理解RAID：从基础到实践-优快云博客

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对于现代大多数人，文件都是存储在一块硬盘上的，一旦硬盘出现问题，我们存储的东西便会付之一炬。对于一个公司来说，必须要尽可能的避免出现这样情况，轻则损失客户的信任，重则关乎公司生死存亡。这篇文章我们来快速入门一下提高容错性并提升存储安全性的RAID技术。

为了防止数据丢失(硬盘故障时)，提升存储性能。我们可以把两块或者两块以上的硬盘组合到一起，这就是一个磁盘组。对于使用电脑的人来说，这个磁盘组就是一个硬盘。也就是我们说的RAID，一旦硬盘出现问题，我们可以通过这个磁盘组阵列恢复或重建文件。

RAID英文全称为Redundant Array of Independent Disks，中文标准的说法是独立冗余磁盘阵列。独立磁盘冗余阵列是一种将多个磁盘驱动器组件(通常是多块硬盘或多个分区)组合为一个逻辑单元的存储技术，从而提供比单个硬盘更高的存储性能和更可靠的数据备份技术。

组成磁盘阵列的不同方式称为RAID Levels，即RAID 等级，不同等级也有不同的特性。如下图所示，常用的RAID Levels包含RAID0、RAID1、RAID5、RAID10等。

我们先来了解RAID0，如图上介绍，我们要把A，B两个文件存储在RAID0磁盘组，RAID0模式会把文件拆分开，比如把文件A拆分成A1，A2，然后分别同时存储在既有的两个硬盘中。理想的情况下，如果完整的存储一个文件A到磁盘需要时间T，那么图上这种RAID0磁盘组，完成存储A的时间最优为T/2。

所以RAID0磁盘组提升的是存储的性能，它也是RAID Levels 中读写性能级别最高的。但如果其中组中一个硬盘坏掉，那么数据就真正的遗失掉了，无法进行恢复和重建，即不提供数据冗余的能力。因为这样的特性，大多数情况，我们不会在正式生产环境中单独使用到它。

所以为了提供数据冗余能力，保障数据存储安全，就有了RAID1。如图上介绍，在RAID1磁盘组下，在我们存储文件时，除了会写入其中的一个磁盘以外，还会完整地复制一份文件到另一块磁盘，即我们存储文件A的时候，磁盘组所有的磁盘都会有一份文件A。

所以如果我们总共拥有磁盘容量为N，磁盘组有两个磁盘，那我们实际能用到的容量为N/2。RAID1通过提供数据镜像的冗余，提升了数据存储的安全性，但这种安全性是以大幅度地牺牲容量的代价换来的，这种成本是相当高的。

RAID0和RAID1，分别兼顾了存储性能和数据冗余的能力，那是否有一个既能保障数据存储安全性、存储性能、存储容量的方案呢？那么就是RAID5。

RAID5磁盘组至少需要三块硬盘，同时它像RAID0一样，会把数据分开，保存在不同的硬盘，区别于RAID0无法在发生故障时恢复和重建数据，RAID5会给每个分开的数据加上对应的校验信息。如果我们某一块硬盘发生了故障，我们可以通过校验信息来恢复数据，所以也有人称RAID5为分布式磁盘组。

如图上所示，形象地说，A1+A2+A3=Ap,假如当A1发生故障后，可以通过Ap-A2-A3恢复重建A1的数据。这种磁盘组只能一块硬盘出现故障，如果故障盘大于1，那么也是不能恢复数据的。

RAID5没有独立的奇偶校验磁盘，所有的校验信息分散在磁盘组中每个盘上，只是占有一个磁盘的容量。所以对于RAID5组，磁盘容量的使用率为(N-1)/N。

RAID10名字取的就很有意思，就是RAID1+RAID0的组合，所以更加形象地说，RAID10是RAID1+0。官方称呼其为镜象阵列条带，它要4 + 2*N 个磁盘驱动器(N >=0)，最理想情况下，只能使用磁盘组一半的容量。

它的劣势很明显，就是会造成至少50%容量的损失。优势那也是相当的明显，它能提供两倍于单磁盘存储的速度，以及单磁盘故障恢复过程中，整个磁盘组仍然能正常工作，并且原先的数据会同步恢复到更换后的硬盘中。

除了以上讲到的RAID Levels，还有RAID3、RAID6等等方案等级，有兴趣的同学可以去wiki上了解一下。

总的来说RAID技术在一定程度上满足了操作系统使用磁盘I/O的四大要求。

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