RAID|RAID 概念- RAID-0-1-5-10 的工作原理 RAID概念-RAID-0-1-5-10的工作原理

RAID 概念-企业级 RAID-0-1-5-10 的工作原理

磁盘阵列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID），有“独立磁盘构成的具有冗余
能力的阵列”之意（其中一块盘坏了，数据不丢失）。磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘，以硬件（RAID
卡）或软件（MDADM）形式组合成一个容量巨大的磁盘组，利用多个磁盘组合在一起，提升
整个磁盘系统效能。利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。磁盘阵列还能利用同位检查（Parity
Check）的观念，在阵列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（也就是坏了一块盘，拔掉，插入新盘，数据还能恢复到新盘，利用奇偶校验）注：RAID
可以预防数据丢失，但是它并不能完全保证你的数据不会丢失，所以大家使用 RAID 的同时还是注意备份重要的数据 RAID
的创建有两种方式：软 RAID（通过操作系统软件来实现）和硬 RAID（使用硬件阵列卡）；在企业中用的最多的是：raid1、raid5 和
raid10。不过随着云的高速发展，阿里云，腾讯云等供应商一般可以把硬件问题解决掉。（你在用云的时候，会关注供应商底层是用什么 raid 类型吗）

1.1RAID 几种常见的类型级别 -------------说明-------- 最低磁盘个数率 -------- 空间利用-------- 各自的优缺点
RAID0------------条带卷--------------2+--------------------100%--------读写速度快，不容错
RAID1------------镜像卷--------------2----------------------50%--------写速度一般,读速度提升，容错
RAID5----带奇偶校验的条带卷----3+---------------------(n-1)/n------读写速度快，容错，允许坏一块
RAID5--带奇偶校验的条带集，双校验----4+------------(n-2)/n--------读写快，容错，允许坏两块盘
等.........
RAID 基本思想：把好几块硬盘通过一定组合方式把它组合起来，成为一个新的硬盘阵列组，从而使
它能够达到高性能硬盘的要求
RAID 有三个关键技术：
镜像：提供了数据的安全性；
chunk 条带（块大小也可以说是条带的粒度），它的存在的就是为了提高 I/O，提供了数据并发性
数据的校验：保证了数据的可靠性
Raid 相对于单个磁盘优点：

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1.2RAID-0 的工作原理条带（strping），也是我们最早出现的 RAID 模式
需磁盘数量:2 块以上(大小最好相同)，是组建磁盘阵列中最简单的一种形式，只需要 2 块以上的硬盘
即可.
特点:成本低，可以提高整个磁盘的性能和吞吐量。RAID 0 没有提供冗余或错误修复能力，速度快.
任何一个磁盘的损坏将损坏全部数据；磁盘利用率为 100%。

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1.3RAID-1 mirroring（镜像卷），需要磁盘两块以上
原理:是把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上，也就是说数据在写入一块磁盘的同时，会在另一块
闲置的磁盘上生成镜像文件，(同步)
RAID 1 mirroring（镜像卷），至少需要两块硬盘，raid 大小等于两个 raid 分区中最小的容量（最
好将分区大小分为一样），数据有冗余，在存储时同时写入两块硬盘，实现了数据备份；
磁盘利用率为 50%，即 2 块 100G 的磁盘构成 RAID1 只能提供 100G 的可用空间。如下图

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1.4RAID-5 需要三块或以上硬盘，可以提供热备盘实现故障的恢复；只损坏一块，没有问题。但如果同时损坏两
块磁盘，则数据将都会损坏。空间利用率： (n-1)/n 2/3
如下图所示

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奇偶校验信息的作用:
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。
展：异或运算
是用相对简单的异或逻辑运算（相同为 0，相异为 1）
A 值-------B 值 -------Xor 结果
0 ------------0--------------0
1 ------------0--------------1
0 ------------1--------------0
1 ------------1--------------1
1.5嵌套 RAID 级别 【RAID|RAID 概念- RAID-0-1-5-10 的工作原理】RAID-10 镜像+条带
RAID 10 是将镜像和条带进行两级组合的 RAID 级别，第一级是 RAID1 镜像对，第二级为 RAID
0。比如我们有 8 块盘，它是先两两做镜像，形成了新的 4 块盘，然后对这 4 块盘做 RAID0；当
RAID10 有一个硬盘受损其余硬盘会继续工作，这个时候受影响的硬盘只有 2 块

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几个方案对比下来， RAID5 是最适合的，如下图：

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1.6RAID 硬盘失效处理一般两种处理方法：热备和热插拔
热备：HotSpare
定义：当冗余的 RAID 组中某个硬盘失效时，在不干扰当前 RAID 系统的正常使用的情况下，用
RAID 系统中另外一个正常的备用硬盘自动顶替失效硬盘，及时保证 RAID 系统的冗余性（就像汽车上的
备胎）
全局式：备用硬盘为系统中所有的冗余 RAID 组共享（多个汽车一个备胎）
专用式：备用硬盘为系统中某一组冗余 RAID 组专用（一个汽车一个备胎）
如下图所示：是一个全局热备的示例，该热备盘由系统中两个 RAID 组共享，可自动顶替任何一个
RAID 中的一个失效硬盘