理解RAID技术，包括RAID0、RAID1、RAID5、RAID

概念

RAID（Redundant Array of Independent Disks，独立磁盘冗余阵列）是一种通过将多块硬盘组合成一个逻辑单元来提高存储性能、可靠性和容量的技术。

理解RAID技术，包括RAID0、RAID1、RAID5、RAID，计算：

1、RAID0、RAID1、RAID5、RAID10的有效容量；

2、RAID0、RAID1、RAID5、RAID10的速度；

3、RAID0、RAID1、RAID5、RAID10的可靠性

其中，假设上述磁盘阵列均采用4块硬盘，单块硬盘的故障率是0.1

假设单块硬盘的容量大小为T

RAID0

① 没有冗余，数据在各硬盘上条带化（striping），提高读写速度

有效容量=硬盘总容量

② 读写速度最快，因为没有冗余校验，所有数据均条带化并分布在多个磁盘上

读/写速度增加 = n × 单个硬盘速度（n为硬盘数量）

③ 没有冗余，一块硬盘损坏就会导致数据丢失

RAID0的故障概率=1-(1-单个硬盘故障率)^硬盘数量

故障概率=1-(1-0.1)^4=0.3439，约34.39%

RAID1

① 镜像冗余，数据完全复制到另一块硬盘上，提升了可靠性，但牺牲了存储空间

有效容量=一半的硬盘容量

② 读速度接近RAID 0，因为可以同时从多块硬盘读取，但写速度较慢，因为需要对硬盘进行镜像写入

读速度：接近 n × 单块硬盘速度

写速度：等于单块硬盘速度

③ 只要有一块硬盘正常工作，数据就可以恢复，只有在所有硬盘都故障时，数据才会丢失

RAID1的故障概率=单块硬盘的故障率×另一块硬盘的故障率

故障概率=0.1×0.1=0.01，约1%

RAID5

① 数据条带化并在硬盘之间分布奇偶校验（parity），即使一块硬盘故障也能恢复数据

有效容量=（硬盘数量-1）×单块硬盘容量

② 读速度较快，因为可以从多个磁盘并行读取数据，写入时需要计算和写入校验位，所以写速度较慢

读速度：接近 n - 1 × 单个硬盘速度

写速度：受到校验位计算影响，略低于读速度

③ 可以容忍一块硬盘故障，当第二块硬盘也故障时，数据丢失

RAID5的故障概率=第一块硬盘故障概率×其余硬盘中至少一块硬盘故障概率

故障概率=0.1×(1-(1-0.1)^3)=0.1×0.271=0.0271，约2.71%

RAID10

① RAID1+RAID0，结合了条带化和镜像冗余，既提高了性能，也提高了可靠性，但有效容量较低

有效容量=一半的硬盘容量

② 读速度和RAID 0类似，写速度和RAID 1相近

读速度：接近 n × 单个硬盘速度

写速度：等于单个硬盘速度

③ 只要同一对镜像中的两块硬盘都故障，数据就会丢失

RAID10的故障概率=每对硬盘中的一对都故障的概率

故障概率=0.1×0.1+0.1×0.1=0.02，约2%

总结

RAID类型	有效容量	读写速度	可靠性(故障率)
RAID0	4T	读/写速度最快	34.39%
RAID1	2T	读速度较快，写速度较慢	1%
RAID5	3T	读速度快，写速度稍慢	2.71%
RAID10	2T	读速度快，写速度适中	2%