极高的读写效率和RAID 1较高的数据保护、恢复能力，使RAID 10成为了一种性价比较高的等级，目前几乎所有的RAID控制卡都支持这一等级。但是，RAID 10对存储容量的利用率和RAID 1一样低，只有50%。因此，RAID10即高可靠性与高效磁盘结构它是一个带区结构加一个镜象结构，可以达到既高效又高速的目的，RAID 10能提供比RAID 5更好的性能。这种新结构的可扩充性不好，这种解决方案被广泛应用，使用此方案比较昂贵。

RAID 50:RAID50是RAID5与RAID0的结合。它具有RAID 5和RAID 0的共同特性。它由两组RAID 5磁盘组成（每组最少3个），每一组都使用了分布式奇偶位，而两组硬盘再组建成RAID 0，实现跨磁盘抽取数据。RAID 50提供可靠的数据存储和优秀的整体性能，并支持更大的卷尺寸。即使两个物理磁盘发生故障（每个阵列中一个），数据也可以顺利恢复过来。
RAID 50最少需要6个驱动器，它最适合需要高可靠性存储、高读取速度、高数据传输性能的应用。这些应用包括事务处理和有许多用户存取小文件的办公应用程序。 JBOD:JBOD是存储领域中一类重要的存储设备。 JBOD（Just a Bunch Of Disks，磁盘簇）是在一个底板上安装的带有多个磁盘驱动器的存储设备。通常又称为Span。和RAID阵列不同，JBOD没有前端逻辑来管理磁盘上的数据分布，相反，每个磁盘进行单独寻址，作为分开的存储资源，或者基于主机软件的一部分，或者是RAID组的一个适配器卡。JBOD 不是标准的RAID级别，它只是在近几年才被一些厂家提出，并被广泛采用。JBOD与RAID阵列相比较的优势在于它的低成本，可以将多个磁盘合并到共享电源和风扇的盒子里。市场上常见的JBOD经常安装在19英寸的机柜中，因此提供了一种经济的节省空间的配置存储方式。随着更高容量的磁盘驱动器投入市场，采用具有几个TB的磁盘建立JBOD配置成为可能。在JBOD的使用过程中，最主要的问题是JBOD在单独的磁盘出现故障的恢复能力，如果没有恰当的迂回能力，那么一个驱动器的故障就可能导致整个JBOD的失效。JBOD中的磁盘阵列有着严格的制冷系统和电源设施，这些都是容错的重要体现。电源、冷却系统、数据总线和其他部件的容错可以帮助数据存储系统挽回由于硬件损坏而引起的错误，但是不能帮助检查并修复错误。理论上，JBOD解决方案应该在管理状态通过向预警软件发送标准信息来告知管理人员目前数据的问题。由于JBOD一般在使用中都包含多个磁盘，因此总的存储容量十分巨大，而如果一个磁盘的故障就会造成整个设备中的故障，势必对系统是一个巨大风险。其中的一个解决办法是软件RAID。从主机端来看，采用软件RAID和JBOD的结合与硬件RAID在逻辑上没有任何区别，只是软件RAID会消耗一部分主机资源，而且与硬件RAID相比，无法到达高性能系统的苛刻要求。