RAID-详解
RAID 定义
RAID（Redundant Array of Independent Disks）即独立磁盘冗余阵列，RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬盘，从而提高硬盘的读写性能和数据安全性。
- 根据不同的组合方式可以分为不同的RAID级别：
| 级别 | 说明 |
|---|---|
| RAID 0 | 数据条带化，无校验 |
| RAID 1 | 数据镜像，无校验 |
| RAID 3 | 数据条带化读写，检验信息存放于专用硬盘 |
| RAID 5 | 数据条带化，检验信息分布式存放 |
| RAID 6 | 数据条带化，分布式校验并提供两级冗余 |
- 同时采用两种不同的RAID方式还能组合成新的RAID级别：
| 级别 | 说明 |
|---|---|
| RAID 0+1 | 先做RAID 0，后做RAID 1，同时提供数据条带化和镜像 |
| RAID 10 | 类似于RAID 0+1，区别在于先做RAID1，后做RAID 0 |
| RAID 50 | 先做RAID 5，后座RAID 0，能有效提高RAID 5的性能 |
RAID 0
定义：
- RAID 0既没有容错设计的条带硬盘阵列（(Striped Disk Array without Fault Tolerance），以条带形式将RAID组的数据均匀分布在各个硬盘中
优点：
- 极高的读写效率
- 速度快，由于不存在校验，所以不占用CPU资源
- 部署简单
缺点：
- 无冗余，通常和其他RAID级别混合使用
- 不适合用于关键数据
最小硬盘数：2
RAID 1
定义：
- RAID 1又称镜像（Mirror），数据同时一致写道主硬盘和镜像硬盘
优点：
- 提供过了很高的数据安全性和可用性
- 100%的数据冗余
- 设计、使用简单
- 不做校验计算，CPU占用资源少
缺点：
- 空间利用率只有1/2
- 相对于单个硬盘，无法提高写能力
RAID 5
定义：
- RAID 5与RAID 3机制类似，但校验数据均匀分布在各数据硬盘上，RAID成员硬盘上同时保存数据和校验信息，数据块和对应的校验信息不存在不同硬盘上。RAID 5是最长用的RAID方式之一。
优点：
- 高读取速率，中等写速率
- 提供一定程度的数据安全
缺点：
- RAID组里单块硬盘的故障，会导致其他硬盘读写性能大幅下降
最小硬盘数： 3
常用RAID比较
| RAID级别 | RAID 0 | RAID 1 | RAID 3 | RAID 5 | RAID 10 | RAID 0+1 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 别名 | 条带 | 镜像 | 专用奇偶位条带 | 分布奇偶位条带 | 镜像阵列条带 | 条带阵列镜像 |
| 容错性 | 无 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 |
| 冗余类型 | 无 | 复制 | 奇偶校验 | 奇偶校验 | 复制 | 复制 |
| 热备盘选项 | 无 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 |
| 读性能 | 高 | 低 | 高 | 高 | 一般 | 高 |
| 随机写能力 | 高 | 低 | 最低 | 低 | 一般 | 一般 |
| 连续写能力 | 高 | 低 | 低 | 低 | 一般 | 一般 |
| 最小硬盘数 | 2块 | 2块 | 3块 | 3块 | 4块 | 4块 |
| 可用容量 | N* 单块硬盘容量，N为RAID组成员，一般不大于16 | (N/2)* 单块硬盘容量，N为RAID组成员，一般不大于16 | (N-1)* 单块硬盘容量，N为RAID组成员，一般不大于16 | (N-1)* 单块硬盘容量，N为RAID组成员，一般不大于16 | (N/2)* 单块硬盘容量，N为RAID组成员，一般不大于16 | (N/2)* 单块硬盘容量，N为RAID组成员，一般不大于16 |
| 典型应用环境 | 迅速读写，安全性要求不高，如图形工作站等 | 随机数据写入，安全性能要求高，如服务器、数据库存储领域 | 连续数据传输，安全性要求高，如视频编辑、大型数据库等 | 随即数据传输，安全性要求高，如金融、数据库、存储等 | 数据量大，安全性要求高，如银行、金融领域 | 高性能和高安全性，如视频服务器 |
常用RAID选择
- RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比RAID1低而磁盘空间利用率要比RAID1高。
- RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高，存储成本相对较低。
热备盘
1. 热备：Hot Spare
定义：当冗余的RAID组中某个硬盘失效时，在不干扰当前RAID系统的正常使用的情况下，用RAID系统中另外一个正常的备用硬盘自动顶替失效硬盘，及时保证RAID系统的冗余性。
- 全局式：备用硬盘为系统中所有的冗余RAID组共享
- 专用式：备用硬盘为系统中某一组冗余RAID组专用
- 可用容量由(N -1) * 单块硬盘容量降为(N -2) * 单块硬盘容量（以Raid5为例）
2. 热插拔：Hot Swap
定义：在不影响系统正常运转的情况下，用正常的硬盘物理替换RAID系统中失效硬盘
- 关键在于热插拔时电子器件的保护机制
