RAID

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RAID0，RAID1，RAID5，RAID6，RAID10

RAID0 ：无数据校验的数据条带化技术

优点：具有低成本、高读写性能、100% 的高存储空间利用率等优点

缺点：不提供数据冗余保护，一旦数据损坏，将无法恢复。

适用： RAID0 一般适用于对性能要求严格但对数据安全性和可靠性不高的应用，如视频、音频存储、临时数据缓存空间等。

 

 

 

RAID1 称为镜像，它将数据完全一致地分别写到工作磁盘和镜像 磁盘，。 RAID1 在数据写入时，响应时间会有所影响，但是读数据的时候没有影响。 

优势：镜像，数据安全强，2快硬盘做raid一块正常运行，另外一块镜像备份数据，保障数据的安全。一块坏了，另外一块硬盘也有完整的数据，保障运行。
缺点：性能提示不明显，做raid1之后硬盘使用率为50%.
建议：对数据安全性比较看着，性能没有太高要求的人使用。

　　RAID1 与 RAID0 刚好相反，是为了增强数据安全性使两块 磁盘数据呈现完全镜像，从而达到安全性好、技术简单、管理方便。 RAID1 拥有完全容错的能力，但实现成本高。 RAID1 应用于对顺序读写性能要求高以及对数据保护极为重视的应用，如对邮件系统的数据保护。

 

 

RAID2 称为纠错海明码磁盘阵列，其设计思想是利用海明码实现数据校验冗余。海明码是一种在原始数据中加入若干校验码来进行错误检测和纠正的编码技术，其中第 2n 位（ 1, 2, 4, 8, … ）是校验码，其他位置是数据码。

海明码自身具备纠错能力，保证数据的安全性。它的数据传输性能相当高，设计复杂性要低于后面介绍的 RAID3 、 RAID4 和 RAID5 。

海明码的数据冗余开销太大，而且 RAID2 的数据输出性能受阵列中最慢磁盘驱动器的限制。再者，海明码是按位运算， RAID2 数据重建非常耗时。由于这些显著的缺陷，再加上大部分磁盘驱动器本身都具备了纠错功能，因此 RAID2 在实际中很少应用，没有形成商业产品，目前主流存储磁盘阵列均不提供 RAID2 支持。

 

 

 

RAID3 是使用专用校验盘的并行访问阵列，它采用一个专用的磁盘作为校验盘，其余磁盘作为数据盘，数据按位可字节的方式交叉存储到各个数据盘中。

RAID3 至少需要三块磁盘，不同磁盘上同一带区的数据作 XOR 校验，校验值写入校验盘中。

优点：RAID3 完好时读性能与 RAID0 完全一致，并行从多个磁盘条带读取数据，性能非常高，同时还提供了数据容错能力。

向缺点：向RAID3 写入数据时，必须计算与所有同条带的校验值，并将新校验值写入校验盘中。一次写操作包含了写数据块、读取同条带的数据块、计算校验值、写入校验值等多个操作，系统开销非常大，性能较低。

如果 RAID3 中某一磁盘出现故障，不会影响数据读取，可以借助校验数据和其他完好数据来重建数据。假如所要读取的数据块正好位于失效磁盘，则系统需要读取所有同一条带的数据块，并根据校验值重建丢失的数据，系统性能将受到影响。当故障磁盘被更换后，系统按相同的方式重建故障盘中的数据至新磁盘。

RAID3 只需要一个校验盘，阵列的存储空间利用率高，再加上并行访问的特征，能够为高带宽的大量读写提供高性能，适用大容量数据的顺序访问应用，如影像处理、流媒体服务等。目前， RAID5 算法不断改进，在大数据量读取时能够模拟 RAID3 ，而且 RAID3 在出现坏盘时性能会大幅下降，因此常使用 RAID5 替代 RAID3 来运行具有持续性、高带宽、大量读写特征的应用。

RAID3 ：带有专用位校验的数据条带

RAID4

RAID4 与 RAID3 的原理大致相同，区别在于条带化的方式不同。 RAID4 按照 块的方式来组织数据，写操作只涉及当前数据盘和校验盘两个盘，多个 I/O 请求可以同时得到处理，提高了系统性能。 RAID4 按块存储可以保证单块的完整性，可以避免受到其他磁盘上同条带产生的不利影响。

RAID4 在不同磁盘上的同级数据块同样使用 XOR 校验，结果存储在校验盘中。写入数据时， RAID4 按这种方式把各磁盘上的同级数据的校验值写入校验 盘，读取时进行即时校验。因此，当某块磁盘的数据块损坏， RAID4 可以通过校验值以及其他磁盘上的同级数据块进行数据重建。

RAID4 提供了 非常好的读性能，缺点：单一的校验盘往往成为系统性能的瓶颈。对于写操作， RAID4 只能一个磁盘一个磁盘地写，并且还要写入校验数据，因此写性能比较差。而且随着成员磁盘数量的增加，校验盘的系统瓶颈将更加突出。正是如上这些限制和不足， RAID4 在实际应用中很少见，主流存储产品也很少使用 RAID4 保护。

 

 

 

RAID5 应该是目前最常见的 RAID 等级，它的原理与 RAID4 相似，区别在于校验数据分布在阵列中的所有磁盘上，而没有采用专门的校验磁盘。对于数据和校验数据，它们的写操作可以同时发生在完全不同的磁盘上。因此， RAID5 不存在 RAID4 中的并发写操作时的校验盘性能瓶颈问题。另外， RAID5 还具备很好的扩展性。当阵列磁盘 数量增加时，并行操作量的能力也随之增长，可比 RAID4 支持更多的磁盘，从而拥有更高的容量以及更高的性能。

RAID5 的磁盘上同时存储数据和校验数据，数据块和对应的校验信息存保存在不同的磁盘上，当一个数据盘损坏时，系统可以根据同一条带的其他数据块和对应的校验数据来重建损坏的数据。与其他 RAID 等级一样，重建数据时， RAID5 的性能会受到较大的影响。

RAID5 兼顾存储性能、数据安全和存储成本等各方面因素，它可以理解为 RAID0 和 RAID1 的折中方案，是目前综合性能最佳的数据保护解决方案。 RAID5 基本上可以满足大部分的存储应用需求，数据中心大多采用它作为应用数据的保护方案。

 Raid5:至少需要3块硬盘raid5
优势：以上优势，raid5兼顾。任意N-1快硬盘都有完整的数据。
缺点：只允许单盘故障，一盘出现故障得尽快处理。有盘坏情况下，raid5 IO/CPU性能狂跌，此时性能烂到无以复加。
建议：盘不多，对数据安全性和性能提示都有要求，raid5是个不错选择，鉴于出问题的性能，盘多可考虑riad10

 

 

 

RAID6

前面所述的各个 RAID 等级都只能保护因单个磁盘失效而造成的数据丢失。如果两个磁盘同时发生故障，数据将无法恢复。 RAID6 引入双重校验的概念，它可以保护阵列中同时出现两个磁盘失效时，阵列仍能够继续工作，不会发生数据丢失。 RAID6 等级是在 RAID5 的基础上为了进一步增强数据保护而设计的一种 RAID 方式，它可以看作是一种扩展的 RAID5 等级。

RAID6 不仅要支持数据的恢复，还要支持校验数据的恢复，因此实现代价很高，控制器的设计也比其他等级更复杂、更昂贵。 RAID6 思想最常见的实现方式是采用两个独立的校验算法，假设称为 P 和 Q ，校验数据可以分别存储在两个不同的校验盘上，或者分散存储在所有成员磁盘中。当两个磁盘同时失效时，即可通过求解两元方程来重建两个磁盘上的数据。

RAID6 具有快速的读取性能、更高的容错能力。但是，它的成本要高于 RAID5 许多，写性能也较差，并有设计和实施非常复杂。因此， RAID6 很少得到实际应用，主要用于对数据安全等级要求非常高的场合。它一般是替代 RAID10 方案的经济性选择。

Raid6:至少需要4块硬盘做raid6
优势：raid6是再raid5的基础上为了加强数据保护而设计的。可允许损坏2块硬盘。
            可用容量：C=(N-2)×D             C=可用容量 N=磁盘数量 D=单个磁盘容量。
           比如4块1T硬盘做raid6可用容量是：(4-2)×1000GB=2000GB=2T
缺点：性能提升方面不明显
建议：对数据安全性要求高，性能要求不高的可选择。

 

 

 （图）RAID6 ：带双重分散校验的数据条带

 

Raid10:至少需要4快硬盘。raid10是2快硬盘组成raid1,2组raid1z组成raid0,所以必须需要4块硬盘。
优势：兼顾安全性和速度。基础4盘的情况下，raid10允许对柜盘2块故障，随着硬盘数量的提示，容错量也会相对应提升。这是raid5无法做到的。
缺点：对盘的数量要求稍高，磁盘使用率为一半。
建议：硬盘数量足够的情况，建议riad10.

题外话：raid5 VS raid10
只看盘的数量的话，raid5的写性能不逊于raid10.
4盘的情况下，raid10提供2盘的写性能，raid5提供3盘
但，raid5的校检体质，导致额外的I0和CPU使用。

不过raid最重要的指标是可靠性：
4盘的raid5,只允许单盘故障，
raid10,允许对柜盘2块g故障，可靠性高于raid5,且raid10 可随盘上升提高容错，raid就不行，而且IO和CPU的额外开销还涂增，从可靠性和冗余角度，达到同样的可靠性,raid10写能力高于raid5.

特殊情况下：有坏盘，无热备
radi5 CPU和IO性能狂跌。因为数据不完整，在某特殊软件下，实现即时重构数据进驻内存，保障业务运行，但此生raid5的性能已经烂到无以复加。
raid10 是条带化+镜像，坏盘影响读性能，不影响写性能，而且无需重构。此时的raid10完爆raid5.

 创建RAID阵列

查看磁盘：ls /dev/sd*  或者： fdisk -l | grep sd

磁盘分区，并修改其标签:fdisk /dev/sd#    然后：输入n回车，输入p回车，编号默认1，回车完，p查看;输入 t 回车，输入fd(raid auto类型），w 保存。多个磁盘一次进行。

ls /dev/sd* |grep 1$

检查磁盘是否存在 RAID 块：mdadm -E /dev/sd[b-d]1

mdadm -Cv /dev/md# -l 1 -n 2 -x 1 /dev/sd[b-d]1

或者:mdadm --create /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1

其中-n指定两块设备，-x指定一个热备盘，-l 指定级别为RAID1 -C创建 -v显示信息 /dev/md1—>指定创建的设备名）

cat /proc/mdstat   //查看创建状态

在等待进度条时你也可以使用：

# watch -n1 cat /proc/mdstat       //利用watch跟踪监视它的创建过程

验证：

mdadm -E /dev/sd[b-d]1

验证 RAID 阵列：

# mdadm --detail /dev/md0

格式化与挂载。

为“md0”设备创建 ext4 文件系统（格式化）

# mkfs.ext4 /dev/md0

在/mnt下创建目录 raid，然后挂载文件系统到 /mnt/raid5/ 下，这里我们使用自动挂载方式，以放下次开机丢失挂载。

# mkdir /mnt/raid       //创建raid 的目录
# vim /etc/fstab           //修改自动挂载配置文件

/dev/md0 /mnt/raid ext4 defaults 0 0       //在fstab行末添加这句话

验证下挂载

# mount –a   //挂载配置文件中的选项

# df –h           //查看已经挂载的文件

保存 Raid  的配置：

#mdadm -Dvs >> /etc/mdadm.conf 或者：

#mdadm --detail --scan --verbose >> /etc/mdadm.conf 

# cat /etc/mdadm.conf    //查看配置

如果MD驱动是模块形式加载，需要在系统运行时由用户层脚本控制RAID陈列启动运行，如在FedoraCore系统中在/etc/rc.d/rc.sysinit文件中有启动软RAID阵列的指令，若RAID的配置文件mdadm.conf存在，则调用mdadm检查配置文件里的选项，然后启动RAID阵列。
echo "raidautorun /dev/md0" | nash --quiet
if [ -f /etc/mdadm.conf]; then
/sbin/mdadm -A -s
fi -A:指装载一个已存在的陈列 -s： 指查找mdadm.conf文件中的配置信息。
手工停止盘陈： #mdadm -S /dev/md0

创建一个RAID 0设备：
mdadm --create /dev/md0 --level=0 --chunk=32 --raid-devices=3 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1
创建一个raid 1设备：
mdadm --create /dev/md0 --level=1 --chunk=128 --raid-devices=2 --spare-devices=1 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1
创建一个RAID5设备：
mdadm --create /dev/md0 --level=5 --raid-devices=5 /dev/sd[c-g]1 --spare-devices=1 /dev/sdb1
创建一个RAID 10设备：
mdadm -C /dev/md0 -l10 -n6 /dev/sd[b-g] -x1 /dev/sdh
创建一个RAID1 0设备：
mdadm -C /dev/md0 -l1 -n2 /dev/sdb /dev/sdc
mdadm -C /dev/md1 -l1 -n2 /dev/sdd /dev/sde
mdadm -C /dev/md2 -l1 -n2 /dev/sdf /dev/sdg
mdadm -C /dev/md3 -l0 -n3 /dev/md0 /dev/md1 /dev/md2

停止正在运行的陈列：
当阵列没有文件系统或者其他存储应用以及高级设备使用的话，可以使用--stop(或者其缩写-S)停止阵列；如果命令返回设备或者资源忙类型的错误，说明/dev/md0正在被上层应用使用，暂时不能停止，必须要首先停止上层的应用，这样也能保证阵列上数据的一致性。
[root@fc5 mdadm-2.6.3]# ./mdadm --stop /dev/md0
mdadm: fail to stop array /dev/md0: Device or resource busy
[root@fc5 mdadm-2.6.3]# umount /dev/md0
[root@fc5 mdadm-2.6.3]#./mdadm --stop /dev/md0
mdadm: stopped /dev/md02.3 组装曾创建过的阵列模式--assemble或者其缩写(-A)主要是检查底层设备的元数据信息，然后再组装为活跃的阵列。如果我们已经知道阵列由那些设备组成，可以指定使用那些设备来启动阵列。

[root@fc5 mdadm-2.6.3]# ./mdadm -A /dev/md0 /dev/sd[b-h]

mdadm: /dev/md0 has been started with 6 drives and 1 spare.

如果有配置文件(/etc/mdadm.conf)可使用命令mdadm -As /dev/md0。mdadm先检查mdadm.conf中的DEVICE信息，然后从每个设备上读取元数据信息，并检查是否和ARRAY信息一致，如果信息一致则启动阵列。如果没有配置/etc/mdadm.conf文件，而且又不知道阵列由那些磁盘组成，则可以使用命令--examine(或者其缩写-E)来检测当前的块设备上是否有阵列的元数据信息。[root@fc5 mdadm-2.6.3]# ./mdadm -E /dev/sdi
mdadm: No md superblock detected on /dev/sdi.
[root@fc5 mdadm-2.6.3]# ./mdadm -E /dev/sdb
cat /proc/mdstat里：

阵列的唯一标识UUID和阵列包含的设备名字

通过mdadm命令查看指定阵列的简要信息(使用--query或者其缩写-Q)和详细信息(使用--detail或者其缩写-D) 详细信息包括RAID的版本、创建的时间、RAID级别、阵列容量、可用空间、设备数量、超级块状态、更新时间、UUID信息、各个设备的状态、RAID算法级别类型和布局方式以及块大小等信息。设备状态信息分为active, sync, spare, faulty, rebuilding, removing等等。
#mdadm --query /dev/md0
# mdadm --detail /dev/md0

管理阵列
mdadm可以在Manage模式下，对运行中的阵列进行添加及删除磁盘。常用于标识failed磁盘，增加spare(热备)磁盘，以及从阵列中移走已经失效的磁盘等等。使用--fail(或者其缩写-f)指定磁盘损坏。
]# ./mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdb
磁盘已经损坏时，使用--remove(或者其缩写--f)参数将这个磁盘从磁盘阵列中移走；但如果设备还正在被阵列使用，则不能从阵列中移走。# ./mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdb

阵列带有spare磁盘，那么自动将损坏磁盘上的数据重构到新的spare磁盘上；
# ./mdadm -f /dev/md0 /dev/sdb ; cat /proc/mdstat

阵列没有热备磁盘，可以使用--add(或者其缩写-a)参数增加热备磁盘
# ./mdadm /dev/md0 --add /dev/sdh

监控阵列
使用mdadm对RAID阵列进行监控，监控程序定时查询指定的事件是否发生，然后根据配置来妥善处理。例如当阵列中的磁盘设备出现问题的时候，可以发送邮件给管理员；或者当磁盘出现问题的时候由回调程序来进行自动的磁盘替换，所有监控事件都可以记录到系统日志中。目前mdadm支持的事件有RebuildStarted, RebuildNN(NN is 20, 40, 60, or 80), RebuildFinished, Fail,FailSpare,SpareActive,NewArray, DegradedArray, MoveSpare, SparesMissing, TestMessage。

如果配置每300秒mdadm监控进程查询MD设备一次，当阵列出现错误，会发送邮件给指定的用户，执行事件处理的程序并且记录上报的事件到系统的日志文件。使用--daemonise参数(或者其缩写-f)使程序持续在后台运行。如果要发送邮件需要sendmail程序运行，当邮件地址被配置为外网地址应先测试是否能发送出去。
#./mdadm --monitor --mail=root@localhost --program=/root/md.sh
--syslog --delay=300 /dev/md0 --daemonise

.mdadm中文man(引用)
基本语法 ： mdadm [mode] [options]
[mode] 有7种：
Assemble：将以前定义的某个阵列加入当前在用阵列。
Build：Build a legacy array ，每个device 没有 superblocks
Create：创建一个新的阵列，每个device 具有 superblocks
Manage： 管理阵列，比如 add 或 remove
Misc：允许单独对阵列中的某个 device 做操作，比如抹去superblocks 或 终止在用的阵列。
Follow or Monitor:监控 raid 1,4,5,6 和 multipath 的状态
Grow：改变raid 容量或 阵列中的 device 数目
可用的 [options]:
-A, --assemble：加入一个以前定义的阵列
-B, --build：Build a legacy array without superblocks.
-C, --create：创建一个新的阵列
-Q, --query：查看一个device，判断它为一个 md device 或是 一个 md 阵列的一部分
-D, --detail：打印一个或多个 md device 的详细信息
-E, --examine：打印 device 上的 md superblock 的内容
-F, --follow, --monitor：选择 Monitor 模式
-G, --grow：改变在用阵列的大小或形态
-h, --help：帮助信息，用在以上选项后，则显示该选项信息
--help-options
-V, --version
-v, --verbose：显示细节
-b, --brief：较少的细节。用于 --detail 和 --examine 选项
-f, --force
-c, --config= ：指定配置文件，缺省为 /etc/mdadm/mdadm.conf
-s, --scan：扫描配置文件或 /proc/mdstat以搜寻丢失的信息。配置文件/etc/mdadm/mdadm.conf
create 或 build 使用的选项:
-c, --chunk=:Specify chunk size of kibibytes. 缺省为 64.
--rounding=: Specify rounding factor for linear array (==chunk size)
-l, --level=:设定 raid level.
--create可用:linear, raid0, 0, stripe, raid1,1, mirror, raid4, 4, raid5, 5, raid6, 6, multipath, mp.
--build可用：linear, raid0, 0, stripe.
-p, --parity=：设定 raid5 的奇偶校验规则:eft-asymmetric, left-symmetric, right-asymmetric, right-symmetric, la, ra, ls, rs.缺省为left-symmetric
--layout=:类似于--parity
-n, --raid-devices=:指定阵列中可用 device 数目，这个数目只能由 --grow 修改
-x, --spare-devices=：指定初始阵列的富余device 数目
-z, --size=：组建RAID1/4/5/6后从每个device获取的空间总数
--assume-clean:目前仅用于 --build 选项
-R, --run:阵列中的某一部分出现在其他阵列或文件系统中时，mdadm会确认该阵列。此选项将不作确认。
-f, --force:通常mdadm不允许只用一个device 创建阵列，而且创建raid5时会使用一个device作为missing drive。此选项正相反。
-a, --auto{=no,yes,md,mdp,part,p}{NN}：

RAID 组合等级

　　标准 RAID 等级各有优势和不足。自然地，我们想到把多个 RAID 等级组合起来，实现优势互补，弥补相互的不足，从而达到在性能、数据安全性等指标上更高的 RAID 系统。目前在业界和学术研究中提到的 RAID 组合等级主要有 RAID00 、 RAID01 、 RAID10 、 RAID100 、 RAID30 、 RAID50 、 RAID53 、 RAID60 ，但实际得到较为广泛应用的只有 RAID01 和 RAID10 两个等级。当然，组合等级的实现成本一般都非常昂贵，只是在 少数特定场合应用。 [12]

1.RAID00

　　简单地说， RAID00 是由多个成员 RAID0 组成的高级 RAID0 。它与 RAID0 的区别在于， RAID0 阵列替换了原先的成员磁盘。可以把 RAID00 理解为两层条带化结构的磁盘阵列，即对条带再进行条带化。这种阵列可以提供更大的存储容量、更高的 I/O 性能和更好的 I/O 负均衡。

2. RAID01 和 RAID10

　　一些文献把这两种 RAID 等级看作是等同的。 RAID01 是先做条带化再作镜像，本质是对物理磁盘实现镜像；而 RAID10 是先做镜像再作条带化，是对虚拟磁盘实现镜像。相同的配置下，通常 RAID01 比 RAID10 具有更好的容错能力，

 

 

 （图）典型的 RAID01 （上）和 RAID10 （下）模型

　　RAID01 兼备了 RAID0 和 RAID1 的优点，它先用两块磁盘建立镜像，然后再在镜像内部做条带化。 RAID01 的数据将同时写入到两个磁盘阵列中，如果其中一个阵列损坏，仍可继续工作，保证数据安全性的同时又提高了性能。 RAID01 和 RAID10 内部都含有 RAID1 模式，因此整体磁盘利用率均仅为 50% 。

3.RAID100

　　通常看作 RAID 1+0+0 ，有时也称为 RAID 10+0 ，即条带化的 RAID10 。 RAID100 的缺陷与 RAID10 相同，任意一个 RAID1 损坏一个磁盘不会发生数据丢失，但是剩下的磁盘存在单点故障的危险。最顶层的 RAID0 ，即条带化任务，通常由软件层来完成。

 

 

 （图）典型的 RAID100 模型

　　RAID100 突破了单个 RAID 控制器对物理磁盘数量的限制，可以获得更高的 I/O 负载均衡， I/O 压力分散到更多的磁盘上，进一步提高随机读性能，并有效降低热点盘故障风险。因此， RAID100 通常是大数据库的最佳选择。

 

4.RAID30 （ RAID53 ）、 RAID50 和 RAID60

　　这三种 RAID 等级与 RAID00 原理基本相同，区别在于成员 “ 磁盘 ” 换成了 RAID3 、 RAID5 和 RAID6 ，分别如图 11 、 12 、 13 所示。其中， RAID30 通常又被称为 RAID53[13] 。其实，可把这些等级 RAID 统称为 RAID X0 等级， X 可为标准 RAID 等级，甚至组合等级（如 RAID100 ）。利用多层 RAID 配置，充分利用 RAID X 与 RAID0 的优点，从而获得在存储容量、数据安全性和 I/O 负载均衡等方面的大幅性能提升。

 

 

 （图）典型的 RAID50 模型

 

 

 （图）典型的 RAID50 模型

 

 

 （图）典型的 RAID60 模型

4.4 非标准 RAID 等级

　　虽然标准 RAID 和组合 RAID 在具体实现上存在一定程度的不同，但与标准规范是保持一致或兼容的。然而除此之外，一些存储厂商还实现了非标准的 RAID 等级，往往都是公司私有的产品。这里简单介绍几个非标准 RAID 等级。 [14]

1.RAID7

　　RAID7 的全称是最优化的异步高 I/O 速率和高数据传输率，它与其他 RAID 等级有着明显区别。它不仅仅是一种技术，它还是一个独立存储计算机，自身带的操作系统和管理工具，完全可以独立运行。

　　RAID7 的存储计算机操作系统是一套实时事件驱动操作系统，其主要用来进行系统初始化和安排 RAID7 磁盘阵列的所有数据传输，并把它们转换到相应的物理存储驱动器上。 RAID7 通过自身系统中的专用控制板来控制读写速度，存储计算机操作系统可使主机 I/O 传递性能达到最佳。如果一个磁盘出现故障， RAID7 还能够自动执行恢复操作，并可管理备份磁盘的重建过程。

　　RAID7 突破了以往 RAID 标准的技术架构，采用了非同步访问，极大地减轻了数据写瓶颈，提高了 I/O 速度。 RAID7 系统内置实时操作系统还可自动对主机发送过来的读写指令进行优化处理，以智能化方式将可能被读取的数据预先读入快速缓存中，从而大大减少了磁头的转动次数，提高存储系统的 I/O 速度。

　　RAID7 可帮助用户有效地管理日益庞大的数据存储系统，并使系统的运行效率大大提高，满足不同用户的存储需求。但是， RAID7 的成本比其他 RAID 等级要高许多。另外， RAID7 已被某公司注册为商标，目前仅有一家公司提供 RAID7 的产品，用户没有更多的选择。技术封闭，缺乏主流专业存储厂商的参与和研发严重制约了 RAID7 的发展。

2.RAID-DP

　　按照 SNIA 最新的 RAID6 定义 [15] ，双重数据校验的磁盘阵列都可归为 RAID6 等级。 NetApp 公司按照 RAID6 的定义实现了 RAID-DP ，使用双重的数据校验来保护数据，可以保证两块磁盘同时损坏的情况下不发生数据丢失。与该公司的 RAID4 实现对比，传统的 RAID6 实现会致使系统性能损失 30% 左右，而 RAID-DP 的性能下降低于 2% 。上层文件系统的请求首先写入后端的 NVRAM 中，确保即使在 掉电的情况下也不会有任何数据丢失。因此，数据块不会立即更新，当执行新来的写操作，会对写操作进行聚集，然后存储控制器尝试一次性写入包括校验数据在内的整个数据条带。 RAID-DP 提供了比 RAID10 更好的数据保护，性能却不低于 RAID10 。对于相同大小的 RAID 组，在大多数情况下， RAID-DP 没有受到传统 RAID6 即时更新数据块的挑战，并提供更多的磁盘进行读写。它甚至允许磁盘固件实时更新而不发生任何中断。

3.RAID1.5

　　这是 HighPoint 公司的 RAID 产品，有时也被错误地称为 RAID15 。 RAID1.5 仅使用两个磁盘驱动器同时进行数据条带化和镜像，数据可以同时从两块磁盘进行读取。这其中的大部分工作都由硬件来完成，而非驱动程序。 Linux 、 Solaris 等操作系统实现的 RAID1 也可以实现同时从两块磁盘进行读取数据，因此 RAID1.5 并不优于传统的　RAID1。

4. RAID5E 、 RAID5EE 和 RAID6E

　　这种概念首次在 IBM ServerRAID 中被提出， E 是 Enhanced 的首字母。它们分别是对 RAID5 和 RAID6 的增强，增加了热冗余磁盘驱动器，冗余磁盘与其他磁盘一块进行数据块编排。这种设计使得 I/O 可以分散到包括热冗余在内的所在磁盘，从而减小单块磁盘的 I/O 带宽， 提供更高的性能。然而，热冗余磁盘不能够被多个阵列共享。

　　在实现中，实际上不存在专用的热冗余磁盘，就像 RAID5 和 RAID6 中没有专用的校验磁盘一样，所有的冗余数据块分布在所的成员磁盘中。例如，一个 10 块磁盘的 RAID5E ，包括 80% 数据块、 10% 的冗余数据块和 10% 的校验数据。对于 RAID5E 和 RAID6E ，冗余数据块位于阵列尾部，而 RAID5EE 则分布在整个 RAID 中。如果 RAID5E/5EE 中发生一块磁盘损坏，则系统会自动降级并重建至标准的 RAID5 。这一过程中， I/O 操作非常密集，并且需要花费大量时间，从几个小时至甚至几天，根据阵列的具体配置而异。当损坏磁盘被替换后，系统则又会自动升级并重建至原先的 RAID5E/5EE ，同时非常耗时。在上面的重建过程中，数据没有冗余保护。由于系统升级和降级时， I/O 活动密集且所需时间过长，因此实际应用中成员磁盘数据限制在 4~8 块。一旦超过 8 块磁盘，由于损坏磁盘的重建耗时和重建中发生第二块磁盘损坏造成的数据丢失， RAID5E/5EE 所获得的性能提升和其他获益都将严重降低。

5.RAID S (Parity RAID)

　　 RAID S 是 EMC 公司的 Symmetrix 存储系统所使用的条带化校验 RAID 。该系统中，每个卷位于单独的物理磁盘上，多个卷组合进行数据校验。 EMC 最早引入了 RAID S 概念，后来改名为 Parity RAID 并应用于 Symmetrix DMX 平台。 EMC 现在也为 Symmetrix DMX 提供标准的 RAID5 ， RAID S 已经不再 EMC 产品中使用。

6.Intel Matrix RAID

　　 Matrix RAID 是 Intel ICH6R 和后继的南桥芯片的一个重要特征，可以通过 RAID BIOS 进行访问。它使用两块磁盘或者控制器能支持的最多磁盘，它的显著特征是允许 RAID0 、 1 、 5 、 10 多种数据卷混合共存，每块磁盘的指定部分分配给相应的 RAID 卷。 Matrix RAID 主要用于改善性能和数据完整性，实际应用中可以将操作系统应用于小的 RAID0 ，而大的 RAID1 存储关键数据以及用户数据。海量的流媒体数据容易发生数据丢失，可以考虑使用这种 RAID 。 linux 的 MD RAID 也可以实现类似的功能。

7.Linux MD RAID 10

　　RAID 10 是 Linux 内核所支持的软 RAID 等级之一，它还支持 RAID0、1、3、4、5、6 等级别。软 RAID 驱动程序通常通过构造典型的 RAID1+0 阵开来实现 RAID10 ， 2.6.9 以后的内核也可作为单独的级别来实现。

　　MD RAID10 支持重复数据块的近布局和远布局两种模式。近布局与标准 RAID10 相同，镜像数据块相邻存储。对于 n 重镜像的 k 路条带，不要求 k 为 n 的 整倍数。两重镜像的2、3、4路条带的 MD RAID10 分布相当于 RAID1 、 RAID-1E 和 RAID10 。远布局模式下，所有磁盘被划分为 f （ f= 镜像数）个数据存储区，重复数据块相对于原始数据块具有一个磁盘和若干依偏移的距离，即保存在下一个磁盘对应存储区的偏移位置。这种设计能够提高镜像阵列的条带性能，有效提高顺序和随机读性能，但对写性能没有显著提升。许多应该通常具有读密集而写稀疏的特点， RAID10 适合此类数据应用。需要指出的是，近布局和远布局两种模式可以同时使用，这种情况下将有 n * f 个数据副本。

8. IBM ServerRAID 1E

　　 IBM 公司的 ServerRAID 阵列卡系列支持任意数量驱动器上的两路镜像，多个磁盘对数据块进行轮转镜像。这种配置能够对不相邻磁盘驱动器发生的损坏进行容错，其他的存储系统也支持这种模式，比如 SUN 公司的 StorEdge T3 。

9.RAID-K

　　 Kaleidescape 公司实现了一种称为 RAID-K[16] 的 RAID 类型。 RAID-K 与 RAID4 相似，但不对文件数据进行块级的条带化处理，它企图将整个电影或音乐集合完整地存储在单个磁盘上。另外，它的冗余校验信息可存储在多个磁盘上，从而适应由多个容量不同的磁盘所组成的逻辑磁盘。而且，冗余数据包含比校验信息更多的数据，用于获取更高的容错性。这些特征可以为影像、音乐提供更好的性能，增加数据存储的安全性。 RAID-K 还可以允许用户以增量方式扩充存储容量，能够增加容量更大的磁盘，甚至它还可以增加包含数据（仅限影像和音乐）的磁盘。 RAID-K 会自动把这些磁盘组建成 RAID-K 阵列和 Kaleidescape 文件系统。

10. RAID-Z

　　 RAID-Z 是集成在 SUN 公司 ZFS 文件系统中的一种与 RAID5 相似的 RAID 模式。利用写时复制策略， RAID-Z 避免了 RAID5 的写操作困境（即更新数据同时需要更新校验数据），它不用新数据覆盖旧数据，而是把新数据写到新位置并自动更新数据指针。对于小的写操作，仅仅执行完全的写条带操作，有效避免 “ 读取－更改－写回 ” 的操作需求。另外，还可以直接对小写操作使用镜像替换校验进行保护，因为文件系统了解下层存储结构，可以在必要时分配 额外存储空间。 ZFS 还实现了 RAID-Z2 ，提供类似与 RAID6 的双重校验保护能力，可以保证不块磁盘发生损坏而不发生数据丢失。根据 2009 年 6 月的更新， ZFS 加入了三重校验 RAID 支持，或许称为 RAID-Z3 。

实现方式

　　通常计算机功能既可以由硬件来实现，也可以由软件来实现。对于 RAID 系统而言，自然也不例外，它可以采用软件方式实现，也可以采用硬件方式实现，或者采用软硬结合的方式实现。 [3][8]

5.1 软 RAID

　　软 RAID 没有专用的控制芯片和 I/O 芯片，完全由操作系统和 CPU 来实现所的 RAID 的功能。现代操作系统基本上都提供软 RAID 支持，通过在磁盘设备驱动程序上添加一个软件层，提供一个物理驱动器与逻辑驱动器之间的抽象层。目前，操作系统支持的最常见的 RAID 等级有 RAID0 、 RAID1 、 RAID10 、 RAID01 和 RAID5 等。比如， Windows Server 支持 RAID0 、 RAID1 和 RAID5 三种等级， Linux 支持 RAID0 、 RAID1 、 RAID4 、 RAID5 、 RAID6 等， Mac OS X Server 、 FreeBSD 、 NetBSD 、 OpenBSD 、 Solaris 等操作系统也都支持相应的 RAID 等级。

　　软 RAID 的配置管理和数据恢复都比较简单，但是 RAID 所有任务的处理完全由 CPU 来完成，如计算校验值，所以执行效率比较低下，这种方式需要消耗大量的运算资源，支持 RAID 模式 较少，很难广泛应用。

　　软 RAID 由操作系统来实现，因此系统所在分区不能作为 RAID 的逻辑成员磁盘，软 RAID 不能保护系统盘 D 。对于部分操作系统而言， RAID 的配置信息保存在系统信息中，而不是单独以文件形式保存在磁盘上。这样当系统意外崩溃而需要重新安装时， RAID 信息就会丢失。另外，磁盘的容错技术并不等于完全支持在线更换、热插拔或热交换，能否支持错误磁盘的热交换与操作系统实现相关，有的操作系统热交换。

5.2 硬 RAID

　　硬 RAID 拥有自己的 RAID 控制处理与 I/O 处理芯片，甚至还有阵列缓冲，对 CPU 的占用率和整体性能是三类实现中最优的，但实现成本也最高的。硬 RAID 通常都支持热交换技术，在系统运行下更换故障磁盘。
　　
　　硬 RAID 包含 RAID 卡和主板上集成的 RAID 芯片， 服务器平台多采用 RAID 卡。 RAID 卡由 RAID 核心处理芯片（ RAID 卡上的 CPU ）、端口、缓存和电池 4 部分组成。其中，端口是指 RAID 卡支持的磁盘接口类型，如 IDE/ATA 、 SCSI 、 SATA 、 SAS 、 FC 等接口。

5.3 软硬混合 RAID

　　软 RAID 性能欠佳，而且不能保护系统分区，因此很难应用于桌面系统。而硬 RAID 成本非常昂贵，不同 RAID 相互独立，不具互操作性。因此，人们采取软件与硬件结合的方式来实现 RAID ，从而获得在性能和成本上的一个折中，即较高的性价比。

　　这种 RAID 虽然采用了处理控制芯片，但是为了节省成本，芯片往往比较廉价且处理能力较弱， RAID 的任务处理大部分还是通过固件驱动程序由 CPU 来完成。

RAID 应用选择

　　RAID 等级的选择主要有三个因素，即数据可用性、 I/O 性能和成本。　目前，在实际应用中常见的主流 RAID 等级是 RAID0 ， RAID1 ， RAID3 ， RAID5 ， RAID6 和 RAID10 ，它们之间的技术对比情况如表 1 所示。如果不要求可用性，选择 RAID0 以获得高性能。如果可用性和性能是重要的，而成本不是一个主要因素，则根据磁盘数量选择 RAID1 。如果可用性，成本和性能都同样重要，则根据一般的数据传输和磁盘数量选择 RAID3 或 RAID5 。在实际应用中，应当根据用户的数据应用特点和具体情况，综合考虑可用性、性能和成本来选择合适的 RAID 等级。 [10]

表1 主流 RAID 等级技术对比

RAID 等级	RAID0	RAID1	RAID3	RAID5	RAID6	RAID10
别名	条带	镜像	专用奇偶校验条带	分布奇偶校验条带	双重奇偶校验条带	镜像加条带
容错性	无	有	有	有	有	有
冗余类型	无	有	有	有	有	有
热备份选择	无	有	有	有	有	有
读性能	高	低	高	高	高	高
随机写性能	高	低	低	一般	低	一般
连续写性能	高	低	低	低	低	一般
需要磁盘数	n≥1	2n (n≥1)	n≥3	n≥3	n≥4	2n(n≥2)≥4
可用容量 ​	全部	50%	(n-1)/n	(n-1)/n	(n-2)/n	50%

　　近年来，企业的信息化水平不断发展，数据已经取代计算成为了信息计算的中心，信息数据的安全性就显得尤为至关重要。随着存储技术的持续发展， RAID 技术在成本、性能、数据安全性等诸多方面都将优于其他存储技术，例如磁带库、光盘库等，大多数企业数据中心首选 RAID 作为存储系统。当前存储行业的知名存储厂商均提供全线的磁盘阵列产品，包括面向个人和中小企业的入门级的低端 RAID 产品，面向大中型企业的中高端 RAID 产品。这些存储企业包括了国内外的主流存储厂商，如 EMC 、 IBM 、 HP 、 SUN 、 NetApp 、 NEC 、 HDS 、 H3C 、 Infortrend 、华赛等。另外，这些厂商在提供存储硬件系统的同时，还往往提供非常全面的软件系统，这也是用户采购产品的一个主要参考因素。

　　不同的存储厂商的产品在技术、成本、性能、管理、服务等方面各有优势和不足。用户选择 RAID 的原则是：在成本预算内，满足数据存储需求的前提下，选择最优的存储厂商解决方案。因此，首先用户需要对存储需求作深入的调研和分析，并给出成本预算，然后对众多存储厂商的解决方案进行分析和对比，最后选择出一个综合最优的存储方案。其中，存储产品的扩展性和存储厂家的售后服务需要重点考察，存储需求（如容量、性能）可能会不断升级，存储产品发生故障后的维修和支持保障，这些都要未雨先缪。

 

　　回顾 RAID 发展历史，从首次提出概念至今已有二十多年。在此期间，整个社会信息化水平不断提高，数据呈现爆炸式增长趋势，数据取代计算成为信息计算的中心。这促使人们对数据愈加重视，不断追求海量存储容量、高性能、高 安全性、高可用性、可扩展性、可管理性等等。 RAID 技术在这样强大的存储需求推动下不断发展进步，时至今日技术已经非常成熟，在各种数据存储系统中得到了十分广泛的应用。
　　
　　正是由于技术发展的成熟， RAID 技术的未来发展已经不被广泛看好，甚至预言在不久的将来会停止发展，称之为 “ 僵尸技术 ” ，即虽然宣布死亡，但在很长一段时间内仍会继续发挥巨大的价值。
　　
　　然而，当前的 RAID 技术仍然存在诸多不足，各种 RAID 模式都存在自身的缺陷，主要集中在读写性能、实现成本、恢复时间窗口、多磁盘损坏等方面。因此， RAID 技术显然还存在很大的提升空间，具有很大的发展潜力。近年来新出现的 RAID 模式以及学术研究显示了其未来的发展趋势，包括分布式校验、多重校验、混合 RAID 模式、水平和垂直条带、基于固态内存 RAID 、网络校验等等。特别指出的是，多核 CPU 和 GPU 是当前的热点技术，它们大幅提升了主机的可用计算资源，这可以解决 RAID 对计算资源的消耗问题，软 RAID 很可能将重新成为热点。另外，存储硬件性能的提升、存储虚拟化技术、重复数据删除技术以及其他存储技术都会极大地推动 RAID 技术的进一步创新和发展

 

 

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