磁盘阵列系统(RAID)介绍
什么是RAIDRAID0,RAID1,RAID2,RAID3,RAID4,RAID5,RAID6,RAID10
一.什么是RAID:RAID是“Redundant Array of Independent Disk”的缩写，中文意思是独立冗余磁盘阵列。
冗余磁盘阵列技术诞生于1987年，由美国加州大学伯克利分校提出。
RAID磁盘阵列（Redundant Array of Independent Disks）简单地解释，就是将N台硬盘通过RAID Controller（分Hardware，Software）结合成虚拟单台大容量的硬盘使用，其特色是N台硬盘同时读取速度加快及提供容错性Fault Tolerant，所以RAID是当成平时主要访问Data的Storage不是Backup Solution。
在RAID有一基本概念称为EDAP（Extended Data Availability and Protection），其强调扩充性及容错机制，也是各家厂商如：Mylex，IBM，HP，Compaq，Adaptec，Infortrend等诉求的重点，包括在不须停机情况下可处理以下动作：RAID 磁盘阵列支援自动检测故障硬盘；RAID 磁盘阵列支援重建硬盘坏轨的资料；RAID 磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘备援 Hot Spare；RAID 磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘替换 Hot Swap；RAID 磁盘阵列支援扩充硬盘容量等。
一旦RAID阵列出现故障，硬件服务商只能给客户重新初始化或者REBUILD，这样客户数据就会无法挽回。
因此对RAID0、RAID1、RAID5以及组合型的RAID系列磁盘阵列数据恢复，出现故障以后只要不对阵列作初始化操作，就有机会恢复出故障RAID磁盘阵列的数据。
二.关于RAID的技术规范介绍（1）RAID技术规范简介冗余磁盘阵列技术最初的研制目的是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘，以降低大批量数据存储的费用，同时也希望采用冗余信息的方式，使得磁盘失效时不会使对数据的访问受损失，从而开发出一定水平的数据保护技术，并且能适当的提升数据传输速度。
RAID磁盘阵列
磁盘阵列对于个人电脑用户，还是比较陌生和神秘的。印象中的磁盘阵列似乎还停留在这样的场景中:在宽 阔的大厅里，林立的磁盘柜，数名表情阴郁、早早谢顶的工程师徘徊在其中，不断从中抽出一块块沉重的硬盘， 再插入一块块似乎更加沉重的硬盘……终于，随着大容量硬盘的价格不断降低，个人电脑的性能不断提升，IDERAID作为磁盘性能改善的最廉价解决方案，开始走入一般用户的计算机系统。
RAID磁盘阵列
独立冗余磁盘阵列
01 主要目的
03 发展 05 技巧
目录
02 分类 04 规范 06 磁盘阵列
基本信息
RAID是英文Redundant Array of Independent Di简单的 说，RAID是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供 比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。
RAID 2：将数据条块化地分布于不同的硬盘上，条块单位为位或字节，并使用称为“加重平均纠错码(海明 码)”的编码技术来提供错误检查及恢复。这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息，使得RAID 2技术实 施更复杂，因此在商业环境中很少使用。
技巧
技巧
从技术的角度来看，RAID恢复服务提供商不仅需要具备包括原先的5种（或者6种，如果包括RAID 0或者无 RAID保护）基本的RAID阵列级别或者技术的能力，而且需要具备RAID 5E、RAID 5EE、RAID 6、RAID 10、RAID 50、RAID 51、RAID 60以及RAID ADG等其它级别的能力。这些RAID级别可以利用多个连接和磁盘驱动器的类型 以及各种各样的以太连接。技术挑战之外就是由服务器和存储系统厂商以及有些介质制造商带来的RAID技术的变 化。
RAID(磁盘阵列)的选用方法
RAID(磁盘阵列)的选用方法独立磁盘冗余阵列的英文名称为Redundant Array of Independent Disks，也就是我们通常所说的RAID。
RAID的作用就是把多个独立的磁盘组合在一起，成为一个磁盘组，而这个磁盘组我们可以将它看成一个大的磁盘，这是因为这个磁盘组的性能并没有受到多个磁盘组合而造成性能减弱，相反还有所增强，因此，RAID技术被广泛用于数据存储行业中。
在大型存储中，我们通常通过存储机柜来实现数据存储；而在服务器上的存储，我们就通过支持RAID功能的RAID卡来实现。
1、 RAID种类及作用RAID分为很多种，如常见的RAID 0、RAID 1一直到RAID 7，另外还有组合，如RAID0+1(也被称为RAID 10)、RAID0+5(50)、RAID 5+3（RAID 53），每一个RAID级别都有其优点和缺点。
下面和大家一起认识四种常用的RAID (RAID 0、RAID1、RAID0+1、RAID5)工作方式。
RAID 0采用磁盘分段的方法把数据写到多个磁盘，而不是只写到一个盘上，这叫RAID 0，在磁盘阵列子系统中，数据按系统规定的“段”(Segment)为单位依次写入多个磁盘，例如数据段1写入磁盘1，段2写入磁盘2，段3写入磁盘3等等。
当数据写完最后一个磁盘时，它就重新从盘1的下一可用段开始写入，写数据的全过程按此重复直至数据写完；简单来说RAID 0使用的是平行存取方式。
我们来看一下RAID 0系统的工作原理，图1是由三块磁盘组成的RAID 0系统：图1 RAID 0系统的工作原理由上图可以清楚地看到，该系统由三块磁盘同时读写同一数据的不同数据块来达到三倍于原来磁盘的速度。
实际上，RAID也可以只使用两块磁盘。
上图中，在任何时刻，这三块磁盘都在同步地工作，但它们读写的内容却完全不同。
由于一个传输过程由三个磁盘各完成1/3，也就相当于传输带宽增加了三倍，所以操作时间也就减少了2/3。
关于RAID介绍
独立磁盘冗余数组（RAID, R edundant A rray of I ndependent D isks），旧称廉价磁盘冗余数组（RAID, R edundant A rray of I nexpensive D isks），简称硬盘阵列。
其基本思想就是把多个相对便宜的硬盘组合起来，成为一个硬盘阵列组，使性能达到甚至超过一个价格昂贵、容量巨大的硬盘。
根据选择的版本不同，RAID比单颗硬盘有以下一个或多个方面的好处：增强数据集成度，增强容错功能，增加处理量或容量。
另外，磁盘阵列对于电脑来说，看起来就像一个单独的硬盘或逻辑存储单元。
分为RAID-0，RAID-1，RAID-1E，RAID-5，RAID-6，RAID-7，RAID- 10，RAID-50。
简单来说，RAID把多个硬盘组合成为一个逻辑扇区，因此，操作系统只会把它当作一个硬盘。
RAID常被用在伺服器电脑上，并且常使用完全相同的硬盘作为组合。
由于硬盘价格的不断下降与RAID功能更加有效地与主板集成，它也成为了玩家的一个选择，特别是需要大容量存储空间的工作，如：视频与音频制作。
最初的RAID分成了不同的等级，每种等级都有其理论上的优缺点，不同的等级在两个目标间取得平衡，分别是增加数据可靠性以及增加存储器（群）读写性能。
这些年来，出现了对于RAID观念不同的应用。
目录1 基本RAID分类o 1.1 JBODo 1.2 RAID 0o 1.3 RAID 1o 1.4 RAID 2o 1.5 RAID 3o 1.6 RAID 4o 1.7 RAID 5o 1.8 RAID 6o 1.9 RAID 7o 1.10 RAID 10/01o 1.11 RAID 50o 1.12 RAID 53∙ 2 应用∙ 3 参考数据∙ 4 外部链接基本RAID分类JBOD（JBOD, Just a Bunch Of Disks）在某些分类上，JBOD并不算是RAID 的等级。
磁盘阵列知识介绍
1.为什么需要磁盘阵列
如何增加磁盘的存取(access)速度,如何防 止数据因磁盘的故障而失落及如何有效 的利用磁盘空间,一直是电脑专业人员和 用户的困扰;而大容量磁盘的价格非常昂 贵,对用户形成很大的负担。磁盘阵列技 术的产生一举解决了这些问题。
2. 什么是磁盘阵列（Disk Array）?
磁盘阵列（Disk Array）是由一个硬盘控 制器来控制多个硬盘的相互连接，使多 个硬盘的读写同步，减少错误，增加效 率和可靠度的技术。
3.磁盘阵列原理
磁盘阵列中针对不同的应用使用的不同技术,称为RAID level, RAID是Redundant Array of Inexpensive Disks的缩 写,而每一level代表一种技术,目前业界公认的标准是 RAID 0~RAID 5。这个level并不代表技术的高低,level 5并不高于level 3,level 1也不低过level 4,至于要选择那 一种RAID level的产品,纯视用户的操作环境(operating environment)及应用(application)而定,与level的高低没有 必然的关系。 RAID 0及RAID 1适用于PC及PC相关的系统如小型的 网络服务器(network server)及需要高磁盘容量与快速磁 盘存取的工作站等,因为比较便宜, RAID 2及RAID 3适 用于大型电脑及影像、AD/CAM等处理;RAID 5多用于 OLTP,因有金融机构及大型数据处理中心的迫切需要, 故使用较多而较有名气。
什么是什么是raidlevelraidlevelraidlevel3采用byteinterleaving数据交错存储技术硬盘在scsi控制卡下同时动作并将用于奇偶校验的数据储存到特定硬盘机中它具备了容错能力硬盘的使用效率是安装几个就减掉一个它的可靠度较佳
常见的RAID级别
常见的RAID级别1.RAID的概念： RAID的独⽴(或廉价)磁盘冗余阵列的缩写。
RAID也叫磁盘阵列卡,它是⼀种将信息存储在多个硬盘上的⽅法，以获得更多保护或性能提升。
RAID有⼏种不同的存储⽅式，命名级别从0到9。
下⾯介绍⼀下⼏个常见的RAID级别。
常见的RAID级别有、RAID0、RAID1、RAID5、RAID102.RAID0+ ⾄少两块磁盘+ ⾼效的性能+ 没有冗余+ 使⽤场景：不要求安全只要求速度+ 举例：数据库从库存储从库3.RAID1+ ⾄少两块磁盘+ 写⼊慢读取ok+ 优秀的冗余+ 使⽤场景：只追求安全性，对于速度没要求+ 举例：系统盘监控服务器4.RAID5+ ⾄少3块磁盘+ 良好的性能(写⼊性能不好，读取速度ok)+ 良好的冗余(允许损坏⼀块盘)+ 使⽤场景：对于数据安全要求⾼，对于速度要求不⾼+ 举例：对于⼤量⾯向读的数据库5.RAID10+ 常⽤的RAID 10+ RAID 10也称为RAID 1+0+ 最少需要4快磁盘+ 优秀的冗余+ 优秀的性能(读写速度都很快)+ 使⽤场景：对于安全和性能要求都⾼+ 举例：⾼并发⾼访问的数据库主库6.总结：看到了RAID 10，其实还有RAID 01 ，RAID10 和RAID０１的读写性能差别不⼤。
最主要的区别是ＲＡＩＤ０１，当⼀块磁盘出现故障的时候将导致整个虚拟磁盘损失，RAID１０（既保证了性能有保证了客容量）,所以RAID10更为常⽤RAID是⼀种⽤于提⾼数据库存储性能或磁盘数据的可靠技术,他能保证磁盘损坏之后的数据安全性.。
RAID基本知识介绍..
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RAID类型选择
• RAID部署的选择维度：对于RAID类型的选择，需要从速度、容量、 安全3个维度来综合考虑，速度快、磁盘空间利用率高、安全可靠永 远是用户追求的目标，但在实际部署中，受用户实际需求及应用场 景的限制，速度、容量、安全 3个维度各自的优先级还是有所侧重的 二级标题 。
• 软件阵列：指通过网络操作系统自身提供的磁盘管理功能将连接的 普通SCSI卡上的多块硬盘配置成逻辑盘，组成阵列。软件阵列可以 提供数据冗余功能，但是磁盘子系统的性能会有所降低，有的降低 幅度还比较大，达30%左右。
RAID的优点
• 1. 传输速率高。RAID通过在多个磁盘上同时存储和读取数据来大幅 提高存储系统的数据吞吐量。
RAID定义
• 单击此处编辑母版文本样式 • 可以把RAID理解成一种使用磁盘驱动器的方法，它将一组磁盘驱动器用 某种逻辑方式联系起来，作为逻辑上的一个磁盘驱动器来使用。
RIAD实现方式
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• 硬件阵列：使用专门的磁盘阵列卡来实现的。硬件阵列能够提供在 二级标题 线扩容、动态修改阵列级别、自动数据恢复、驱动器漫游、超高速 缓冲等功能。它能提供性能、数据保护、可靠性、可用性和可管理 性的解决方案。阵列卡专用的处理单元来进行操作。 • 单击此处编辑母版文本样式
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• RAID 5 和RAID 3极为相似，都是数据分条，奇偶校验产生冗余。但 是，它不采用一个固定的硬盘来存储奇偶校验值， 所有数据和校验值都分布在所有硬盘上。RAID5 二级标题 最大的好处是在一块盘掉线的情况下，RAID照工 作，相对于RAID0必须每一块盘都正常才可以正常 • 单击此处编辑母版文本样式 工作的状况容错性能好多了。因此RAID5是RAID级 别中最常见的一个类型。 • RAID 10的容错功能和RAID 1相同，分条使用RAID 1 段得到较高的 I/O率。RAID 10巧妙的利用了RAID 0的速度以及RAID 1 的保护两种特性，不过它的缺点是需要的硬盘数较多， 因为至少必须拥有四个以上的偶数硬盘才能使用。
磁盘阵列RAID分类
磁盘阵列RAID分类名词解释：磁盘阵列（Redundant Arrays of Independent Drives，RAID），意思就是独⽴冗余磁盘阵列，有“独⽴磁盘构成的具有冗余能⼒的阵列”之意。
也就是我们通常讲的磁盘阵列或磁盘容错RAID是⼀种把多块独⽴的物理硬盘按不同的⽅式组合起来形成⼀个逻辑意义上的硬盘组，从⽽提供⽐单个物理硬盘更⾼的存储性能与数据冗余能⼒的技术。
RAID特⾊是N块硬盘同时读取速度加快与提供容错性（Fault Tolerant）。
根据磁盘陈列的不同组合⽅式，可以将RAID分为不同级别。
级别并不代表技术⾼低，要选⽤哪⼀种RAID要依据⽤户的操作环境(operating environment)与应⽤⽽定，与RAID级别⾼低没有必然关系。
磁盘阵列还能利⽤同位检查（Parity Check）的观念，在数组中任意⼀个硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将数据经计算后重新置⼊新硬盘中。
RAID 磁盘阵列⽀持⾃动检测故障硬盘；RAID 磁盘阵列⽀持重建硬盘坏轨的资料；RAID 磁盘阵列⽀持不须停机的硬盘备援Hot Spare；RAID 磁盘阵列⽀援⽀持不须停机的硬盘替换Hot Swap；RAID 磁盘阵列⽀持扩充硬盘容量等磁盘阵列样式：1.外接式磁盘阵列柜2.内接式磁盘阵列卡3.利⽤软件来仿真。
磁盘阵列（Disk Array）是由⼀个硬盘控制器来控制多个硬盘的相互连接，使多个硬盘的读写同步，减少错误，增加效率和可靠度的技术。
磁盘阵列卡则是实现这⼀技术的硬件产品，磁盘阵列卡拥有⼀个专门的处理器，还拥有专门的存贮器，⽤于⾼速缓冲数据。
使⽤磁盘阵列卡服务器对磁盘的操作就直接通过阵列卡来进⾏处理，因此不需要⼤量的CPU及系统内存资源，不会降低磁盘⼦系统的性能。
阵列卡专⽤的处理单元来进⾏操作，它的性能要远远⾼于常规⾮阵列硬盘，并且更安全更稳定原理：利⽤数组⽅式来作磁盘组RAID 中主要有三个关键概念和技术：镜像（ Mirroring ）数据条带（ Data Stripping ）数据校验（ Data parity ）简单的说，RAID是⼀种把多块独⽴的硬盘（物理硬盘）按不同的⽅式组合起来形成⼀个硬盘组（逻辑硬盘），从⽽提供⽐单个硬盘更⾼的存储性能和提供数据备份技术。
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of California - Berkeley 发表了一篇文章: A Case for Redundant Arrays of Inexpen sive Disks",而IBM 是此一项目研究的主要协助者.这篇文章,介绍了一个新的"头字语" -R A I D. 同时并定义了五种RAID代号- R AID level.
这篇文章的主要论题,是针对当时的硬盘科技,在容量及速度上,无法追上CPU及内存的发展的现象,提出多种改善方法.因为长期来看,这种脚步的差距,会造成硬盘无法实时供应对资料的急迫需要.
所以,它利用了各式技巧,将许多较小容量的硬盘,以RAID 技术,规划为一座大的硬盘机.同时,在实际储存资料时,透过这项技术,将资料切割成多区段并分别同时存放于各个硬盘机上.在实际读取资料时,也是同时自此多颗硬盘机读出资料.由此可见,这项技术RAID, 着实提高了大型硬盘的效率.
值得一提,它的观念,也提供了一套思考及开发的方向:资料容错.藉由"同位检核" Parity 的概念及方法,能在该群数组硬盘中任一颗硬盘故障时,仍能读出资料,并可于数据重构时,将原故障硬盘内之应有资料,经计算后置回替代的新硬盘中,使回复成原貌.
这篇文章也指出了许多在各不同代号型式的RAID,其开发上的问题,大多相关于强调"速度"及"成本"上的改善.这和今日的数组供货商所多强调的"可靠性" Reliability 及"资料可供应性" Data Availability, 似乎有些不同.当然这也是因为时代背景的差异.不过,这也使得各磁盘阵列供货商,各自有较大的发挥空间,针对容错性,成本,及效率,有不同的处理方式及结果.
RAID的分类
可以多个区段方式,在同一时间,将之分别存放在该群所有数组硬盘里.在读取资料时,亦可在同一时间,由该群所有数组硬盘送出资料至数组控制器.换言之,此种数组类型的效率,是与该群内数组硬盘数成正比.所以在读写强而集中的应用领域(如:影音播放系统),可藉RAID level 0 得到较佳的输出效率及品质
RAID level 1
就是"磁盘镜像" Disk Mirroring. 它可将两颗硬盘机为一组,在有资料欲写入时,在同一时间将之存放在本组的两颗硬盘中,所以在同"
途上,这样的规划,却是最佳的选择
RAID level 5
通常亦为"轮转同位型数组" Rotating Pari ty Array. 它和RAID level
4 一样的,在每次的写入前,由数组控制器内建的XOR逻辑,根据切割之区段大小(单一或多个block为单位),计算出同位检核信息.每项资料中(以Stripe为单位)的同位检核资料,随着资料分别散存在各数组硬盘内,没有特定同位碟.相较于上述RAID
level 4, 这个型式可允许多个写入,因为这多个写入动作时,同位信息是置在不同的数组硬盘中.
但是在读取资料时,每项资料可能是直接来自各具该项资料的硬盘中,但也可能是会读入同位信息,而必需经由XOR的计算.在连续大型档案要求输出时,它显然稍有不利
Parity容错基本原理
以上介绍了常见的数组代号型式,相信许多读者仍不了解这个"同位检核信息" Parity 如何提供容错能力?而已毁损的硬盘中之原资料,又如何在新的替代硬盘中,作原资料的重建Rebuild ?
每个Byte 是由8 个bit 所构成的,如果在这八个bit 后,经由运算XOR上述的八个d ata bit,再加一个同位检核位Parity bit, 则这
在整台数组中,数据重构与正常存取的效率是互补的.
不过现在的数组控制器大多已可支持"可调整的重建优先权设定".以笔者所经验过的重建9GB硬盘为例子,它可以在五十分钟内完成.但在以正常存取为极度优先时,它可能需时三小时.不过如果是采用较低阶的数组控制器,恐怕所需时间,会远远超过上述的数字,提高危险系数.
因为在正常的RAID level 3, 4, 5 型式下,磁盘阵列容许同一数组组态群内,仅一颗硬盘故障.而系统管理者,必须在尽量短的时间内(第二颗硬盘故障前),
立即得到通知:一颗数组硬盘已经故障了.而这个通知方式及过程,影响前来处理的时间.目前有多种设计:基本的警笛声,事件记录联结并通知主系统之操作系统,电子邮件,传呼器,
... 都是善尽通知义务的方法.
立即将数据重构完成.否则,就得面临向大量资料说再见的精神压力了.
不过,如何缩短从在被通知后到抵达现场,并开始作数据重构的这段时间及压力,则难以绝对掌握.有解吗?
备援硬盘: Spare Disk
如果在数组中,加上备援硬盘.当任一数组硬盘故障时,该备援硬盘可以自动上线,将故障硬盘立即取代,并开始依设定的"重建优先权"作数据重构,就可有效缩短上述的"前往处理"的时间,也可减少因急迫性所造成的压力.
不过,这颗备援硬盘,平时是无法拿来作存放空间的.因为一旦作了"可使用"的标记,备援设定会自动消失.所以,回到前述的真理:"安全
性"加"速度"建立在成本上的.
总体备援硬盘: Global Spare Disk。
就是备援硬盘,但是可以对同一磁盘阵列中的所有"数组组态群"作备援.总是比较省的方式.
定时备份
"既然重要,为何不备份?"与其在灾害发生时,束手无策,自怨自艾,何不在规定时间作好重要资料的备份,以防万一? 即使使用了磁盘阵列,提高数据的可供应性,备份仍该作的.毕竟,它是重要的资料.
RAID控制器型式
1. 软件架构:Software Based
在多年前, Novell 的Netware就提供了M irror的功能,即使在今天,相信仍有许网络系统,是采用此一方式.不过这在资料量较大的环境中,其50% 的硬盘使用率,究竟是稍少了些.另外, Corel 在约五年前,大力推广其Corel R AID!以不到美金一千元的低价,切入市场.
然而究竟使用软件的数组架构,会占用到主系统的CPU 及内存资源,而导致系统效率的下降.所以采用非主系统供货商的软件数组产品者,相对是较少的.
2. 主机独立式架构: Host Independent
数组控制器对主系统,是藉由连接至其存取接口(目前以SCSI 为主)作信道.换言之,它在主系统的存取接口上,是一个独立的直接存取储存体DASD Direct Access Storage Devic e. 而这个大的储存体内,可以有不只一个的逻辑磁盘LUN Logical Unit Number. 数组控制
器,对下管理多颗数组硬盘机们.而主系统是不会看到或直接管理该硬盘的.例如:CMD, EM C, Symbios, Digital StorageWorks, ... 都有相关的产品.
而且这些数组领导厂商,也都各自有不同设计的"容错式数组控制器",以避免因数组控制器故障Fail Over时所造成的伤害,甚至可作"线上抽换" On Line Hot Swap 数组控制器.不过这些可是较高文件的产品了.记得那句名言?真正的"安全性"加"速度"是建立在成本上的.
采用这项架构,可以接在大多数具有合标准的存取接口的主机上,而且不需额外另挂驱动程序Drivers,在各种操作系统的兼容性上,也有较佳的成果.使用这种架构,在主机系统上的设定较容易.
此外,主机独立式磁盘阵列,还有可连接多。