RAID介绍

RAID

    RAID，Redundant Arrays of Inexpensive（Independent）Disks，是多个磁盘合成一个“阵列”来提供更好的性能、冗余，或者两者都提供。
    独立磁盘冗余阵列(RAID, Redundant Array of Independent Disks)，在早期也称为廉价磁盘冗余阵列，简称为磁盘列。
    Raid就是将两个以上的物理磁盘在逻辑上捆绑在一起，数据以条带式的形式顺序保存在各个磁盘上，对外作为一个逻辑的设备提供服务。
    磁盘阵列中可包含配置成Raid的磁盘和用于后备的磁盘。
    简单来说，RAID把多个物理硬盘组合成为一个逻辑磁盘，因此，操作系统只会把一个raid阵列当作一个硬盘。
    RAID常被用在服务器计算机上，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，它也成为了一个选择，特别是需要大容量存储空间的工作。
    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取得平衡，分别是增加数据可靠性以及增加存储器（集群）读写性能。
    常见RAID级别分为RAID-0，RAID-1，RAID-5，RAID-6，RAID-1E，RAID-10，RAID-50，RAID-60。
    Raid可以按照不同的标准进行分类，按照其实现方法分类可分为硬件Raid和软件Raid。
    硬件Raid的主要特点是其I/O处理有专门的IOP(IO处理器)来执行，软件Raid的I/O指令从主机的CPU获得。
    根据不同的链接方式，Raid又可分为外接式和内置式。
    RAID可提高I/O 能力，由磁盘并行读写来实现。
    RAID可提高耐用性，由磁盘冗余来实现。
    RAID的级别是由多块磁盘组织在一起的工作方式的不同来决定的。

RAID 实现的方式：

    外接式磁盘阵列：
        通过扩展卡提供适配能力
    内接式RAID ：
        主板集成RAID 控制器，安装OS前在BIOS里配置
    软件RAID ：
        通过OS实现

RAID-0

1）
    将多个磁盘合并成一个大的磁盘，不具有冗余，并行I/O，速度最快，RAID-0亦称为带区集，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，危险程度与JBOD相当。
    理论上越多的磁盘性能就等于“单一磁盘性能”ד磁盘数”，但实际上受限于总线I/O瓶颈及其它因素的影响，RAID性能会随边际递减。
    也就是说，假设一个磁盘的性能是50MB每秒，两个磁盘的RAID-0性能约96MB每秒，三个磁盘的RAID 0也许是130MB每秒而不是150MB每秒。
    可使用容量是硬盘总数乘以单块硬盘的最小容量：Size=（N）*min（S1，S2，S3…Sn）.
2）
    RAID-0:
        读、写性能提升；
        可用空间：N*min(S1,S2,...)
        无容错能力
        最少磁盘数：2, 2
        两块磁盘都用作读写，坏一块RAID就坏了。

RAID-1

1）
    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。
2）
    RAID-1：
        读性能提升、写性能略有下降；
        可用空间：1*min(S1,S2,...)
        有冗余能力
        最少磁盘数：2, 2N
        两块或两块的倍数，用一半作为读写，一半作为备用校验，同时坏了主备两个RAID就坏了。

RAID-5

1）
    RAID-5是一种储存性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案，它使用的是Disk Striping技术。
    RAID-5至少需要三颗硬盘，它不是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，可以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可以理解为是RAID-0和RAID-1的折衷方案。
    RAID-5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比镜像低而磁盘空间利用率要比镜像高。
    RAID-5具有和RAID-0相近似的数据读取速度，只是因为多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度相对单独写入一块硬盘的速度略慢，若使用“回写高速缓存”可以让性能改善不少。
    同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID-5的磁盘空间利用率要比RAID=1高，存储成本相对较便宜。 
    可使用的容量为硬盘总数减去1的差，乘以单块硬盘的最小容量，公式为Size=（N-1）*min（S1，S2，S3…Sn）。
2）
    RAID-5： 
        读、写性能提升
        可用空间：(N-1)*min(S1,S2,...)
        有容错能力：允许最多1块磁盘损坏，带奇偶校验的条带机 
        最少磁盘数：3, 3+
        其他的同RAID4一样，唯一不同的是校验位不是放在一个盘上，每个盘都是校验盘，允许最多坏一块硬盘。

RAID-6

1）
    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。
    较差的性能和复杂的实作方式使得RAID-6很少得到实际应用，同一数组中最多容许两个磁盘损坏。
    更换新磁盘后，数据将会重新算出并写入新的磁盘中，依照设计理论，RAID-6必须具备四个以上的磁盘才能生效。
    可使用的容量为硬盘总数减去2的差，乘以单块硬盘的最小容量，公式为Size=（N-2）*min（S1，S2，S3…Sn）。
2）
    RAID-6： 
        读、写性能提升
        可用空间：(N-2)*min(S1,S2,...)
        有容错能力：允许最多2块磁盘损坏
        最少磁盘数：4, 4+
        有两个校验位，且又添加了一块备用硬盘，允许最多2块硬盘损坏

RAID-10和RAID-01

1）
    RAID-10是RAID-1与RAID-0的组合，先作RAID-1，再作RAID-0，也就是对多组RAID-1彼此构成Stripe访问。
    由于RAID-10是以RAID-1为基础，而RAID-1至少需要2块硬盘，因此要以多组RAID-1构成RAID-10，至少需要4块硬盘。
    以RAID-10最小的4台硬盘组态为例，先把4台硬盘分为2组，每组2台构成RAID-1，如此就得到两组RAID-1，然后再把两组RAID-1构成RAID-0。
    RAID-10在底层的任一组或多组RAID-1中出现1台硬盘损坏时，仍能维持运作，不过如果任一组RAID-1中的两块硬盘损毁，整组RAID-10就会失效。
    RAID-10由于在上层把多组RAID-1构成Stripe，容量利用率是50%，例如：4块硬盘做的raid10的总容量是两块硬盘的容量。
    先是RAID-1，然后集合同配为RAID-0，某个RAID-1坏了，整体就坏了。
2）
    RAID-01是RAID-0与RAID-1的结合，先是RAID-0，然后集合同配为RAID-1，同时坏2个RAID-0，整体就坏了。
    RAID-01的特点使其特别适用于既有大量数据需要存取，同时又对数据安全性要求严格的领域。
    RAID-01是存储性能和数据安全兼顾的方案，它在提供与RAID 1一样的数据安全保障的同时，也提供了与RAID 0近似的存储性能。

RAID-50

    RAID-5与RAID-0的组合，先作RAID-5，再作RAID-0，也就是对多组RAID-5彼此构成Stripe访问。
    由于RAID-50是以RAID-5为基础，而RAID-5至少需要3台硬盘，因此要以多组RAID-5构成RAID-50，至少需要6台硬盘。
    以RAID-50最小的6台硬盘组态为例，先把6台硬盘分为2组，每组3台构成RAID-5，如此就得到两组RAID-5，然后再把两组RAID-5构成RAID-0。
    RAID-50在底层的任一组或多组RAID-5中出现1台硬盘损坏时，仍能维持运作，不过如果任一组RAID-5中出现2台或两台以上硬盘损毁，整组RAID-50就会失效。
    RAID-50由于在上层把多组RAID-5构成Stripe，性能比起单纯的RAID-5高，容量利用率比RAID-5要低。
    比如同样9块硬盘，RAID-50则3个RAID-5组成RAID-0，每个RAID-5会损失一块硬盘的容量，利用率为(1-3/9)，RAID-5则为(1-1/9)。

RAID-60

    RAID-6与RAID-0的组合，先作RAID-6，再作RAID-0。
    换句话说，就是对两组以上的RAID-6作Stripe访问。
    RAID-6至少需具备4块硬盘，所以RAID-60的最小需求是8块硬盘。
    由于底层是以RAID-6组成，所以RAID-60可以容许任一组RAID-6中损毁最多2块硬盘，而系统仍能维持运作。
    不过只要底层任一组RAID-6中损毁3块硬盘，整组RAID-60就会失效，当然这种情况的机率相当低。
    比起单纯的RAID-6，RAID-60的上层通过结合多组RAID-6构成Stripe访问，因此性能较高。
    不过使用门槛高，而且容量利用率低是较大的问题

RAID7和JBOD

RAID7
    可以理解为一个独立存储计算机，自身带有操作系统和管理工具，可以独立运行，理论上性能最高的RAID 模式。
JBOD ：Just a Bunch Of Disks
    功能是将多块磁盘的空间合并一个大的连续空间使用
    可用空间：sum(S1,S2,...)