各類RAID詳解 !
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硬碟介面型別：
簡介：
磁碟陣列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID），全稱獨立磁碟冗餘陣列。
磁碟陣列是由很多廉價的磁碟，組合成一個容量巨大的磁碟組，利用個別磁碟提供資料所產生加成效果提升整個磁碟系統效能。利用這項技術，將資料切割成許多區段，分別存放在各個硬碟上。
利用同位檢查（ParityCheck）的觀念，在陣列中任意一個硬碟故障時，仍可讀出資料，在資料重構時，將資料經計算後重新置入新硬碟中。
相同的資料儲存在多個硬碟的不同的地方的方法。通過把資料放在多個硬碟上（冗餘），輸入輸出操作能以平衡的方式交疊，改良效能。因為多個硬碟增加了平均故障間隔時間（MTBF），儲存冗餘資料也增加了容錯。
分類：
一是外接式磁碟陣列櫃、二是內接式磁碟陣列卡，三是利用軟體實現。
RAID實現的方式：
RAID 0，RAID 1， RAID2， RAID 3，RAID 4，RAID 5，RAID 6，RAID 7，RAID 01，RAID 10，RAID50，RAID 53。
常見的有：RAID 0，RAID 1，RAID 5，RAID 6，RAID 01，RAID 10。
原理剖析：
RAID 0
RAID 0又稱為Stripe或Striping，中文稱之為條帶化儲存，它代表了所有RAID級別中最高的儲存效能。
原理：
是把連續的資料分散到多個磁碟上存取，系統有資料請求就可以被多個磁碟並行的執行，每個磁碟執行屬於它自己的那部分資料請求。這種資料上的並行操作可以充分利用匯流排的頻寬，顯著提高磁碟整體存取效能。
磁碟空間 = 磁碟總量 = 100%
需要的磁碟數 ≥ 2
讀寫效能= 優秀 = 磁碟個數(n)*I/O速度 = n*100%
塊大小 = 每次寫入的塊大小 = 2的n次方 = 一般為2~512KB
優點：
1、 充分利用I/O匯流排效能使其頻寬翻倍，讀/寫速度翻倍。
2、 充分利用磁碟空間，利用率為100%。
缺點：
1、 不提供資料冗餘。
2、 無資料檢驗，不能保證資料的正確性。
3、 存在單點故障。
應用場景：
1、 對資料完整性要求不高的場景，如：日誌儲存，個人娛樂
2、 要求讀寫效率高，安全效能要求不高，如影象工作站
架構圖：
RAID 1
RAID 1又稱為Mirror或者Mirroring，中文稱之為映象儲存。RAID 1是磁碟陣列中單位成本最高的，磁碟利用率最低，但提供了很高的資料安全性和可用性。
原理：
將一個兩塊硬碟所構成RAID磁碟陣列，其容量僅等於一塊硬碟的容量，因為另一塊只是當作資料“映象”通過映象實現資料冗餘，成對的獨立磁碟上產生互為備份的資料。當原始資料繁忙時，可直接從映象拷貝中讀取資料，因此RAID 1可以提高讀取效能。當一個磁碟失效時，系統可以自動切換到映象磁碟上讀寫，而不需要重組失效的資料。最大允許互為映象內的單個磁碟故障，如果出現互為映象的兩塊磁碟故障則資料丟失。
磁碟空間 = 磁碟總量/2 = 50%
需要的磁碟數(n) ≥ 2*n
讀效能= 優秀 = I/O效能*n = 200%
寫效能 = 正常 = I/O效能 = 100%
優點：
1、 提供資料冗餘，資料雙倍儲存。
2、 提供良好的讀效能
缺點：
1、 無資料校驗
2、 磁碟利用率低，成本高
應用場景：
1、 存放重要資料，如資料儲存領域
架構圖：
RAID 2
RAID 0 的優化版本
原理：
每次讀寫需要全組磁碟聯動，，提供漢明碼錯誤校驗機制，將資料進行編碼後分區為獨立的位，並將資料分別寫入硬碟中。因為在資料中加入了錯誤修正碼，輸出資料的速率與驅動器組中速度最慢的相等。
磁碟空間 ≤ 磁碟總量
需要的磁碟數 ≥ 3
資料單位 = 位元組
優點：
1.有資料校驗機制
2.磁碟尋道時間少
缺點：
1.目前應用場景不多，基本被淘汰
2.成本高
架構圖：
RAID 3：
類似於RAID 2
原理：
採用Bit－interleaving（資料交錯儲存）技術，它需要通過編碼再將資料位分割槽後分別存在硬碟中，而將同位檢查後單獨存在一個硬碟中，但由於資料內的位分散在不同的硬碟上，因此就算要讀取一小段資料資料都可能需要所有的硬碟進行工作，所以這種規格比較適於讀取大量資料時使用。
磁碟空間 = n-1
需要的磁碟數 ≥ n+1
資料單位 = 位元組
寫效能 = 一般
讀效能 = 良好
優點：
1、有資料校驗機制
缺點：
1、校驗盤很容易成為整個系統的瓶頸
應用場景：
1、 寫操作較少，讀操作較多的應用環境，如：資料庫、WEB伺服器等。
2、 適合大檔案型別且安全性要求較高的應用，如視訊編輯、硬碟播出機、大型資料庫等。
架構圖：
RAID 4：
與RAID 3 類似
原理：
RAID4和RAID3很象，資料都是依次儲存在多個硬碟之上，奇偶校驗碼存放在獨立的奇偶校驗盤上，唯一不同的是，在資料分割上RAID3對資料的訪問是按位進行的，RAID4是以資料塊為單位。
磁碟空間 = n-1
需要的磁碟數 ≥ n+1
寫效能 = 差
讀效能 = 正常
資料單位 = 塊（扇區）
優點：
1、 按塊儲存可以保證塊的完整
2、 有校驗機制
缺點：
1、 寫效率差，每次寫入需要生成校驗
2、 硬碟損耗高
應用場景：
對資料安全效能高的環境，通RAID3
架構圖和RAID 3一致：
RAID 5：
奇偶校驗（XOR），RAID 0和RAID 1的折中方案。
原理：
資料以塊分段條帶化儲存。校驗資訊交叉地儲存在所有的資料盤上。資料和相對應的奇偶校驗資訊儲存到組成RAID5的各個磁碟上，並且奇偶校驗資訊和相對應的資料分別儲存於不同的磁碟上，其中任意N-1塊磁碟上都儲存完整的資料
磁碟空間 = n-1
需要的磁碟數 ≥ 3
讀寫效能 ≈ 優秀 = 磁碟個數(n)*I/O速度 = n*100%
優點：
1、 讀寫效能高
2、 有校驗機制
3、 磁碟空間利用率高
缺點：
1、磁碟越多安全效能越差
應用場景：
安全性高，如金融、資料庫、儲存等。
架構圖：
RAID 6：
與RAID 5相比，RAID 6增加了第二個獨立的奇偶校驗資訊塊。雙重奇偶校驗
原理：
兩個獨立的奇偶系統使用不同的演算法，資料的可靠性非常高，即使兩塊磁碟同時失效也不會影響資料的使用。但RAID 6需要分配給奇偶校驗資訊更大的磁碟空間，寫效能比RAID5差。
磁碟空間 = n-2
需要的磁碟數 ≥ 4
優點：
1、 良好的隨機讀效能
2、 有校驗機制
缺點：
1、 寫入速度差
2、 成本高
應用場景：
對資料安全級別要求比較高的企業
架構圖：
RAID 7：
RAID 7並非公開的RAID標準，而是Storage ComputerCorporation公司的專利硬體產品名稱。是一個完整的儲存陣列。RAID 7有自身的實時作業系統用來管理陣列。
原理：
1、 物理上RAID 7主要包括兩部分：一個執行實時作業系統的控制器；二.多個Channel磁碟組。
2、 邏輯上 RAID 7類似於RAID3和RAID4。磁碟分佈於多個Channel，一個Channel包含一組磁碟，校驗盤可以分佈於任意Channel。Channel之間通過X-BUS連線。
3、 非同步IO。IO讀寫操作以及奇偶校驗都直接在快取裡面完成。控制器負責資料從快取寫入磁碟。
4、 可以根據需求，將部分磁碟配置為Hot Standy模式。
5、 提供SNMP遠端監控管理功能。
優點：
1、 效能好，IO延遲低
缺點：
1、成本高
應用場景：
對儲存效能要求高且沒有高階技術團隊的公司
架構圖：
RAID 01：
RAID 0和RAID 1的組合形式
原理：
先做RAID 0再將RAID 0組合成RAID 1，擁有兩種RAID的特性。
磁碟空間= n/2 = 50%
4 ≥ 需要的磁碟數 ≥ 2*n
讀寫效能 = RAID0
優點：
1、 較高的IO效能
2、 有資料冗餘
3、 無單點故障
缺點：
1、 成本稍高
2、 安全性比RAID 10 差
應用場景：
特別適用於既有大量資料需要存取，同時又對資料安全性要求嚴格的領域，如銀行、金融、商業超市、倉儲庫房、各種檔案管理等。
架構圖：
RAID 10：
RAID 0和RAID 1的組合形式
原理：
先做RAID 1再將RAID 1組合成RAID 0，擁有兩種RAID的特性，安全效能高。
磁碟空間= n/2 = 50%
4 ≤ 需要的磁碟數 ≥ 2*n
優點：
1、RAID10的讀效能將優於RAID01
2、較高的IO效能
3、有資料冗餘
4、無單點故障
5、安全效能高
缺點：
1、 成本稍高
應用場景：
特別適用於既有大量資料需要存取，同時又對資料安全性要求嚴格的領域，如銀行、金融、商業超市、倉儲庫房、各種檔案管理等。
架構圖：
RAID 50：
RAID50也被稱為鏡象陣列條帶
原理：
先做RAID 5再將RAID 5組合成RAID 0，擁有兩種RAID的特性。
需要的磁碟數 ≥ 6
