初探磁盘阵列

初识磁盘阵列

第一节 什么是RAID?
RAID是Redundant Array of Independent Disks的缩写，翻译过来意思是：独立磁盘冗余阵列，简称磁盘阵列。其基本思想就是把多个相对便宜、容量较小、稳定性较高的硬盘组合起来，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。

第二节 磁盘阵列的功能
一般来说，磁盘阵列有三个功能。
1.整合闲置的磁盘空间
你可以通过磁盘阵列，把原本闲置、不具经济价值的磁盘，整合成为一个新的磁盘空间。例如，把3个2GB的磁盘合并成为一个6GB大小的磁盘空间，这样就可以更方便地存储数据。
2．提高磁盘读取的效率
当磁盘阵列在写入数据时，会把数据拆解成若干等份，同时写入到各个磁盘中；在读取数据时，又会从各个磁盘中同时读出所需的数据。因为磁盘阵列具备如此的读取特性，让我们可以加快读取的速度，提高磁盘的效率。
假设一个磁盘读写100MB数据需花费1分钟的时间，如果我们使用两个磁盘创建磁盘阵列时，同样的100MB大小的数据写入磁盘阵列时，由于每一个磁盘只负责存储50MB的数据，因此，磁盘阵列只需花费半分钟的时间，就可完成写入的动作。
3．提供容错性
由于存储在磁盘阵列上的数据，实际上是分散在不同的磁盘中的，所以，当某一个磁盘发生故障时，磁盘阵列便可以从其他正常的磁盘中读取文件数据；另外，磁盘数组还允你加入新的磁盘来重建先前损坏的那个磁盘上的数据。

第三节 磁盘阵列的分类
分为RAID-0，RAID-1，RAID-2，RAID-3，RAID-4，RAID-5，RAID-6，RAID-7，RAID-10/01，RAID-50，RAID-53。下面我么分别来看看各种阵列。
RAID-0：它是将多个磁盘并列起来，成为一个大磁盘。在存放数据时，其将数据按磁盘的个数来进行分段，然后同时将这些数据写进这些盘中，所以在所有的级别中，RAID-0的速度是最快的。但是RAID-0没有冗余功能，如果一个磁盘（物理）损坏，则所有的数据都会丢失。
RAID-0如下图所示：

RAID-1：每一个磁盘都有一个镜像磁盘，镜像磁盘随时保持与原磁盘的内容一致。RAID-1具有最高的安全性，但只有一半的磁盘空间被用来存储数据。
RAID-1如下图所示：

RAID-2：以汉明码（Hamming Code）的方式将数据进行编码后分割为独立的位元，并将数据分别写入硬盘中。因为在数据中加入了错误修正码（ECC，Error Correction Code），所以数据整体的容量会比原始数据大一些，RAID2最少要三台磁盘机方能运作。
RAID-2如下图所示：

RAID-3：将数据条块化分布于不同的硬盘上，并使用简单的奇偶校验，且用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块磁盘失效，奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据；如果奇偶盘失效则不影响数据使用。
RAID-3如下图所示：

RAID-4：同样也将数据条块化并分布于不同的磁盘上，但以区块为单位分别存在硬盘中。RAID-4使用一块磁盘作为奇偶校验盘，每次写操作都需要访问奇偶盘，这是奇偶校验盘会成为写操作的瓶颈。
RAID-4如下图所示：

RAID-5：RAID-5不对存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID-5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。当RAID-5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。
RAID-5如下图所示：

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。两个独立的奇偶系统使用不同的算法，数据的可靠性非常高，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。但RAID-6需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间，相对于RAID-5有更大的“写损失”，因此“写性能”非常差。
RAID-6如下图所示：

RAID-7：这是一种新的RAID标准，其自身带有智能化实时操作系统和用于存储管理的软件工具，可完全独立于主机运行，不占用主机CPU资源。RAID 7可以看作是一种存储计算机（Storage Computer），它与其他RAID标准有明显区别。

RAID-10/01：此种又分为RAID-10和RAID-01。
RAID-10：先镜射再分割。将所有硬盘分为两组，视为是RAID-0的最低组合，然后将这两组各自视为RAID-1来使用。
RAID-10如下图所示：

RAID-01：先分割再镜射到两组硬盘。将所有的硬盘分为两组，变成RAID-1的最低组合，而将两组硬盘各自视为RAID-0运作。
RAID-01如下图所示：

RAID-50也被称为镜象阵列条带，由至少六块硬盘组成，像RAID-0一样，数据被分割成条带，在同一时间内向多块磁盘写入；像RAID-5一样，也是以数据的校验位来保证数据的安全，且校验条带均匀分布在各个磁盘上。其目的在于提高RAID-5的读写性能。
RAID-53：它拥有一个镜射条带阵列，硬盘里其中一个条带就是一个是由3组以上的RAID-5组成RAID-3硬盘阵列。

第四节 磁盘阵列的样式
磁盘阵列的样式有三种，分别为：
1.外接式磁盘阵列柜
2.内接式磁盘阵列柜
3.利用软件来仿真

第五节 磁盘阵列的实现
磁盘阵列有两种实现方式，分别为：
1.软件阵列：通过网络操作系统自身提供的磁盘管理功能将连接的普通SCSI卡上的多块硬盘配置成逻辑盘，组成阵列。
2.硬件阵列：使用专门的磁盘阵列卡来实现。

参考资料：维基百科磁盘阵列， 百度百科磁盘阵列， 大话存储。