磁盤陣列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID）

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1. 存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)一定分片；

2. 分基于軟件的軟RAID（如mdadm）和基于硬件的硬RAID（如RAID卡）；

3. RAID卡如同網(wǎng)卡一樣有集成板載的也有獨(dú)立的(PCI-e)，一般獨(dú)立RAID卡性能相對(duì)較好，淘寶一搜便可看到他們的原形；

4. 現(xiàn)在基本上服務(wù)器都原生硬件支持幾種常用的RAID;

5. 當(dāng)然還有更加高大上的專用于存儲(chǔ)的磁盤陣列柜產(chǎn)品，有專用存儲(chǔ)技術(shù)，規(guī)格有如12/24/48盤一柜等，盤可選機(jī)械/固態(tài)，3.5/2.5寸等。

近來想建立一個(gè)私有云系統(tǒng)，涉及到安裝使用一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器。對(duì)于服務(wù)器中硬盤的連接，選用哪種RAID模式能準(zhǔn)確滿足需求收集了資料，簡單整理后記錄如下：

一、RAID模式優(yōu)缺點(diǎn)的簡要介紹

目前被運(yùn)用較多的RAID模式其優(yōu)缺點(diǎn)大致是這樣的：

1、RAID0模式

優(yōu)點(diǎn)：在RAID 0狀態(tài)下，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)被分割成兩部分，分別存儲(chǔ)在兩塊硬盤上，此時(shí)移動(dòng)硬盤的理論存儲(chǔ)速度是單塊硬盤的2倍，實(shí)際容量等于兩塊硬盤中較小一塊硬盤的容量的2倍。

缺點(diǎn)：任何一塊硬盤發(fā)生故障，整個(gè)RAID上的數(shù)據(jù)將不可恢復(fù)。

備注：存儲(chǔ)高清電影比較適合。

2、RAID1模式

優(yōu)點(diǎn)：此模式下，兩塊硬盤互為鏡像。當(dāng)一個(gè)硬盤受損時(shí)，換上一塊全新硬盤(大于或等于原硬盤容量)替代原硬盤即可自動(dòng)恢復(fù)資料和繼續(xù)使用，移動(dòng)硬盤的實(shí)際容量等于較小一塊硬盤的容量，存儲(chǔ)速度與單塊硬盤相同。RAID 1的優(yōu)勢在于任何一塊硬盤出現(xiàn)故障是，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)都不會(huì)丟失。

缺點(diǎn)：該模式可使用的硬盤實(shí)際容量比較小，僅僅為兩顆硬盤中最小硬盤的容量。

備注：非常重要的資料，如數(shù)據(jù)庫，個(gè)人資料，是萬無一失的存儲(chǔ)方案。

3、RAID 0+1模式

RAID 0+1是磁盤分段及鏡像的結(jié)合，采用2組RAID0的磁盤陣列互為鏡像，它們之間又成為一個(gè)RAID1的陣列。硬盤使用率只有50%，但是提供最佳的速度及可靠度。

4、RAID 3模式

RAID3是把數(shù)據(jù)分成多個(gè)“塊”，按照一定的容錯(cuò)算法，存放在N+1個(gè)硬盤上，實(shí)際數(shù)據(jù)占用的有效空間為N個(gè)硬盤的空間總和，而第N+1個(gè)硬盤存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是校驗(yàn)容錯(cuò)信息，當(dāng)這N+1個(gè)硬盤中的其中一個(gè)硬盤出現(xiàn)故障時(shí)，從其它N個(gè)硬盤中的數(shù)據(jù)也可以恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。

5、RAID 5模式

RAID5不對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，而是把數(shù)據(jù)和相對(duì)應(yīng)的奇偶校驗(yàn)信息存儲(chǔ)到組成RAID5的各個(gè)磁盤上，并且奇偶校驗(yàn)信息和相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)于不同的磁盤上。當(dāng)RAID5的一個(gè)磁盤數(shù)據(jù)發(fā)生損壞后，利用剩下的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的奇偶校驗(yàn)信息去恢復(fù)被損壞的數(shù)據(jù)。

6、RAID 10模式

RAID10最少需要4塊硬盤才能完成。把2塊硬盤組成一個(gè)RAID1，然后兩組RAID1組成一個(gè)RAID0。雖然RAID10方案造成了50%的磁盤浪費(fèi)，但是它提供了200%的速度和單磁盤損壞的數(shù)據(jù)安全性。

二、另外三種硬件快速硬件設(shè)置模式簡介

在收集資料時(shí)看到有的硬件設(shè)備提供快速磁盤模式設(shè)置，也很方便大家的使用，具體情況如下：

1、Clone模式

克隆模式，磁盤全部數(shù)據(jù)一樣，以最小硬盤的為準(zhǔn)。

2、Large模式

硬盤容量簡單相加，將幾個(gè)硬盤變成一個(gè)硬盤，容量為幾個(gè)硬盤容量之和，此模式下可以獲得最大的硬盤空間。

3、Normal模式

硬盤分別處于正常、獨(dú)立的狀態(tài)，可以分別獨(dú)立的寫入或讀取資料，能使用的實(shí)際容量分別為4個(gè)硬盤的容量。如果其中一個(gè)硬盤受損，其他幾個(gè)硬盤不會(huì)受影響。

三、RAID使用簡明注意事項(xiàng)

★使用前請(qǐng)先備份硬盤的資料，一旦進(jìn)行RAID設(shè)定或是變更RAID模式，將會(huì)清除硬盤里的所有資料，以及無法恢復(fù)；

★建立RAID時(shí)，建議使用相同品牌、型號(hào)和容量的硬盤，以確保性能和穩(wěn)定；

★請(qǐng)勿隨意更換或取出硬盤，如果取出了硬盤，請(qǐng)記下硬盤放入兩個(gè)倉位的順序不得更改，以及請(qǐng)勿只插入某一塊硬盤使用，以避免造成資料損壞或丟失；

★如果舊硬盤曾經(jīng)在RAID模式下使用，請(qǐng)先進(jìn)清除硬盤RAID信息，讓硬盤回復(fù)至出廠狀態(tài)，以免RAID建立失?。?/p>

★RAID0模式下，其中一個(gè)硬盤損壞時(shí)，其它硬盤所有資料都將丟失；

★RAID1模式下，如果某一塊硬盤受損，可以用一塊大于或等于受損硬盤容量的新硬盤替換壞硬盤然后開機(jī)即可自動(dòng)恢復(fù)和修復(fù)資料以及RAID模式。此過程需要一定時(shí)間，請(qǐng)耐心等待

四、細(xì)數(shù)RAID模式

1、概念

磁盤陣列（Redundant Arrays of Inexpensive Disks，RAID），有“價(jià)格便宜且多余的磁盤陣列”之意。原理是利用數(shù)組方式來作磁盤組，配合數(shù)據(jù)分散排列的設(shè)計(jì)，提升數(shù)據(jù)的安全性。磁盤陣列是由很多便宜、容量較小、穩(wěn)定性較高、速度較慢磁盤，組合成一個(gè)大型的磁盤組，利用個(gè)別磁盤提供數(shù)據(jù)所產(chǎn)生加成效果提升整個(gè)磁盤系統(tǒng)效能。同時(shí)利用這項(xiàng)技術(shù)，將數(shù)據(jù)切割成許多區(qū)段，分別存放在各個(gè)硬盤上。磁盤陣列還能利用同位檢查（Parity Check）的觀念，在數(shù)組中任一顆硬盤故障時(shí)，仍可讀出數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)重構(gòu)時(shí)，將數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算后重新置入新硬盤中。

2、規(guī)范

RAID技術(shù)主要包含RAID 0～RAID 50等數(shù)個(gè)規(guī)范，它們的側(cè)重點(diǎn)各不相同，常見的規(guī)范有如下幾種：

RAID 0：RAID 0連續(xù)以位或字節(jié)為單位分割數(shù)據(jù)，并行讀/寫于多個(gè)磁盤上，因此具有很高的數(shù)據(jù)傳輸率，但它沒有數(shù)據(jù)冗余，因此并不能算是真正的RAID結(jié)構(gòu)。RAID 0只是單純地提高性能，并沒有為數(shù)據(jù)的可靠性提供保證，而且其中的一個(gè)磁盤失效將影響到所有數(shù)據(jù)。因此，RAID 0不能應(yīng)用于數(shù)據(jù)安全性要求高的場合。

RAID 1：它是通過磁盤數(shù)據(jù)鏡像實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余，在成對(duì)的獨(dú)立磁盤上產(chǎn)生互為備份的數(shù)據(jù)。當(dāng)原始數(shù)據(jù)繁忙時(shí)，可直接從鏡像拷貝中讀取數(shù)據(jù)，因此RAID 1可以提高讀取性能。RAID 1是磁盤陣列中單位成本最高的，但提供了很高的數(shù)據(jù)安全性和可用性。當(dāng)一個(gè)磁盤失效時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)切換到鏡像磁盤上讀寫，而不需要重組失效的數(shù)據(jù)。

RAID 0+1: 也被稱為RAID 10標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際是將RAID 0和RAID 1標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合的產(chǎn)物，在連續(xù)地以位或字節(jié)為單位分割數(shù)據(jù)并且并行讀/寫多個(gè)磁盤的同時(shí)，為每一塊磁盤作磁盤鏡像進(jìn)行冗余。它的優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)擁有RAID 0的超凡速度和RAID 1的數(shù)據(jù)高可靠性，但是CPU占用率同樣也更高，而且磁盤的利用率比較低。

RAID 2：將數(shù)據(jù)條塊化地分布于不同的硬盤上，條塊單位為位或字節(jié)，并使用稱為“加重平均糾錯(cuò)碼（海明碼）”的編碼技術(shù)來提供錯(cuò)誤檢查及恢復(fù)。這種編碼技術(shù)需要多個(gè)磁盤存放檢查及恢復(fù)信息，使得RAID 2技術(shù)實(shí)施更復(fù)雜，因此在商業(yè)環(huán)境中很少使用。

RAID 3：它同RAID 2非常類似，都是將數(shù)據(jù)條塊化分布于不同的硬盤上，區(qū)別在于RAID 3使用簡單的奇偶校驗(yàn)，并用單塊磁盤存放奇偶校驗(yàn)信息。如果一塊磁盤失效，奇偶盤及其他數(shù)據(jù)盤可以重

新產(chǎn)生數(shù)據(jù)；如果奇偶盤失效則不影響數(shù)據(jù)使用。RAID 3對(duì)于大量的連續(xù)數(shù)據(jù)可提供很好的傳輸率，但對(duì)于隨機(jī)數(shù)據(jù)來說，奇偶盤會(huì)成為寫操作的瓶頸。

RAID 4：RAID 4同樣也將數(shù)據(jù)條塊化并分布于不同的磁盤上，但條塊單位為塊或記錄。RAID 4使用一塊磁盤作為奇偶校驗(yàn)盤，每次寫操作都需要訪問奇偶盤，這時(shí)奇偶校驗(yàn)盤會(huì)成為寫操作的瓶頸，因此RAID 4在商業(yè)環(huán)境中也很少使用。

RAID 5：RAID 5不單獨(dú)指定的奇偶盤，而是在所有磁盤上交叉地存取數(shù)據(jù)及奇偶校驗(yàn)信息。在RAID 5上，讀/寫指針可同時(shí)對(duì)陣列設(shè)備進(jìn)行操作，提供了更高的數(shù)據(jù)流量。RAID 5更適合于小數(shù)據(jù)塊和隨機(jī)讀寫的數(shù)據(jù)。RAID 3與RAID 5相比，最主要的區(qū)別在于RAID 3每進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸就需涉及到所有的陣列盤；而對(duì)于RAID 5來說，大部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸只對(duì)一塊磁盤操作，并可進(jìn)行并行操作。在RAID 5中有“寫損失”，即每一次寫操作將產(chǎn)生四個(gè)實(shí)際的讀/寫操作，其中兩次讀舊的數(shù)據(jù)及奇偶信息，兩次寫新的數(shù)據(jù)及奇偶信息。

RAID 6：與RAID 5相比，RAID 6增加了第二個(gè)獨(dú)立的奇偶校驗(yàn)信息塊。兩個(gè)獨(dú)立的奇偶系統(tǒng)使用不同的算法，數(shù)據(jù)的可靠性非常高，即使兩塊磁盤同時(shí)失效也不會(huì)影響數(shù)據(jù)的使用。但RAID 6需要分配給奇偶校驗(yàn)信息更大的磁盤空間，相對(duì)于RAID 5有更大的“寫損失”，因此“寫性能”非常差。較差的性能和復(fù)雜的實(shí)施方式使得RAID 6很少得到實(shí)際應(yīng)用。

RAID 7：這是一種新的RAID標(biāo)準(zhǔn)，其自身帶有智能化實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和用于存儲(chǔ)管理的軟件工具，可完全獨(dú)立于主機(jī)運(yùn)行，不占用主機(jī)CPU資源。RAID 7可以看作是一種存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)（Storage Computer），它與其他RAID標(biāo)準(zhǔn)有明顯區(qū)別。除了以上的各種標(biāo)準(zhǔn)（如表1），我們可以如RAID 0+1那樣結(jié)合多種RAID規(guī)范來構(gòu)筑所需的RAID陣列，例如RAID 5+3（RAID 53）就是一種應(yīng)用較為廣泛的陣列形式。用戶一般可以通過靈活配置磁盤陣列來獲得更加符合其要求的磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)。

RAID 5E(RAID 5 Enhencement): RAID 5E是在RAID 5級(jí)別基礎(chǔ)上的改進(jìn)，與RAID 5類似，數(shù)據(jù)的校驗(yàn)信息均勻分布在各硬盤上，但是，在每個(gè)硬盤上都保留了一部分未使用的空間，這部分空間沒有進(jìn)行條帶化，最多允許兩塊物理硬盤出現(xiàn)故障。看起來，RAID 5E和RAID 5加一塊熱備盤好象差不多，其實(shí)由于RAID 5E是把數(shù)據(jù)分布在所有的硬盤上，性能會(huì)比RAID5 加一塊熱備盤要好。當(dāng)一塊硬盤出現(xiàn)故障時(shí)，有故障硬盤上的數(shù)據(jù)會(huì)被壓縮到其它硬盤上未使用的空間，邏輯盤保持RAID 5級(jí)別。

RAID 5EE: 與RAID 5E相比，RAID 5EE的數(shù)據(jù)分布更有效率，每個(gè)硬盤的一部分空間被用作分布的熱備盤，它們是陣列的一部分，當(dāng)陣列中一個(gè)物理硬盤出現(xiàn)故障時(shí)，數(shù)據(jù)重建的速度會(huì)更快。

RAID 50：RAID50是RAID5與RAID0的結(jié)合。此配置在RAID5的子磁盤組的每個(gè)磁盤上進(jìn)行包括奇偶信息在內(nèi)的數(shù)據(jù)的剝離。每個(gè)RAID5子磁盤組要求三個(gè)硬盤。RAID50具備更高的容錯(cuò)能力，因?yàn)樗试S某個(gè)組內(nèi)有一個(gè)磁盤出現(xiàn)故障，而不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。而且因?yàn)槠媾嘉环植坑赗AID5子磁盤組上，故重建速度有很大提高。優(yōu)勢：更高的容錯(cuò)能力，具備更快數(shù)據(jù)讀取速率的潛力。需要注意的是：磁盤故障會(huì)影響吞吐量。故障后重建信息的時(shí)間比鏡像配置情況下要長。

3、優(yōu)點(diǎn)

提高傳輸速率。RAID通過在多個(gè)磁盤上同時(shí)存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)來大幅提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量（Throughput）。在RAID中，可以讓很多磁盤驅(qū)動(dòng)器同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，而這些磁盤驅(qū)動(dòng)器在邏輯上又是一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器，所以使用RAID可以達(dá)到單個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器幾倍、幾十倍甚至上百倍的速率。這也是RAID最初想要解決的問題。因?yàn)楫?dāng)時(shí)CPU的速度增長很快，而磁盤驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸速率無法大幅提高，所以需要有一種方案解決二者之間的矛盾。RAID最后成功了。

通過數(shù)據(jù)校驗(yàn)提供容錯(cuò)功能。普通磁盤驅(qū)動(dòng)器無法提供容錯(cuò)功能，如果不包括寫在磁盤上的CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）碼的話。RAID容錯(cuò)是建立在每個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器的硬件容錯(cuò)功能之上的，所以它提供更高的安全性。在很多RAID模式中都有較為完備的相互校驗(yàn)/恢復(fù)的措施，甚至是直接相互的鏡像備份，從而大大提高了RAID系統(tǒng)的容錯(cuò)度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定冗余性。

4、實(shí)現(xiàn)

磁盤陣列有兩種方式可以實(shí)現(xiàn)，那就是“軟件陣列”與“硬件陣列”。

軟件陣列是指通過網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)自身提供的磁盤管理功能將連接的普通SCSI卡上的多塊硬盤配置成邏輯盤，組成陣列。軟件陣列可以提供數(shù)據(jù)冗余功能，但是磁盤子系統(tǒng)的性能會(huì)有所降低，有的降低幅度還比較大，達(dá)30%左右。

硬件陣列是使用專門的磁盤陣列卡來實(shí)現(xiàn)的。硬件陣列能夠提供在線擴(kuò)容、動(dòng)態(tài)修改陣列級(jí)別、自動(dòng)數(shù)據(jù)恢復(fù)、驅(qū)動(dòng)器漫游、超高速緩沖等功能。它能提供性能、數(shù)據(jù)保護(hù)、可靠性、可用性和可管理性的解決方案。陣列卡專用的處理單元來進(jìn)行操作，它的性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)非陣列硬盤，并且更安全更穩(wěn)定。

磁盤陣列其實(shí)也分為軟陣列 (Software Raid)和硬陣列 (Hardware Raid) 兩種. 軟陣列即通過軟件程序并由計(jì)算機(jī)的 CPU提供運(yùn)行能力所成. 由于軟件程式不是一個(gè)完整系統(tǒng)故只能提供最基本的 RAID容錯(cuò)功能. 其他如熱備用硬盤的設(shè)置, 遠(yuǎn)程管理等功能均一一欠奉. 硬陣列是由獨(dú)立操作的硬件提供整個(gè)磁盤陣列的控制和計(jì)算功能. 不依靠系統(tǒng)的CPU資源.

由于硬陣列是一個(gè)完整的系統(tǒng), 所有需要的功能均可以做進(jìn)去. 所以硬陣列所提供的功能和性能均比軟陣列好. 而且, 如果你想把系統(tǒng)也做到磁盤陣列中, 硬陣列是唯一的選擇. 故我們可以看市場上 RAID 5 級(jí)的磁盤陣列均為硬陣列. 軟 陣列只適用于 Raid 0 和 Raid 1. 對(duì)于我們做鏡像用的鏡像塔, 肯定不會(huì)用 Raid 0或 Raid 1。作為高性能的存儲(chǔ)系統(tǒng)，已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。RAID的級(jí)別從RAID概念的提出到現(xiàn)在，已經(jīng)發(fā)展了六個(gè)級(jí)別，其級(jí)別分別是0、1、2、3、4、5等。但是最常用的是0、1、3、5四個(gè)級(jí)別。

五、個(gè)人用戶該選那種RAID模式

首先要分析清楚，我們需要存儲(chǔ)的文件有什么樣的屬性。這其中需要大量存儲(chǔ)的和占用存儲(chǔ)量大的文件是兩回事兒。

從使用角度粗略分，個(gè)人需要存儲(chǔ)的文件大致有文本文件、照片錄像、影音文件、應(yīng)用程序等。

1、文本文件：大量長期存放，階段性更新，但其占用空間小，安全性要求個(gè)別較高，大部分一般；

2、照片錄像：大量長期存放，永久性記錄，占用空間大，安全性要求高，一旦損失很難彌補(bǔ)；

3、影音文件：一部分大量長期存放，一部分大量短期存放，階段性更新，占用空間大，安全性要求一般，即便損失了，也可以再從網(wǎng)絡(luò)上下載恢復(fù)；

4、應(yīng)用程序：這其中包括一些軟件和硬件的驅(qū)動(dòng)等，對(duì)于軟件，目前基本可以從網(wǎng)絡(luò)上獲得，驅(qū)動(dòng)程序有時(shí)需要預(yù)先備份，安裝設(shè)備時(shí)隨時(shí)可用，屬于量少但要長期存放的，階段性更新，安全性要求一般。

看看自己需要對(duì)哪種類型的文件進(jìn)行存儲(chǔ)，再選擇自己需要的RAID模式即可。

本人的照片和私人錄影資料較多，平時(shí)喜歡收集APE等無損格式的音樂文件，對(duì)于個(gè)人來說這都是至寶，不可有所損失，再有就是一些硬件的驅(qū)動(dòng)程序，相對(duì)比較重要，另外會(huì)編輯少量的個(gè)人文件，階段性比較重要，最后是影片，看完也就刪除了，不太重要。而照片錄像和無損音樂占用的空間又是巨大的，安全性要求又很高，權(quán)衡后，在節(jié)約資金確保安全的前提下，準(zhǔn)備購置五塊大容量硬盤，組成NAS存儲(chǔ)服務(wù)器，選擇RAID5模式。

順便說，購置五快硬盤的原因還有一個(gè)，就是我使用的是老機(jī)箱改造NAS服務(wù)器，市面上有3轉(zhuǎn)5的硬盤籠子可以簡單將原有的3個(gè)光驅(qū)位變成5塊硬盤的存儲(chǔ)位，考慮到家用存儲(chǔ)8T的容量已經(jīng)足夠了，10T基本上可以無憂了，所以選擇了5塊硬盤，每塊2T容量。當(dāng)然組成RAOD5后會(huì)少于10T，那也足夠了！

NAS的好處很多，這里就不在贅述，有興趣的朋友建議深入了解。它既可以完成集中存儲(chǔ)還可以完成諸如自動(dòng)BT下載，網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)，蘋果媒體服務(wù)器等眾多私有云功能，是很好的家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用解決方案。