RAID介绍

RAID技术

RAID，全称为Redundant Arrays of Independent Drives，即磁盘冗余阵列。

这是由多块独立磁盘（多为硬盘）组合的一个超大容量磁盘组。

计算机一直是在飞速的发展，更新，整体计算机硬件也得到极大的提升，由于磁盘的特性，需要持续、频繁、大量的读写操作，相比较于其他硬件设备，很容易损坏，导致数据丢失。

Raid历史

1988年，在美国加州大学伯克利分校提出且定义了RAID技术。RAID技术意为将多个硬盘设备组成一个容量更大、安全性更好的磁盘阵列组，将数据切割为多个区段后分别存放在不同的物理硬盘上，利用分散读写技术提升磁盘阵列组的整体性能，并且数据同步在不同的多个物理硬盘，也起到了数据冗余备份的作用。

Raid特性

Raid磁盘阵列组能够提升数据冗余性，当然也增加了硬盘的价格成本，只不过数据本身的价值是超过硬盘购买的价格的，Raid除了能够保障数据丢失造成的严重损失，还能提升硬盘读写效率，被应用在广泛的企业中。

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先不谈磁盘，饮水机各位应该都了解

• standalone

独立模式，最常见的模式，一台饮水机，一桶水

（一块磁盘读写数据）

• Hot swap

热备份模式，一桶水可能会喝完，水桶可能会坏，旁边放一个预备水桶，随时替代

（防止单独一块硬盘突然损坏，故障，另一块硬盘随时等待接替）

• Cluster

集群模式，一堆饮水机一起提供服务，提高用户接水效率

（一堆硬盘共同提供工作，提高读写效率）

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不同的Raid级别

由于技术角度因素、成本控制因素等，不同的企业在数据的可靠性以及性能上做了权衡，制定出不同的Raid方案

Raid 0

将两个或两个以上相同型号、容量的硬盘组合，磁盘阵列的总容量便是多个硬盘的总和。

数据依次写入物理硬盘，理想状态下，硬盘读写性能会翻倍

但是raid 0 任意一块硬盘故障都会导致整个系统数据被破坏，数据分别写入两个硬盘设备，没有数据备份的功能。

Raid 0 适用于对于数据安全性不太关注，追求性能的场景。

好比你有一些小秘密，不想放云盘，数据量又比较大，可以快速写入raid 0。

本来读写都是一块硬盘，数据都得排队，效率肯定低

raid 0 把数据打散，好比多了条队同时排，效率一下子就提升了

raid 1

由于raid 0的特性，数据依次写入到各个物理硬盘中，数据是分开放的，因此损坏任意一个硬盘，都会对完整的数据破坏，对于企业数据来说，肯定是不允许。

Raid 1技术，是将两块以上硬盘绑定，数据写入时，同时写入多个硬盘，因此即使有硬盘故障，也有数据备份。

但是这种方式，无疑极大降低磁盘利用率，假设两块硬盘一共4T，真实数据只有2TB，利用率50%，如果是三块硬盘组成raid 1，利用率只有33%，也是不可取的。

那有没有一种方案，能够控制成本、保证数据安全性、以及读写速度呢？

raid 3

计算机的异或：数字相同则为0，数字不同则为1

计算机的数据只有0和1对于异或处理，如下

[root@chaogelinux testdu]# python
Python 2.7.5 (default, Aug  7 2019, 00:51:29)
[GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39)] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>
>>>
>>> 1^0
1
>>> 1^1
0
>>> 0^0
0
>>> 0^1
1

异或：AxorBxorCxorD

A异或B异或C异或D

结论：1的个数是奇数，结果为1；1的个数是偶数，结果是0

>>> 0^0^1^1
0
>>> 1^0^1^1
1
>>> 1^0^1
0
>>> 1^0^1^1^1
0

异或的作用是，只要知道异或的结果，任何一个值都能够反推出来

因此raid 3 至少需要3块硬盘，只要校验盘没坏，坏了一块数据盘可以反推数据来恢复。

但是你会发现同样也浪费了一块磁盘，但是要比raid 1 节约不少。

如果校验盘坏了呢？（你咋这么多事呢。。）

raid 5

Raid 5规则下，校验码会均匀放在每一块硬盘，磁盘1存放磁盘2、3、4的校验码

这样任意一块挂了都能够恢复，提升了容错率，但是也仅仅是只能挂掉一块

Raid 10

Raid 5技术是在读写速度和数据安全性上做了一定的妥协，对于企业来说，最核心的就是数据，成本不是问题。

Raid 10 其实是raid 0 加上raid 1，吸收了raid 0的效率，raid 1的安全性，因此至少需要四块硬盘搭建raid 10。

1.通过raid 1两两镜像复制，保障数据安全性

2.针对两个raid 1部署raid 0，进一步提升磁盘读写速度

3.只要坏的不是同一组中所有硬盘，那么就算坏掉一半硬盘都不会丢失数据

硬RAID、软RAID

由CPU去控制硬盘驱动器进行数据转换、计算的过程就是软件RAID

由专门的RAID卡上的主控芯片操控，就是硬件RAID

软件RAID和硬件RAID的差异如下

• 软件RAID额外消耗CPU资源，性能弱
• 硬件RAID更加稳定，软件RAID可能造成磁盘发热过量，造成威胁
• 兼容性问题，软件RAID依赖于操作系统，硬件RAID胜出