RAID知识讲解

RAID知识讲解目录
一、Raid介绍。... 1
1、什么是Raid？... 1
2、Raid级别介绍。... 1
3、Raid级别的优、缺点比较（图解）：... 1
4、 7级RAID的简单定义（图解）：... 2
5、冗余介绍。... 2
二、Raid技术分类。... 2
1、软RAID技术：... 2
2、硬RAID技术：... 3
3、Raid和LVM的区别。... 3
3.1、什么是LVM？... 3
3.2、Raid和LVM的区别：... 4
4、我们为什么需要Raid?. 4
三、常见RAID级别细节说明。... 4
1、RAID 0级别详解RAID 0描述... 4
1.1、RAID 0又称为Stripe（条带化）或Striping（条带模式），它在所有RAID级别中具有 4
1.2、Raid 0图1:3 块盘形成Raid 0的结构图：... 5
1.3、Raid 0图2:4 块盘形成Raid 0的结构图：... 5
1.4、生产应用场景：... 6
1.5、RAID 0综合情况图表说明：... 6
2、RAID 1 级别详解。... 7
2.1、RAID1描述。... 7
2.2、RAID 1 2块盘的示意图：... 7
2.3、RAID 1 8块盘结构图：... 8
2.4、RAID 1 综合情况图表说明：... 8
3、RAID 5 级别详解。... 9
3.1、RAID5描述... 9
3.2、RAID 5 3块盘形成的结构图：... 10
3.3、RAID 5 5块盘形成的结构图：... 10
3.4、RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案。... 10
3.5、RAID 5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。... 11
3.6、RAID 5综合情况图表说明：... 11
4、RAID 10 级别详解。... 11
4.1、RAID 0+1，RAID 1+0，称为RAID10？... 11
4.2、RAID 10和RAID 01的区别：... 12
4.3、我们都以四块硬盘做RIAD来细说他们的区别：... 12
5、RAID 10 和 RAID 01 。... 13
6、常用RAID 选择成本-性能-可靠性对比图：... 13

RAID知识讲解
一、Raid介绍。
1、什么是Raid？Raid是廉价冗余磁盘阵列（Redundant Array of Inexpensive Disk）的简称，有时也简称磁盘阵列（Disk Array）。
Raid是一种把多块独立的物理磁盘按不同的技术方式组合起来形成一个磁盘组，在逻辑上（做完RAID,装系统后）看起来就是一块大的磁盘，可以提供比单个物理磁盘更大的存储容量或更高的存储性能，同时又能提供不同级别数据冗余备份的一种技术。

2、Raid级别介绍。把多个物理磁盘通过不同的技术方式组成磁盘阵列，这个不同的技术方式就被称为RAID级别。
Raid级别一般有：Raid0、Raid1、Raid2、Raid3、Raid4、Raid5、Raid6、Raid7、Raid0+1（也称Raid10）、Raid53等。
生产环境常用的Raid的级别：为Raid0、Raid1、Raid5、Raid10。

3、Raid级别的优、缺点比较（图解）：



4、7级RAID的简单定义（图解）：




5、冗余介绍。冗余，指重复配置系统的一些部件，当系统发生故障时，冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作，由此减少系统的故障时间 Redundant，自动备援，即当某一设备发生损坏时，它可以自动作为后备式设备替代改设备。

二、Raid技术分类。
1、软RAID技术：在Linux下在安装系统过程中或者安装系统后通过自带的软件就能实现软RAID功能，
使用软RAID可省去购买昂贵的硬件RAID控制器和附件就能极大地增强磁盘的IO性能
和可靠性。由于是用软件去实现的RAID功能，所以它配置灵活、管理方便。同时使用软
件RAID，还可以实现将几个物理磁盘合并成一个更大的虚拟设备，从而达到性能改进和
数据冗余的目的。。

2、硬RAID技术：基于硬件的RAID解决方案比基于软件RAID技术在使用性能和服务性能上会更胜一
筹，具体表现在检测和修复多位错误的能力、错误磁盘自动检测和阵列重建等方面。从安
全眭上考虑，基于硬件的RAID解决方案也是更安全的，因此，在实际的生产场景工作中，
基于硬件的RAID解决方案应该是我们的首选。互联网公司常用的生产DELL服务器，默
认的就会支持RAIDO，1，如果RAID5，10就需要买RAID卡。

3、Raid和LVM的区别。

3.1、什么是LVM？

LVM全称（LogicVolume Management(Manager)）逻辑卷管理，它的最大用途是可以灵活的管理磁盘的容量，让磁盘分区可以随意放大或缩小，便于更好的应用磁盘的剩余空间，如果过于强调性能与备份，那么还是应该使用RAID功能，而不是LVM。
LVM是在硬盘的分区之上，创建一个逻辑层，以方便系统管理整个硬盘分区系统。LVM最先有IBM开发，在AIX系统上实现，OS/2操作系统与HP-UX也支持这个功能。在1998年，Heinz Mauelshagen 根据在HP-UX 上的LVM管理器，写作出第一个Linux版本。

3.2、Raid和LVM的区别：

LVM:灵活的调整分区的容量，有一定的冗余和性能功能，但很弱。
RAID:更侧重性能和数据安全。

4、我们为什么需要Raid?我们为什么需要磁盘阵列？
磁盘阵列可以把多个磁盘驱动器通过不同的连接方式连接在一起协同工作，大大提高
了读取速度，同时把磁盘系统的可靠性提高到接近无错的境界，使其可靠性极高。
用RAID最直接的好处是：
提升数据安全性。
提升数据读写性能。
提供更大的单一逻辑磁盘数据容量存储。

三、常见RAID级别细节说明。
1、RAID 0级别详解RAID 0描述

1.1、RAID 0又称为Stripe（条带化）或Striping（条带模式），它在所有RAID级别中具有

最高的存储性能。
RAID0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取。这样，系统有数据读写请求就可以在多个磁盘并行的执行，每个磁盘读写属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能。
要制作RAID 0要求至少是1块物理磁盘，一般用来做RAID的不同磁盘大小最好一样（可以充分发挥并行优势），而巷据分散存储于不同的磁盘上，在读写的时候可以实现并发，所以，RAIDO读写性能最好；但是没有容错功能，即任何一个磁盘的损坏会导致整个RAID的全部数据丢失；生产中使用单盘，要做成RAID 0，否则可能无法使用。

1.2、Raid 0图1:3 块盘形成Raid0的结构图：

1.3、Raid0图2:4 块盘形成Raid 0的结构图：

1.4、生产应用场景：

1.4.1、负载均衡集群下面的多个相同RS节点服务器。
1.4.2、分布式文件存储下面的主节点或CHUNK SERVER。
1.4.3、MySQL主从复制的多个Slave服务器。
1.4.4、 对性能要求很高，对冗余要求很低的相关业务。

1.5、RAID0综合情况图表说明：

2、RAID 1 级别详解。

2.1、RAID1描述。

RAID1又称为Mirror或Mirroring（镜像），它的宗旨是最大限度的保证用户数据的可用性和可修复性。RAID1的操作方式是把用户写入一个磁盘的数据百分之百地自动复制到另外一个磁盘上，从而实现存储双份的数据。
要制作RAID1，要求至少是两块磁盘（仅支持2块盘？），整个RAID大小等于两个磁盘中最小的那块磁盘的容量（当然，最好使用同样大小的磁盘），数据有50%的冗余，在存储时同时写入两块磁盘，实现了数据完整备份；但相对降低了写入性能，但是读取数据时不可以并发，只读一块盘。

2.2、RAID1 2块盘的示意图：

2.3、RAID1 8块盘结构图：

如图所示：当读取数据时，系统先从RAID1的源盘读取数据，如果读取数据成功，则系统不去管备份盘上的数据；如果读取源盘数据失败，则系统自动转而读取备份盘上的数据，不会造成用户工作任务的中断（有待验证）。当然，我们应当及时地更换损坏的磁盘并利用备份数据重新建立Mirror，避免备份盘在发生损坏时，造成不可挽回的数据损失。
由于对存储的数据的百分之百的备份，在所有RAID级别中，RAID 1提供最高的数据安全保障。同样，由于数据的晤分之百各份，备份数据占了总存储空间的一半，因而Mirror(镜像)的磁盘空间利用率低，存储成本高。MiITor虽不能提高存储性能，但由于其具有极高的数据安全性，使其适用于存放重要数据，如传统企业对性能要求不高，对数据要求高的服务器和数据库存储等领域。

2.4、RAID1 综合情况图表说明：

3、RAID 5 级别详解。

3.1、RAID5描述

RAID 5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。
RAID5需要三块或以上的物理磁盘，可以提供热各盘实现故障的恢复；采用奇偶校验，可靠性强，且只有同时损坏两块硬盘时数据才会完全损坏，只损坏一块硬盘时，系统会根据存储的奇偶校验位重建数据，临时提供服务；此时如果有热备盘，系统还会自动在热备盘上重建故障磁盘上的数据。
以四个硬盘组成的RAID 5为例，其数据存储方式如图4所示：图中，PO为DO，D1和D2的奇偶校验信息，其它以此类推。由图中可以看出，RAID5不对存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上：当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。

3.2、RAID5 3块盘形成的结构图：

3.3、RAID5 5块盘形成的结构图：

3.4、RAID5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案。

RAID5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror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，RAID5的磁盘空间利用率要比RAID1高，存储成本相对较低。

3.5、RAID5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。

RAID 5是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。

3.6、RAID5综合情况图表说明：

4、RAID 10 级别详解。

4.1、RAID0+1，RAID 1+0，称为RAID10？

正如其名字一样RAID 0+1是RAID 0和RAID1的组合形式，也称为RAID 10。
以四个磁盘组成的RAID 0+1为例，其数据存储方式如图所示：RAIDO+1是存储性能和数据安全兼顾的方案。它在提供与RAID1一样的数据安全保障的同时，也提供了与RAID0近似的存储性能。
由于RAID 0+1也通过数据的100%备份功能提供数据安全保障，因此RAID 0+1的磁盘空间利用率与RAID 1相同，存储成本高。

4.2、RAID10和RAID 01的区别：

RAID10和RAID01是将磁盘按照两种不同的方式进行的逻辑组合。

4.3、我们都以四块硬盘做RIAD来细说他们的区别：

RAID10是先将四块硬盘在纵向上分别两两做镜像，镜像后再在横向上做条带。简而言之：RAID10是先做镜像后做条带。在这种睛况下，如果只是坏掉其中的一个硬盘，对RAID组的影响都不是非常大，只要不是同时坏掉其中的一个硬盘和他的镜像盘，RAID组都不会崩溃。
RAID01是先将四块硬盘中横向上两两做条带，然后再纵向上做镜像。简而言之：先条带后镜像。这种隋况下如果两个条带上有任意两块硬盘坏掉了，则整个RAID组都将崩溃了。不营发生介质损坏的两块硬盘是否是镜像盘。

总结RAID10和RAID01在读和写的|生能上没有太大的差别，从发生故障的概率上看，RAID01是远大于。
RAID10 的。一般情况下选择PAID10 的情况会多些。
5、RAID10 和 RAID 01 。
RAID 10 和RAID 01看起来差不多，但是本质上有一定区别。下图是一个RAID 10 的模型。
如果某时刻，左边RAID 1系统中有一块磁盘损坏，此时允许再次损坏的磁盘就剩下两块，也就是右边的RAID 1 系统中还可以在损坏任意一块磁盘，而整体数据仍然是可用的。我们暂且说这个系统的冗余度变成了2.
RAID 01模型：





如果某时刻，左边的RAID 0系统中有一块磁盘损坏，此时左边的RAID 0系统便没有丝毫作用了。所有的IO均转向右边的RAID 0系统。而此时，仅仅允许左边剩余的郡块磁盘损坏。如果右边任何一块磁盘损坏，则整体数据将不可用．所以这个系统的冗余度变成了1，即只允许损坏特定的块磁盘（左边RAID 0系统剩余的磁盘）。
综上所述，RAID 10系统要比RAID 01系统冗余度高，安全性高。

6、常用RAID 选择成本-性能-可靠性对比图：