raid簡介

一．Raid定義
　　RAID(Redundant Array of Independent Disk 獨立冗餘磁碟陣列)技術是加州大學伯克利分校1987年

提出，最初是為了組合小的廉價磁片來代替大的昂貴磁片，同時希望磁片失效時不會使對資料的訪問受損

失而開發出一定水準的資料保護技術。RAID就是一種由多塊廉價磁片構成的冗餘陣列，在作業系統下是作

為一個獨立的大型存放裝置出現。RAID可以充分發揮出多塊硬碟的優勢，可以提升硬碟速度，增大容量,

提供容錯功能夠確保資料安全性，易於管理的優點，在任何一塊硬碟出現問題的情況下都可以繼續工作，

不會受到損壞硬碟的影響。
二、RAID的幾種工作模式
1、RAID0
　　 即Data Stripping資料分條技術。RAID 0可以把多塊硬碟連成一個容量更大的硬碟群，可以提高磁

盤的性能和輸送量。RAID 0沒有冗餘或錯誤修復能力，成本低，要求至少兩個磁片，一般只是在那些對數

據安全性要求不高的情況下才被使用。
（1）、RAID 0最簡單方式
　　 就是把x塊同樣的硬碟用硬體的形式通過智慧磁碟控制卡或用作業系統中的磁片驅動程式以軟體的方

式串聯在一起，形成一個獨立的邏輯磁碟機，容量是單獨硬碟的x倍,在電腦資料寫時被依次寫入到各磁片

中，當一塊磁片的空間用盡時，資料就會被自動寫入到下一塊磁片中，它的好處是可以增加磁片的容量。

速度與其中任何一塊磁片的速度相同，如果其中的任何一塊磁片出現故障，整個系統將會受到破壞，可靠

性是單獨使用一塊硬碟的1/n。
（2）、RAID 0的另一方式
　　是用n塊硬碟選擇合理的帶區大小創建帶區集，最好是為每一塊硬碟都配備一個專門的磁碟控制卡,在

電腦資料讀寫時同時向n塊磁片讀寫資料,速度提升n倍。提高系統的性能。
2、RAID 1
　　RAID 1稱為磁片鏡像：把一個磁片的資料鏡像到另一個磁片上，在不影響性能情況下最大限度的保證

系統的可靠性和可修復性上，具有很高的資料冗餘能力，但磁片利用率為50%，故成本最高，多用在儲存

關鍵性的重要資料的場合。RAID 1有以下特點： 　
　　 （1）、RAID 1的每一個磁片都具有一個對應的鏡像盤，任何時候資料都同步鏡像，系統可以從一組

鏡像盤中的任何一個磁片讀取資料。
　　（2）、磁片所能使用的空間只有磁片容量總和的一半，系統成本高。
　　（3）、只要系統中任何一對鏡像盤中至少有一塊磁片可以使用，甚至可以在一半數量的硬碟出現問

題時系統都可以正常運行。
　　（4）、出現硬碟故障的RAID系統不再可靠，應當及時的更換損壞的硬碟，否則剩餘的鏡像盤也出現

問題，那麼整個系統就會崩潰。
　　（5）、更換新盤後原有資料會需要很長時間同步鏡像，外界對資料的訪問不會受到影響，只是這時

整個系統的性能有所下降。
　　（6）、RAID 1磁碟控制卡的負載相當大，用多個磁碟控制卡可以提高資料的安全性和可用性。
3、RAID0+1
　 把RAID0和RAID1技術結合起來，資料除分佈在多個盤上外，每個盤都有其物理鏡像盤，提供全冗餘能

力，允許一個以下磁片故障，而不影響資料可用性，並具有快速讀/寫能力。RAID0+1要在磁片鏡像中建立

帶區集至少4個硬碟。
4、RAID2
　　電腦在寫入資料時在一個磁片上儲存資料的各個位元，同時把一個資料不同的位元運算得到的海明校驗碼

儲存另一組磁片上，由於海明碼可以在資料發生錯誤的情況下將錯誤校正，以保證輸出的正確。但海明碼

使用資料冗餘技術，使得輸出資料的速率取決於驅動器組中速度最慢的磁片。RAID2控制器的設計簡單。
5、RAID3：帶同位碼的並行傳送
　　RAID 3使用一個專門的磁片存放所有的校驗資料，而在剩餘的磁片中創建帶區集分散資料的讀寫動作

。當一個完好的RAID 3系統中讀取資料，只需要在資料存儲盤中找到相應的資料塊進行讀取動作即可。但

當向RAID 3寫入資料時，必須計算與該資料塊同處一個帶區的所有資料塊的校驗值，並將新值重新寫入到

校驗塊中，這樣無形雖增加系統開銷。當一塊磁片失效時，該磁片上的所有資料塊必須使用校驗資訊重新

建立，如果所要讀取的資料塊正好位於已經損壞的磁片，則必須同時讀取同一帶區中的所有其它資料塊，

並根據校驗值重建丟失的資料，這使系統減慢。當更換了損壞的磁片後，系統必須一個資料塊一個資料塊

的重建壞盤中的資料，整個系統的性能會受到嚴重的影響。RAID 3最大不足是校驗盤很容易成為整個系統

的瓶頸，對於經常大量寫入動作的應用會導致整個RAID系統性能的下降。RAID 3適合用於資料庫和WEB服

務器等。
6、 RAID4
　　RAID4即帶同位碼的獨立磁片結構，RAID4和RAID3很象，它對資料的訪問是按資料塊進行的，也

就是按磁片進行的，每次是一個盤，RAID4的特點和RAID3也挺象，不過在失敗恢復時，它的難度可要比

RAID3大得多了，控制器的設計難度也要大許多，而且訪問資料的效率不怎麼好。
7、 RAID5
　　RAID 5把校驗塊分散到所有的資料盤中。RAID 5使用了一種特殊的演演算法，可以計算出任何一個帶區校

驗塊的存放位置。這樣就可以確保任何對校驗塊進行的讀寫動作都會在所有的RAID磁片中進行均衡，從而

消除了產生瓶頸的可能。RAID5的讀出效率很高，寫入效率一般，塊式的集體訪問效率不錯。RAID 5提高

了系統可靠性，但對資料傳輸的並行性解決不好，而且控制器的設計也相當困難。
8、RAID6
　　RAID6即帶有兩種分佈存儲的同位碼的獨立磁片結構，它是對RAID5的擴展，主要是用於要求資料

絕對不能出錯的場合，使用了二種同位值，所以需要N+2個磁片，同時對控制器的設計變得十分複雜

，寫入速度也不好，用於計算同位值和驗證資料正確性所花費的時間比較多，造成了不必須的負載，

很少人用。
9、 RAID7
　　RAID7即優化的高速資料傳送磁片結構，它所有的I/O傳送均是同步進行的，可以分別控制，這樣提高

了系統的並行性和系統訪問資料的速度；每個磁片都帶有高速緩衝記憶體，即時動作系統可以使用任何實

時動作晶片，達到不同即時系統的需要。允許使用SNMP協定進行管理和監視，可以對校驗區指定獨立的傳

送信道以提高效率。可以連接多台主機，當多使用者訪問系統時，存取時間幾乎接近於0。但如果系統斷電

，在高速緩衝記憶體內的資料就會全部丟失，因此需要和UPS一起工作，RAID7系統成本很高。
10、 RAID10
RAID10即高可靠性與高效磁片結構它是一個帶區結構加一個鏡象結構，可以達到既高效又高速的目的。這

種新結構的價格高，可擴充性不好。
11、 RAID53
RAID7即高效資料傳送磁片結構，是RAID3和帶區結構的統一，因此它速度比較快，也有容錯功能。但價格

十分高，不易於實現。

三、應用RAID技術
　　要使用磁片RAID主要有兩種方式，第一種就是RAID介面卡，通過RAID介面卡插入PCI插槽再接上硬碟

實現硬碟的RAID功能。第二種方式就是直接在主機板上整合RAID控制晶片，讓主機板能直接實現磁片RAID。這

種方式成本比專用的RAID介面卡低很多。
此外還可以用2k or xp or linux系統做成軟raid.
　　個人使用磁片RAID主要是用RAID0、 RAID1或RAID0＋1工作模式。