RAID概述
RAID（Redundant Arrays of Independent Disks）是一種獨立硬盤冗余陣列的技術，它的核心思想是通過將多塊磁盤結合起來，創建一個虛擬的、具有更大容量的磁盤單元。這樣可以提供比單個磁盤更高的存儲性能、更高的I/O性能和可靠性，為數據的安全性和存儲性能提供了有效的解決方案。
- RAID技術的主要目標是通過數據分布和冗余存儲來改善存儲系統的性能和可靠性。它將多個獨立的硬盤組合在一起，使它們作為一個邏輯單元來工作。在RAID陣列中，數據被分割成多個塊，并且這些塊會被分別存儲在不同的物理磁盤上。這樣可以實現數據的并行讀寫，提高了存儲系統的吞吐量和響應速度。
- 除了性能提升，RAID還通過冗余存儲機制提供了數據的高可靠性。在某些RAID級別中，數據會被復制到多個磁盤上，即使其中一個磁盤發生故障，系統仍然能夠繼續工作，并且可以通過冗余數據重建丟失的數據。
- RAID技術有多種級別（如RAID 0、RAID 1、RAID 5等），每種級別都有不同的特點和應用場景。不同的RAID級別在性能、可靠性和成本方面有所差異，用戶可以根據自己的需求選擇適合的RAID級別來配置存儲系統。
RAID相關特性及概念
| 特性 / 概念 | 解釋 |
|---|---|
| 磁盤組和虛擬磁盤 | 磁盤組是將多個物理磁盤組合起來形成一個邏輯單元，虛擬磁盤則是通過磁盤組劃分出來的連續的數據存儲單元。磁盤組提供了擴展容量和冗余性，而虛擬磁盤可以是完整的磁盤組、多個磁盤組的組合，或磁盤組的一部分。 |
| 容錯 | 容錯是指在RAID陣列中，當磁盤發生錯誤或故障時，仍然能夠保持數據的完整性和系統的可用性。RAID級別如RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10等實現了容錯功能，通過冗余存儲和數據校驗算法來保護數據免受單個磁盤故障的影響。 |
| 一致性校驗 | 一致性校驗是對具有冗余功能的RAID級別（如RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10等）進行的數據一致性檢查。RAID卡可以對磁盤組中的數據進行校驗和計算，并與冗余數據進行比較，以確保數據的完整性。如果發現數據不一致，系統會嘗試自動修復錯誤并記錄錯誤信息。 |
| 磁盤條帶化 | 磁盤條帶化是一種技術，將數據分割成多個塊并分別存儲在不同的物理磁盤上，以實現數據的并行讀寫，提高存儲系統的吞吐量和響應速度。通過條帶化，多個進程可以同時訪問數據的不同部分，避免了磁盤沖突，同時可以實現最大化的I/O并行能力。 |
| 磁盤鏡像 | 磁盤鏡像適用于RAID 1和RAID 10級別，它通過將相同的數據同時寫入兩個磁盤實現數據的100%冗余。當其中一個磁盤故障時，另一個磁盤上的數據仍然可用，系統可以繼續工作。磁盤鏡像還可以實現數據的快速恢復，當故障磁盤被替換后，系統會自動將數據復制到新磁盤上，恢復冗余狀態。 |
| 硬盤直通 | 硬盤直通，也稱為JBOD（Just a Bunch Of Disks），是一種數據傳輸方式，可以讓RAID控制器將指令直接透傳到硬盤，而不需要經過傳輸設備的處理。這樣可以方便上層業務軟件或管理軟件直接訪問和控制硬盤。例如，在服務器操作系統安裝過程中，可以直接找到掛載在RAID卡下的硬盤作為安裝盤，而不受虛擬磁盤的限制。 |
常用的RAID級別
RAID是一種磁盤陣列技術，常用的RAID級別包括RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10、RAID 50和RAID 60，每種級別都具有不同的特點和適用場景。
- RAID 0
RAID 0采用條帶化（Striping）的方式將數據分散到多個硬盤上，以提高存儲性能。數據并行操作可以充分利用總線帶寬，但沒有數據冗余，不具備容錯功能，適用于對I/O要求較高但數據安全性要求較低的場景。
- RAID 1
RAID 1采用鏡像（Mirroring）的方式，每個工作盤都有一個鏡像盤，實現數據的完全冗余。數據寫入時同時寫入鏡像盤，讀取時可以從工作盤或鏡像盤讀取。RAID 1具有較高的數據可靠性，但有效容量減少一半，適用于對容錯要求較高的場景，如財政、金融等領域。
- RAID 5
RAID 5通過循環冗余校驗（CRC）和數據分散存儲，實現數據的容錯和高性能。數據和校驗數據分布在RAID的各成員盤上，當某個盤發生故障時，可以通過其他盤上的數據重新構建故障盤的數據。RAID 5適用于大數據量操作和事務處理，提供快速、大容量和合理的容錯磁盤陣列。
- RAID 6
RAID 6在RAID 5的基礎上增加了第二個獨立的奇偶校驗信息塊，提供更高的數據可靠性。即使同時發生兩塊磁盤故障，數據仍然可用。但相對于RAID 5，RAID 6需要更大的磁盤空間用于奇偶校驗，寫性能較差。
- RAID 10
RAID 10是RAID 0和RAID 1的組合形式，先將多個硬盤分為多組并進行鏡像，然后將這些鏡像組進行條帶化。RAID 10提供了與RAID 1相同的數據安全性和與RAID 0接近的存儲性能，適用于兼顧性能和安全性的場景。
- RAID 50
RAID 50是RAID 5和RAID 0的組合形式，數據被分區成條帶并通過校驗位保證數據安全性，校驗條帶均勻分布在各個磁盤上。RAID 50綜合了RAID 5和RAID 0的特點，適用于需要高存儲性能和容錯能力的場景。
- RAID 60
RAID 60是RAID 6和RAID 0的組合形式，數據同樣被分區成條帶，并通過兩個獨立的奇偶校驗信息塊來保證數據的安全性。RAID 60具有較高的數據可靠性和容錯能力，適用于對數據安全性要求較高的場景。
各RAID級別性能對比
| RAID級別 | 需要磁盤數 | 容錯能力 | IO性能 | 存儲容量 | 存儲容量利用率 |
|---|---|---|---|---|---|
| RAID 0 | 1或更多 | 無 | 高 | 成員盤最小容量 x成員盤個數 | 100% |
| RAID 1 | 2 | 100% | 低 | 成員盤最小容量 | 50% |
| RAID 5 | 3或更多 | 1盤故障 | 高 | 成員盤最小容量 x (成員盤個數-1) | (N-1)/N |
| RAID 6 | 3或更多 | 2盤故障 | 中 | 成員盤最小容量 x (成員盤個數-2) | (N-2)/N |
| RAID 10 | 4或更多 | 1盤故障 | 高 | 成員盤最小容量 x成員盤個數/2 | 50% |
| RAID 50 | 6或更多 | 1盤故障 | 高 | 子組容量 x子組數 | (N-M)/N |
| RAID 60 | 6或更多 | 2盤故障 | 中 | 子組容量 x子組數 | (N-M*2)/N |
說明
上述表格中的N表示總磁盤數，M表示每個RAID子組的成員盤數。
從上表可以看出，不同的RAID級別在容錯能力、IO性能、存儲容量和存儲容量利用率方面有所區別：
- RAID 0：不提供容錯功能，具有較高的IO性能和存儲容量，但數據安全性較低。
- RAID 1：提供100%的數據冗余能力，但有效存儲容量減少一半，適用于對容錯能力要求較高的場景。
- RAID 5：提供1盤容錯能力，具有較高的IO性能和存儲容量利用率。
- RAID 6：提供2盤容錯能力，適用于需要高可靠性和較高IO性能的場景。
- RAID 10：提供1盤容錯能力，結合了RAID 0和RAID 1的優勢，適用于需要高性能和容錯能力的場景。
- RAID 50：提供1盤容錯能力，適用于對性能和容錯能力要求較高的場景。
- RAID 60：提供2盤容錯能力，適用于對數據安全性和性能要求較高的場景。
您可以根據應用的性能需求、容錯能力需求和存儲容量需求選擇適合的RAID級別。
構建RAID磁盤陣列
您可以使用云硬盤構建RAID磁盤陣列，具體請參見使用云硬盤構建RAID磁盤陣列。
