【服务器】RAID0、RAID1、RAID5、RAID6、RAID10异同与应用

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一、RAID概述

1.1 磁盘阵列简介

1.2 功能

二、RAID级别

2.1 RAID 0（不含校验与冗余的条带存储）

2.2 RAID1（不含校验的镜像存储）

2.3 RAID 5 （数据块级别的分布式校验条带存储）

4、RAID 6（两种存储的奇偶校验码的磁盘结构）

5、RAID 10（镜像与条带存储）

一、RAID概述

1.1 磁盘阵列简介

磁盘阵列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID），有“数块独立磁盘构成具有冗余能力的阵列”之意。

磁盘阵列是由很多块独立的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。

磁盘阵列还能利用同位检查（Parity Check）的观念，当数组中任意一个硬盘发生故障时，仍可读出数据。在数据重构时，可将数据经计算后重新置入新硬盘中。

1.2 功能

磁盘阵列具有提高计算机读写数据的速度、实现对数据的冗余保护及保证数据存储可靠性的功能。

RAID技术主要有以下三个基本功能：

(1)通过对磁盘上的数据进行条带化，实现对数据成块存取，减少磁盘的机械寻道时间，提高了数据存取速度。

(2)通过对一个阵列中的几块磁盘同时读取，减少了磁盘的机械寻道时间，提高数据存取速度。

(3)通过镜像或者存储奇偶校验信息的方式，实现了对数据的冗余保护（百度百科）

二、RAID级别

2.1 RAID 0（不含校验与冗余的条带存储）

RAID 0（不含校验与冗余的条带存储） RAID 0 又称为Stripe（条带化），它在所有RAID级别中具有最高的存储性能，通过多块磁盘组合为RAID 0后，数据被分割并分别存储在每块硬盘中，所以能最大程度的提升存储性能与存储空间，把连续的数据分散到多个磁盘上存取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求，这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能，但是无法容错，搭建RAID 0 至少需要两块磁盘。虽然RAID 0可以提供更多的空间和更好的性能，但是整个系统是非常不可靠的，如果出现故障，无法进行任何补救。,RAID 0适合于大规模并发读写，但对数据安全性要求不高的情况，如mysql slave(数据块从库)，集群的节点RS（服务员）。

工作原理： 如下图所示，如果有一个文件需要写入RAID 0 磁盘阵列，则文件会被分隔为多个部分，Data1和Data2会被分别同步存入磁盘1和磁盘2，其他部分以此类推，读取该文件时，将同时从磁盘1与磁盘2中读取数据。如果两块磁盘的存储空间均为200G，则RAID 0的总存储空间为400G。

2.2 RAID1（不含校验的镜像存储）

RAID 1 又称为Mirror 或Mirrooring(镜像) 磁盘镜像，它的宗旨是最大限度的保证用户数据的可用性和可修复性，RAID 1的操作方式是数据在写入一块磁盘的同时，会在另一块闲置的磁盘上生成镜像文件，在不影响性能情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上，只要系统中任何一对镜像盘中至少有一块磁盘可以使用，甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时系统都可以正常运行，当一块硬盘失效时，系统会忽略该硬盘，转而使用剩余的镜像盘读写数据，具备很好的磁盘冗余能力。RAID1 是磁盘阵列中单位成本最高的一种方式，磁盘利用率只有50%，并且阵列的大小取决于两块硬盘中最小的那块的容量，搭建RAID 1 至少需要两块磁盘。RAID 1 级别的磁盘阵列安全性是最好的，磁盘利用率在所有阵列组合当中是最低的。

工作原理： 如下图所示，如果有一个文件要写入RAID 1 当中，该文件会写入磁盘1，同时以复制的形式写入磁盘2，DATA1与DATA2被同时存入磁盘1和磁盘2，其他以此类推。

2.3 RAID 5 （数据块级别的分布式校验条带存储）

RAID5（分布式奇偶校验的独立磁盘结构）。RAID 5 是一种存储性能，数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。RAID5技术是把硬盘设备的数据奇偶校验信息保存到其他硬盘设备中。RAID5磁盘阵列组中数据的奇偶校验信息并不是单独保存到某一块磁盘设备中，而是存储到除自身以外的其他每一块对应的磁盘上，这样的好处是其中任何一个磁盘损坏后不至于出现致命缺陷，但只能允许一块磁盘损坏，否则无法利用剩下的数据和校验信息进行数据的恢复。搭建RAID 5 至少需要三块磁盘，搭建阵列后磁盘的可用数量为（n-1）/n，n为磁盘数。RAID 5 可以理解为是RAID 0 和RAID 1的折中方案，适合对性能和冗余都有一定要求，又都不是十分高的情况。搭建mysql的主从库都可以使用，普通的服务器为了减少维护成本，又保持一定冗余和读性能都可以做RAID 5

工作原理： 如下图所示，RAID 5 磁盘阵列写入数据时把校验码信息分布到各个磁盘上。例如，总共有N块磁盘，那么会将要写入的数据分成N份，并发的写入到N块磁盘中，同时还将数据的校验码信息Parity也写入到这N块磁盘中（数据与对应的校验码信息必须得分开存储在不同的磁盘上）。“parity”部分存放的就是数据的奇偶校验信息，实际上RAID 5 没有备份磁盘中的真实数据信息，而是当硬盘设备出现问题后通过奇偶校验信息来尝试重建损坏的数据一旦某一块磁盘损坏了，就可以用剩下的数据和对应的奇偶校验码信息去恢复损坏的数据。

4、RAID 6（两种存储的奇偶校验码的磁盘结构）

RAID6技术是在RAID 5基础上，为了进一步加强数据保护而设计的一种RAID方式，实际上是一种扩展RAID 5等级。与RAID 5的不同之处于除了每个硬盘上都有同级数据XOR校验区外，还有一个针对每个数据块的XOR校验区。与RAID 5 相同的是当前磁盘数据块的校验数据不可能存在当前磁盘中，而是交错存储的。组建RAID 6 要求至少4块硬盘，而RAID 6可以允许坏掉两块硬盘。在实际应用中RAID6的应用范围并没有其它的RAID模式那么广泛，对于数据中心，信息中心等对数据安全级别要求比较高的企业才会使用到RAID 6 进行数据的保护。 工作原理： 如下图1-4所示，与RAID 5相似，RAID 6根据条带化的数据生成校验信息，条带化数据和校验数据一起分散存储到RAID组的各个磁盘上。在下图中，A、B、C、D是条带化的数据，p代表校验数据，q是第二份校验数据。

图1-4 RAID 6 工作原理

5、RAID 10（镜像与条带存储）

RAID 10 不是独创的一种RAID级别，它由RAID 1 和 RAID 0 两种阵列形式组合而成，RAID 10继承了RAID 0 的快速与高效，同时也继承了RAID 1 的数据安全，RAID 10 至少需要四块硬盘。RAID 1+0，先使用四块硬盘组合成两个独立的RAID 1 ，然后将两个RAID 1 组合成一个RAID 0。需要注意Raid 10 和 Raid01的区别，RAID01又称为RAID0+1，先进行条带存放（RAID0），再进行镜像（RAID1），而RAID10又称为RAID1+0，先进行镜像（RAID1），再进行条带存放（RAID0）。组成RAID 10 至少需要四块磁盘，是在实际应用中较为常见阵列形式。 工作原理： 如下图1-5所示，系统首先创建2个独立的RAID1，然后将这两个独立的RAID1组成一个RAID0，当往这个逻辑Raid中写数据时，数据被有序的以条带的方式写入两个RAID1组合成的RAID 0 中，随后两个独立的RAID 1 又可以实现双磁盘镜像的功能。

图1-5 RAID 10 工作原理