1. 简述RAID及其功能

    独立磁盘冗余阵列(RAID, Redundant Array of Independent Disks)，旧称廉价磁盘冗余阵列(Redundant Array of Inexpensive Disks).RAID最初的基本思想是把多块相对便宜的硬盘组织结合起来，成为硬盘阵列组，使组合成的这个阵列组的性能超过一块价格昂贵、容量巨大的硬盘。但随着RAID的发展，人们发现组成磁盘阵列事实上非常昂贵，于是折衷把"Inexpensive"改为"Independent"。

    对于磁盘性能来说，增强性能意味着提高IO能力，即单位时间内的数据处理量更大，说白了就是提高处理速度。对于数据可靠性来说，增强可靠性意味着提高容错能力及磁盘冗余能力，这样磁盘损坏了数据还能正常存储。除此之外，RAID相比单块磁盘还有增加磁盘容量、增强数据集成度的好处。

    总结来说，独立磁盘冗余阵列(RAID, Redundant Array of Independent Disks)就是通过把多块磁盘组织起来，以实现增强磁盘读/写性能（即增大处理量）、增强容错功能及磁盘冗余能力、增强数据集成度、增大容量的功能，这是相比于单块磁盘而言的。操作系统将磁盘阵列逻辑为一个硬盘，因此对于用户来说只需知道这是可存储的一块硬盘即可。

2. RAID的应用

    磁盘阵列广泛应用于服务器主机上，通常使用多块完全相同的多块磁盘组合起来。随着磁盘价格的下降以及集成技术的发展（RAID能够更加有效地与主板集成），磁盘阵列越来越被广泛应用于个人电脑上。

3. RAID各级别特性

磁盘阵列RAID有标准RAID及混合RAID。以下介绍不同版本的RAID.**

3.1. 标准RAID

3.1.1. RAID-0

    RAID-0又称条带卷(strip)，RAID-0是将多块硬盘（两块以上）平行组织起来当做一块硬盘使用，将数据用RAID的控制器分割成chunk后条带化地存储进多块硬盘中。在所有级别的RAID中，RAID-0的读、写性能最佳。理论上，RAID-0的读写性能是单块硬盘的N倍，事实上受到controller分割或组合chunk在时间上的限制。但是，RAID-0是用降低数据存储可靠性换来存储器读、写性能的提升，因此RAID-0既不具备容错能力，也没有冗余能力，只要有一块硬盘损坏，则整个系统上的数据都会丢失。所以在对数据安全性要求不高的场合下才会使用RAID-0。

RAID-0特点总结如下：

(1) 读、写性能提升
(2) 可用空间：N*min(S1,S2,...)
(3) 无容错/无冗余能力
(4) 最少磁盘数：2, 2+

3.1.2. RAID-1

    RAID-1又称镜像卷，将多块硬盘（两块以上）组织起来，将要存储的数据复制成多份分别存储进不同的硬盘上。RAID-1的读性能提升，但写性能略有下降，数据可靠性最佳。

RAID-1特性总结如下：

(1) 读性能提升、写性能略有下降；
(2) 可用空间：1*min(S1,S2,...)
(3) 有冗余能力
(4) 最少磁盘数：2, 2+

3.1.3. RAID-2

    RAID-2是RAID-0的改良版，其以汉明码（Hamming Code）的方式对数据进行线性编码并存储至不同硬盘中，并加入了错误修正码（ECC，Error Correction Code），因此存储的数据量比原始数据量大一些。RAID-2至少需要3块硬盘，虽然提高了数据可靠性，但使读、写性能大大下降，而且RAID-2具体实施技术复杂，因此在商业环境中很少使用。

3.1.4. RAID-3

    RAID-3采用Bit－interleaving（数据交错存储）技术，将数据进行编码后，检查这些数据的同位置比特，并将同位置的比特存储分别独立存储在一块硬盘上。缺点是读取一小段数据可能需要对所有硬盘进行访问，导致读、写性能大大下降，因此一般RAID-3适于需要读取大量数据时使用。

3.1.5. RAID-4

    RAID-4采用Block interleaving（块交织技术），用专门的一块硬盘当做校验盘存储校验码（例如数据异或的结果），每次访问数据时都需要从校验盘取出对应的同比特数据进行核对，因此对校验盘来说有IO性能瓶颈。当有一块硬盘损坏时，工作状态为降级模式。

RAID-4总结如下：

(1) 除校验盘外，读、写性能提升
(2) 可用空间：(N-1)*min(S1,S2,...)
(3) 有容错能力：1块硬盘
(4) 最少磁盘数：3，3+

3.1.6. RAID-5

    RAID-5采用循环存放校验码的机制，力求兼顾磁盘存储读、写性能及数据可靠性，可视为RAID-0、RAID-1的折衷方案。校验码有左对称和右对称两种布局，一般采用左对称布局。RAID-5至少需要3块硬盘。但RAID-5和RAID-4一样，最多只允许1块硬盘损坏，依然不够安全，因此就有了RAID-6。当有一块硬盘损坏时，工作状态为降级模式。

RAID-5特性总结如下：

(1) 读、写性能提升
(2) 可用空间：(N-1)*min(S1,S2,...)
(3) 有容错能力：1块磁盘
(4) 最少磁盘数：3，3+

3.1.7. RAID-6

    相对于RAID-5来讲，RAID-6用两块校验盘存储校验码，数据可靠性非常高，任意两块硬盘损坏不会影响数据的完整性。

RAID-6特性总结如下：

(1) 读、写性能提升
(2) 可用空间：(N-2)*min(S1,S2,...)
(3) 有容错能力：2块硬盘
(4) 最少磁盘数：4, 4+

3.2. 混合RAID

3.2.1. RAID-10

    RAID-10先将多块硬盘两两一组做成RAID-1（即镜像卷），再把所有的RAID-1做成RAID-0（即条带卷）。这种存储方式比较可靠。

RAID-10特性总结如下：

(1) 读、写性能提升
(2) 可用空间：N*min(S1,S2,...)/2
(3) 有容错能力：每组镜像最多只能坏一块；
(4) 最少磁盘数：4, 4+

3.2.2. RAID-01

    先把硬盘分成两组做成RAID-0（即条带卷），再把这两组做成RAID-1（即镜像卷）。RAID-01只要有一个硬盘损坏，同组RAID-0的其他硬盘将停止工作，只剩下其他组的硬盘工作。如下图所示，即使第一组RAID-0中的Disk0和跌入组RAID-0的Disk3同时损坏，因为每组RAID-0的控制器分割成chunk的机制不同，所以同样无法恢复数据，数据可靠性很低。

RAID-01特性总结如下：(m代表RAID-0的组数)

(1) 读性能提升，写性能略有下降
(2) 可用空间：N*min(S1,S2,...)/m 
(3) 有容错能力：最多只允许(m-1)组硬盘损坏
(4) 最少磁盘数：4, 4+

3.2.3. RAID-50

    RAID-50是先把硬盘做成RAID-5，再把各RAID-5组做成RAID-0。每组RAID-5至少需要3块硬盘，因此构成多组RAID-5至少需要6块硬盘。例如：有6块硬盘，每3块硬盘构成一个RAID-5组，再把两组RAID-5组成RAID-0。

3.2.4. RAID-60

    RAID-60是先把硬盘做成RAID-6，再把各RAID-6组做成RAID-0。每组RAID-6至少需要4块硬盘，因此构成多组RAID-6至少需要8块硬盘。例如：有12块硬盘，每4块硬盘构成一个RAID-6组，再把两组RAID-6组成RAID-0。

3.2.5. JBOD

    JBOD(Just a Bunch Of Disks)只是将多块硬盘的空间合并为一个大的连续逻辑的硬盘空间，其可用空间为组合成JBOD的各个硬盘空间之和。不具备容错、冗余能力，数据可靠性和RAID-0相当。

3.2.6. RAID-7

    RAID-7是Storage Computer Corporation的专利硬件产品名称，并非公开的标准。RAID-7是RAID-3、RAID-4的强化版，存储性能极为强大。

需要注意的是，RAID2、3、4较少实际应用，因为RAID5已经涵盖了所需的功能，因此RAID2、3、4大多只在研究领域有实现，而实际应用上则以RAID5为主。

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RAID各级别特性