今天我們來聊一聊Raid，做一期輕科普，跟大家一起了解下各種Raid是怎么回事、有什么作用、有哪些優(yōu)缺點(diǎn)、如何實(shí)現(xiàn)等等。
注：IT之家小編個(gè)人習(xí)慣拼作Raid，但RAID和raid這些拼法也都有眾多擁躉。維基百科都拼作RAID，畢竟是首字母集合，應(yīng)該是比較標(biāo)準(zhǔn)的拼法，另外兩種是當(dāng)做單詞來用了，不過大家開心就好，不影響理解。
何為Raid
我們首先來認(rèn)識(shí)一下這個(gè)概念，Raid全稱為Redundant Arrays of Independent Drives，中文名稱為磁盤陣列，直譯為“冗余獨(dú)立驅(qū)動(dòng)器陣列”。簡(jiǎn)單來說就是多個(gè)硬盤組成的邏輯陣列。組Raid就是將多塊獨(dú)立的硬盤組合行成單一的邏輯陣列，當(dāng)做一個(gè)整體來使用，用以實(shí)現(xiàn)提高傳輸速度、安全性等功能，多用于文件服務(wù)器或NAS。
Raid的種類
下面我們依次介紹較常見的Raid0/1/10/5/6和更高級(jí)一些的Raidz/z2，并分別介紹它們的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)。不常見的Raid2/3/4和各種奇奇怪怪的組合如Raid100/30/50/60等就不多說了，理解了基礎(chǔ)的，組合自然就明白了。如果沒有標(biāo)注，默認(rèn)不同硬盤的容量相同。
1、Raid0
Raid0需要最少兩塊。
以兩塊硬盤為例，組Raid后容量為兩者之和，讀寫數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)對(duì)兩塊硬盤進(jìn)行讀寫。
優(yōu)點(diǎn)是帶寬翻倍，理論上讀寫速度也翻倍。但缺點(diǎn)也是致命的，由于是將整體數(shù)據(jù)同時(shí)分別寫在兩塊硬盤上，讀取時(shí)也要同時(shí)讀出才能得到完整的數(shù)據(jù)，所以只要陣列中一塊硬盤損壞，整個(gè)陣列中的所以數(shù)據(jù)全部丟失，所以才有了著名的“Raid0一時(shí)爽，一直Raid0一直爽”，啊，不好意思拿錯(cuò)稿子了，是“Raid0一時(shí)爽，數(shù)據(jù)火葬場(chǎng)”。
總結(jié)來講，速度×N，風(fēng)險(xiǎn)×N，利用率100%。
2、Raid1
Raid1最少也需要兩塊硬盤。
同樣以兩塊硬盤為例，容量相當(dāng)于最小的一塊，多塊同理。寫入數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)在所有硬盤上寫入相同的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于做了鏡像或備份，讀取時(shí)如果一塊硬盤損壞，還可以從陣列中其他的硬盤中讀出完整數(shù)據(jù)。
優(yōu)點(diǎn)是冗余性和安全性翻倍，缺點(diǎn)是利用率低。
總結(jié)，速度×1，風(fēng)險(xiǎn)×1/N，利用率1/N。
3、Raid10
顧名思義，就是Raid1+0，是Raid1和Raid0的結(jié)合，讓兩者取長(zhǎng)補(bǔ)短。最少需要四塊硬盤，或者m×n塊的靈活組合都可，正是因?yàn)槠涫莾煞NRaid模式的結(jié)合。
以四塊硬盤為例，其中兩塊用作備份盤，兩塊用作增速盤。
先提一下Raid10的特殊實(shí)現(xiàn)方式，叫Raid10而不叫Raid01是有道理的，需要先把四塊硬盤分為兩組，組內(nèi)先進(jìn)行類似Raid1的組合，互為鏡像，稱作“做鏡像”，再對(duì)兩個(gè)“Raid1陣列”進(jìn)行類似Raid0的組合，稱為“做條帶”。所以在讀寫時(shí)，同時(shí)對(duì)四塊硬盤進(jìn)行讀寫，其中每組寫入不同數(shù)據(jù)（原數(shù)據(jù)中不同位置的數(shù)據(jù)，有可能相同，如1101中的前兩個(gè)1，下同），每組中兩塊硬盤寫入相同的數(shù)據(jù)。
優(yōu)點(diǎn)是兼顧傳輸速度與安全性，缺點(diǎn)是性能開銷大，而且……額……貴，權(quán)且當(dāng)作方案的缺點(diǎn)吧。
總結(jié)，以四塊硬盤為例，速度×2，風(fēng)險(xiǎn)×?，利用率50%。
同理，Raid01的原理大家可以反過來理解，先做條帶，再做鏡像。
4、Raid5
Raid5最少需要三塊硬盤，其中需要拿出相當(dāng)于一塊硬盤的容量來存校驗(yàn)碼，校驗(yàn)碼采用奇偶校驗(yàn)方式算出，校驗(yàn)碼不可全部在一塊硬盤，其余用來存數(shù)據(jù)。用來存校驗(yàn)碼的容量由從所有硬盤中不同位置取出相同的容量組成，加起來等于一塊硬盤的容量，以三塊硬盤為例，三塊硬盤中各取出?的容量，被取出的容量在三塊硬盤中不全在同一位置。
寫入數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)在兩塊硬盤上分別寫入不同數(shù)據(jù)，最后一塊硬盤寫入算出的校驗(yàn)碼，下一次寫入的校驗(yàn)碼不可與上一次的校驗(yàn)碼存于同一塊硬盤。如果某一塊硬盤損壞，則只需要替換掉損壞的硬盤，通過均勻分布在各硬盤中的數(shù)據(jù)和校驗(yàn)碼，就可以恢復(fù)重建損壞硬盤中的數(shù)據(jù)。
優(yōu)點(diǎn)是一定程度上兼顧了傳輸速度和安全性。缺點(diǎn)是現(xiàn)實(shí)中數(shù)據(jù)恢復(fù)速度和成功率并不十分理想。還有不得不提的局限性，不管陣列中有多少塊硬盤，同時(shí)損壞兩塊都是無法恢復(fù)的，整個(gè)陣列中的數(shù)據(jù)全部丟失。
總結(jié)，速度×(N-1)，風(fēng)險(xiǎn)不會(huì)算，改天去請(qǐng)教一下理學(xué)院的學(xué)長(zhǎng)……可以肯定的是風(fēng)險(xiǎn)比Raid1大，利用率為(N-1)/N。
另外，如果硬盤容量不同，Raid5會(huì)在每塊硬盤中都取容量最小的硬盤的容量來使用，其余的都不用，但群輝的SHR技術(shù)可以將浪費(fèi)的容量利用起來，感興趣的朋友可以去了解一下。
5、Raid6
Raid6可以說是Raid5的升級(jí)版，最少需要四塊硬盤，其中兩塊硬盤的容量用以存儲(chǔ)兩位奇偶校驗(yàn)碼，校驗(yàn)碼分配方式與Raid5類似。
同理，同時(shí)損壞三塊硬盤，整個(gè)陣列無法恢復(fù)。
總結(jié)，速度×(N-2)，風(fēng)險(xiǎn)不會(huì)算但比Raid5小比Raid1大，利用率為(N-2)/N。
6、Raidz/Raidz2
這兩種“Raid模式”分別可以看做Raid5和Raid6的改進(jìn)，雖然名叫“Raid”但并不是同一回事。
Raidz/z2基于更先進(jìn)的ZFS文件系統(tǒng)，擁有更加先進(jìn)的冗余機(jī)制，解決了Raid5/6“全盤重寫”的問題。這個(gè)不是一時(shí)半會(huì)可以講完的，為了篇幅和不喧賓奪主的考慮，暫且留個(gè)坑吧。
實(shí)現(xiàn)方式
Raid陣列的實(shí)現(xiàn)分為硬實(shí)現(xiàn)和軟實(shí)現(xiàn)，組成的陣列分別稱為硬Raid和軟Raid。
我們分別來看：
1、硬實(shí)現(xiàn)/硬Raid
硬實(shí)現(xiàn)是通過硬件（Raid卡）來實(shí)現(xiàn)Raid陣列的方式。對(duì)磁盤的數(shù)據(jù)讀寫由Raid卡主控完成，系統(tǒng)會(huì)將整個(gè)陣列識(shí)別為單一硬盤。
優(yōu)點(diǎn)是對(duì)CPU的依賴非常小，性能較好，有緩存的Raid卡還可以提高隨機(jī)讀寫性能。
缺點(diǎn)是不夠靈活，用Raid卡組Raid后，如果不解除/撤銷/取消，陣列中的硬盤直接掛載到別的電腦上是無法使用的。以及需要額外的硬件，成本較高。
2、軟實(shí)現(xiàn)/軟Raid
軟Raid就是通過軟件方式實(shí)現(xiàn)的Raid，包括從BIOS中設(shè)置。磁盤數(shù)據(jù)的讀寫由CPU完成，系統(tǒng)可以識(shí)別出陣列中所有的硬盤。
優(yōu)點(diǎn)是使用靈活，拆下后可直接在其他電腦上使用，成本較低，操作簡(jiǎn)單。
缺點(diǎn)是對(duì)CPU依賴較大，性能較差。
了解了上述內(nèi)容，想要組Raid的小伙伴們心中應(yīng)該是有底了，可以按需選擇自己想要的方式。最后IT之家還要提醒一句，數(shù)據(jù)千萬條，安全第一條。Raid不規(guī)范，自己兩行淚。
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