RAID 技术介绍

 独立硬盘冗余阵列（RAID, Redundant Array
of Independent Disks），旧称廉价磁盘冗余阵列（Redundant Array
of Inexpensive Disks），简称磁盘阵列。其基本思想就是把多个相对便宜的硬盘组合起来，成为一个硬盘阵列组，使性能达到甚至超过一个价格昂贵、容量巨大的硬盘。根据选择的版本不同，RAID比单颗硬盘有以下一个或多个方面的好处：增强数据集成度，增强容错功能，增加处理量或容量。另外，磁盘阵列对于电脑来说，看起来就像一个单独的硬盘或逻辑存储单元。分为RAID-0，RAID-1，RAID-1E，RAID-5，RAID-6，RAID-7，RAID-10，RAID-50，RAID-60。

简单来说，RAID把多个硬盘组合成为一个逻辑扇区，因此，操作系统只会把它当作一个硬盘。RAID常被用在服务器电脑上，并且常使用完全相同的硬盘作为组合。由于硬盘价格的不断下降与RAID功能更加有效地与主板集成，它也成为玩家的一个选择，特别是需要大容量存储空间的工作，如：视频与音频制作。

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，不同的等级在两个目标间获取平衡，分别是增加数据可靠性以及增加存储器（群）读写性能。这些年来，出现了对于RAID观念不同的应用。

    磁碟陣列其樣式有三種:一是外接式磁碟陣列櫃、二是內接式磁碟陣列卡，三是利用軟體來模擬。外接式磁碟陣列櫃最常被使用大型伺服器上，具可熱抽換(Hot Swap)的特性，不過這類產品的價格都很貴。內接式磁碟陣列卡，因為價格便宜，但需要較高的安裝技術，適合技術人員使用****作。另外利用軟體模擬的方式，由於會拖累機器的速度，不適合大資料流量的伺服器。

磁碟陣列有那些優點：

１.傳輸速率快

２.儲存容量可提升

３.提升I/O每秒的數量

４.增加資料安全性及穩定性

５.大量資料快速及簡易管理

６.增加可用運時間，減少維護

各階層磁碟陣列(RAID)介紹：

磁碟陣列是由2個以上的硬碟，模擬一個邏輯硬碟出現在系統中；使用磁碟陣列控制器以達成其存在，利用不同陣列形式，模擬各種層級。現在我們先來了解磁碟陣列(RAID)到底有幾種模式，一般最常提到及應用的RAID層級分為０、１、０＋１、３及５。另外還有一些極少用到的RAID
４及RAID ６在此我們就不提它了。

以下就是各個階層的介紹：

RAID 0：Striping/Span (切分/延展)

RAID 1：Mirroring (磁碟鏡射)

RAID 0+1：Mirror + Striping (磁碟鏡射+切分/延展)

RAID 3：Parallel with Parity (平行同位元檢查)

RAID 5：Striping with Rotating Parity (切分/延展+輪轉同位元)

RAID
0：Striping/Span (切分/延展)
RAID 0，它是將資料儲存在2個以上的硬碟機，其將全部磁碟機的儲存容量合併，藉由將資料切分到全部的磁碟機上，進行平行讀寫，而達到提高效能增加容量。
例如：假設有2顆硬碟都為20G 
RAID 0 的結果為 在系統內看到一顆硬碟容量就為 20+20=40G
但是RAID 0缺點是完全沒有容錯能力，只要有一個磁碟故障，就會導致陣列磁碟的所有資料，毀於一旦無法挽回。

RAID
1：Mirroring (磁碟鏡射)
RAID 1，必須由2個以上的硬碟所組成，由磁碟陣列(RAID)來控制，將資料同時寫入第1個與第2個硬碟，其2組硬碟上的資料完全相同，也就是其中一個硬碟是用來作備份用途；當其中有一個硬碟故障時，系統照常運作正常。RAID
1是所有RAID階層上，經濟效益最好，效能很高，極佳的資料安全性。是所有階層中使用最多最廣最符合當初RAID設計概念的一種。唯一小缺點是，其陣列磁碟容量是全部硬碟容量的一半。 因為二顆硬碟是存放著相同的資料，就浪費了一顆硬碟的空間。

RAID
0+1：Mirror + Striping (磁碟鏡射+切分/延展)
RAID 0+1，是結合了RAID 0與1兩種模式，這個階層須具備4個或以上的雙數硬碟所組成。這個模式是由2個硬碟遵守RAID 0規範，設定成一組，再由每組間遵循RAID 1的規範，使RAID 0+1擁有容錯力及整體讀寫速度與資料安全性。不過，缺點是成本很高。

RAID
3：Parallel with Parity (平行同位元檢查)
RAID 3，最少須3個硬碟或以上，這個階層的磁碟陣列具備了同位元高階智慧型演算法，利用一個硬碟來儲存其運算出來的同位元值的資料。當陣列磁碟中有一個硬碟發生故障時(當然不能是同位元碟)，只要換上新硬碟後，磁碟陣列控制器就能利用同位元碟的資料，重新演算得到其舊有資料並回寫建立。因為其同位元檢查資料是將資料切割成數個區段，利用XOR演算法計算出同位元資料；而其區段以Bytes計算時，稱為RAID
3，如果是以Block計算時，就稱為RAID 4。所以RAID 3在整體讀寫效能會較慢較差，但在成本上會比RAID
0+1還省一點，其陣列磁碟整體容量計算公式為N-1。

RAID
5：Striping with Rotating Parity (切分/延展+輪轉同位元)
RAID 5，最少須3個硬碟，其工作原理與RAID 3相似，主要差別是其同位元資料沒有固定在同個硬碟，是以輪流方式儲存在每個硬碟上，故稱輪轉同位元。當磁碟陣列控制器利用XOR演算出同位元檢查資料後，會隨著資料分別寫入各台硬碟上，因此整體讀寫效能比RAID 3要好一些，當然比RAID 0要差。不過在大型資料處理時，需同時讀寫多個硬碟，而同位元檢查是由磁碟陣列控制器的XOR邏輯所控制的，所以資料處理越大越多時，一定會有所遺失，但這個階層的RAID還是可以提供很高的容錯能力。

RAID 5 的組成一定是3顆以上的硬碟,其容量的計算是(n-1)顆

假設有a b c 三顆硬碟是20G

組成 RAID 5 之後容量是 20+20+20=40G

RAID 5 結合了 RAID 0 跟 RAID 1,它將硬碟的容量加總了,但是又保留了一顆的容量在作檔案的容錯,在寫入資料時會透過其演算法去寫入三顆硬碟之中,假設C硬碟掛掉了,只要將一顆新的20G取代 C 硬碟,RAID 5 的容錯機制會由A B 二顆硬碟中留下的資料來還原 C 硬碟的資料,但前提是壞一顆硬碟,如果同時壞二顆,那資料亦是全毀。

總結：
RAID 0 可以將硬碟容量加總,增加讀取速度,但是沒有容錯功能.

RAID 1 可以將資料鏡射一份,但是讀取速度沒有增加.而且要浪費一顆硬碟.

RAID 5 可以將硬碟容量加總,亦可以增加讀取速度,也有容錯功能.而且多顆組合起來只會浪費一顆硬碟.不像RAID 1每二顆硬碟會浪費一顆。

由於RAID 5 只容許同時有一顆硬碟損壞.就有了RAID 0+1 或 RAID 1+0

這是更安全的作法.但相對的也更浪費硬碟。

舉例RAID
0+1

假設有4個硬碟 A B C D 各20G

RAID 0 A+B => 20+20=40(E)

RAID 0 C+D => 20+20=40(F)

在這裡由A B C D 組成了二顆RAID 0的硬碟.雖然容量加總了.但並沒有容錯功能

所以

RAID 1 E+F => 40+40=40(G)

RAID
1+0 則是反過來運作

RAID 1 A+B => 20+20=20(E)

RAID 1 C+D => 20+20=20(F)

RAID 0 E+F => 20+20=40(G)

作RAID
最好是都用相同容量的硬碟,如果容量不同.則以當中容量最小的為基準
如 A=20G B=30G C=40G

RAID 0 A+B => 20+30=40

RAID 1 A+B => 20+30=20

RAID 5 A+B+C => 20+30+40 => 20+20=40 (n-1)