存储基础原理（二）—— RAID技术及应用

• 什么是RAID

  RAID：Redundant Array of Independent Disks，独立冗余磁盘阵列，简称磁盘阵列。采用分条，并行方式进行有效的数据组织；采用校验、镜像进项数据安全的保护。

• RAID实现方式
  1.硬件RAID。采用集成了处理器的RAID适配卡（简称RAID卡）来实现的。他拥有自己的控制处理器、I/O处理芯片和存储器，减少对主机CPU运算时间的占用，提高数据传输速度。
  2.软件RAID。完全依赖于主机的CPU，没有额外的处理器和I/O芯片。软件RAID需要占用CPU处理周期，并且依赖于操作系统。

条带：磁盘中单个或多个连续的扇区构成一个条带。它是组成分条的元素。
分条：同一磁盘阵列中的多个磁盘驱动器上的相同“位置”（或者说是相同编号，即同一个磁道的同一个扇区）的条带。

校验：采用XOR校验的算法，即相同为假，相异为真。异或校验冗余备份。允许其中一块出故障，通过其他两块数据的计算进行数据的恢复。

镜像：在进行数据存储时，存储两份或者多份。在写的过程中，重复的数据写到同一块硬盘上，故磁盘的可利用率低。

• RAID组的4个状态

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• 常见RAID级别

RAID 0：数据条带化，无校验。它代表了所有RAID级别中最高的存储性能，RAID 0至少使用两个磁盘驱动器。在数据读写过程中，多块硬盘同时工作。由于无校验、镜像，所以数据传输速率高。正因为此，如果任何一个磁盘出问题，整个组的所有数据都不可用。应用于要求数据读写性能快，但不要求有数据保护的场景。

RAID 1：条带化存储，对数据镜像，无校验。使用两组磁盘互作镜像，速度没有提高，但允许单个磁盘故障，数据可靠性高。应用于要求数据读性能高，数据有一定可靠性。如 数据库场景。

RAID 3：数据条带化读写，校验信息存放于专用硬盘。当N+1个硬盘中的其中一个硬盘出现故障时，可通过校验盘恢复数据，具有安全性。校验过程中，校验盘压力大，就会出现故障，校验盘失效。数据写入较慢，读取快。

​ RAID 5：数据条带化、校验信息分布式存放。校验信息均匀分布在阵列所属的硬盘上，每块硬盘上既有数据信息，又有校验信息。数据写入读取相对较快。至少需要3块硬盘。

​ RAID 6：带有两种校验的独立磁盘结构。采用两种奇偶校验方法，需要至少N+2(N>2)个硬盘构成阵列。一般用在数据可靠性和可用性要求比较高的场合。实现方式：
1.RAID 6 P+Q--需要计算出两个校验数据P和Q，当有两个数据丢失时，根据P和Q恢复出丢失的数据；

2.RAID 6 DP--同样有两个相互独立的校验信息块，但是与RAID 6 P,Q不同的是，它的第二块校验信息是斜向的。

RAID 10：将镜像和条带进行组合的RAID级别，先进行RAID 1镜像然后再做RAID 0。至少需要4块硬盘。
RAID 50：先进行RAID 5，再进行RAID 0。主要应用于高性能场景。至少需要6块硬盘。

小结