獨立硬盤冗余陣列-RAID
獨立硬盤冗余陣列(RAID，Redundant Array of Independant Disks),舊稱為廉價磁盤冗余陣列(Redundant Array of Inexpensive Disks)。1987年美國加州伯克利分校的一篇名為《A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disk(RAID)》論文誕生，這標(biāo)志著RAID技術(shù)的開始。
那么什么是RAID呢?簡單的來講就是把多個硬盤組合起來，成為一個硬盤陣列組，操作系統(tǒng)會把它當(dāng)做是一個硬盤，其性能能夠達到甚至超過單個昂貴容量大的硬盤。RAID提供了多種硬盤組合的方式，相比單個硬盤來說，提高了硬盤得I/O能力。多個磁盤之間相互冗余，提高了耐用性。
RAID的硬盤組合方式有：RAID-0，RAID-1，RAID-2，RAID-3，RAID-4，RAID-5，RAID-6，RAID-7，RAID10，RAID-01，RAID-50，RAID-53，RAID-60，JBOD。
RAID的實現(xiàn)模式
Software RAID：
軟件磁盤陣列，由CPU處理和協(xié)調(diào)一個RAID里面各個硬盤的作業(yè)，這樣就會給CPU帶來較多的運算壓力，分為3種：
1)基于主板的的磁盤陣列：通常上是由主板上的芯片組提供RAID功能。
2)硬件輔助磁盤陣列：需要RAID卡和相關(guān)廠商提供的驅(qū)動程序，RAID功能是由驅(qū)動程序和CPU運算來提供
3)操作系統(tǒng)的RAID功能：Linux、windows Server等操作系統(tǒng)內(nèi)置的RAID功能
雖然軟RAID實現(xiàn)的有多種，但是在生產(chǎn)環(huán)境還是不建議使用的。
Hardware RAID：
硬件磁盤陣列，在RAID卡上內(nèi)置了CPU處理器，這樣就不占用服務(wù)器的CPU了。一般硬件磁盤陣列都會有備份的電源模塊和NVRAM(非易失性內(nèi)存)，當(dāng)系統(tǒng)斷掉后，備份電源開始供電，將硬盤讀寫的日志保存在內(nèi)存中，當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)，備份電源關(guān)閉供電，再在NVRAM讀取日志數(shù)據(jù)，繼續(xù)完成上次斷電前沒有完成的作業(yè)。
常用RAID介紹
常用的RAID有：RAID0，RAID-1，RAID-5，RAID6，RAID-10，RAID50。
RAID0
RAID0，也稱條帶卷(striping)。在RAID0中，數(shù)據(jù)會被切成片，按一定順序會被寫到所有的磁盤里面，如下圖：
若一片數(shù)據(jù)被切割成了A1-A8，將存儲在一個由2塊Disk組成的RAID0，那么第一段數(shù)據(jù)塊A1會被存儲在Disk0中，第二段數(shù)據(jù)塊A2會被存儲在Disk1中，第三段數(shù)據(jù)塊會被存儲在Disk0中，以此類推，這一片數(shù)據(jù)會被均分到2塊磁盤上。
RAID0的優(yōu)缺點：
1)速度快，寫和讀的能力得到了提高;
2)RAID0沒有冗余的能力，一旦一塊磁盤出現(xiàn)了故障，則所有的數(shù)據(jù)都將不會恢復(fù);
3)RAID0需要N塊磁盤才能實現(xiàn)(N>=2);
4)能夠存儲數(shù)據(jù)的大小為N*min(S1,S2,S3,S4....)
在RAID0中有兩個重要的參數(shù)：
條帶寬度：stripe width，它指的是可以被并行寫入的數(shù)據(jù)塊的個數(shù)，也就是實現(xiàn)RAID0中磁盤的個數(shù);
條帶大小：stripe size，它指的是每次寫入磁盤的數(shù)據(jù)塊的大小，大小一般為2KB或者512KB甚至更大，size越小，數(shù)據(jù)被分割的次數(shù)就越多。stripe size對性能是有一定的影響的，在生產(chǎn)環(huán)境中，需要調(diào)整好。
RAID1
RAID1，鏡像化，在RAID1中，數(shù)據(jù)會被復(fù)制成多份，存儲在多個磁盤上，如下圖：
若一片數(shù)據(jù)將要被存儲，數(shù)據(jù)會被復(fù)制成多份(取決RAID1的磁盤個數(shù))，然后存儲到每一個磁盤上。
RAID1的優(yōu)缺點：
1)冗余性和數(shù)據(jù)的可靠性最高，只要不是磁盤同時損壞了，一般都不會帶來數(shù)據(jù)丟失的問題;
2)RAID1的容量取決容量最小的那個磁盤，寫入速度也是取決于最小的那個磁盤，較大的磁盤的剩余空間可 以分區(qū)使用，不會造成浪費;
3)RAID1的讀取速度理論上來說是磁盤個數(shù)的倍數(shù);
4)RAID1需要N塊磁盤才能實現(xiàn)(N>=2)
5)能夠存儲數(shù)據(jù)的大小為min(S1,S2,S3...)
RAID3
RAID3，數(shù)據(jù)類似于RAID0，被條帶化的存儲在多個磁盤中，數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位，與RAID0不同的是，RAID3單獨使用了一塊獨立的磁盤用來存儲數(shù)據(jù)的奇偶校驗值，如下圖所示：
數(shù)據(jù)被切片存儲在Disk0-2上，同時計算處奇偶校驗值存儲在Disk3上，這樣即使Disk0-2中損壞一塊磁盤，也能根據(jù)奇偶校驗值得到損壞磁盤的數(shù)據(jù)。
RAID3的優(yōu)缺點：
1.較高的容錯能力;
2.不適合寫入操作較多的情景，會給校驗盤帶來一定的負(fù)載，適合讀取操作較多的應(yīng)用環(huán)境;
3.RAID3需要N塊磁盤(N>=3);
4.能夠存儲數(shù)據(jù)的大小為(N-1)*min(S1,S2,S3,S4....)。
RAID4
和RAID3類似，RAID4不是以字節(jié)為存取單位，RAID4的數(shù)據(jù)以塊(一般為512字節(jié))為單位，如下圖：
以塊為單位帶來的好處就是，減少了奇偶檢驗的次數(shù)，比如，如果一段數(shù)據(jù)的大小為10個字節(jié)，在RAID3上可能需要計算2次奇偶檢驗值了，但是在RAID4上，10個字節(jié)都會被放在第一個磁盤上，并不需要計算。
RAID4的優(yōu)缺點：
1.較高的容錯能力;
2.提高了小量數(shù)據(jù)的I/O能力;
3.RAID4需要N塊磁盤(N>=3);
4.能夠存儲數(shù)據(jù)的大小為(N-1)*min(S1,S2,S3,S4....)。
RAID5
RAID5可以理解成是RAID0和RAID1的折中方案，把數(shù)據(jù)條帶化后存儲，并且將數(shù)據(jù)奇偶檢驗值存儲在所有的硬盤上，如下圖：
數(shù)據(jù)被條帶化存儲到了磁盤上，并且每個磁盤上都能夠存儲奇偶檢驗值，其讀寫速度和RAID0差不多，可能寫的時候要慢一點，比較要計算奇偶檢驗，這樣，即使壞掉一塊磁盤，只需要更換上好的磁盤，RAID會利用剩下奇偶檢驗去重建磁盤上的數(shù)據(jù)。
RAID5的優(yōu)缺點：
1)較高的容錯能力;
2)讀寫速度快;
3)RAID4需要N塊磁盤(N>=3);
4)能夠存儲數(shù)據(jù)的大小為(N-1)*min(S1,S2,S3,S4....)。
RAID6
與RAID5類似，只是增加了第二個獨立的奇偶檢驗信息塊，使用了兩種不同的奇偶檢驗算法，如下圖所示：
數(shù)據(jù)仍然是被條帶化得存儲在磁盤上，但是會計算出兩個獨立的奇偶檢驗值，相對于RAID5來說有更多的I/O操作和計算量，所以RAID6通常不會以軟件來實現(xiàn)，一般會使用硬件實現(xiàn)，RAID6也是最常見的磁盤陣列。
RAID6的優(yōu)缺點：
1)較高的容錯能力
2)同一RAID6中最多運行同時損壞2塊磁盤，更換磁盤后，數(shù)據(jù)將被重新計算寫入;
3)RAID6需要N個磁盤(N>=4);
4)RAID容量為(N-2)*min(s1,s2,s3,...)
RAID 01
RAID 01是一種混合的磁盤陣列，即是RAID0和RAID1的混合，先做條帶，再做鏡像：
RAID01中，同組RAID0只要出現(xiàn)一個磁盤損壞，那么這個RAID 0就不能你使用了，值剩下其他組的磁盤運作，可靠性較低。
RAID01的優(yōu)缺點：
1)數(shù)據(jù)可靠性低
2)RAID01需要N個磁盤(N>=4)
