RAID在手，安全高效一应俱全

您是否遇到过导致所有数据丢失的计算机硬盘驱动器故障？

得知数据无法恢复后，欲哭无泪。一想到保存了几年的多年积累的生活影像、学习资料和实验数据，辛辛苦苦积累起来的实验数据就这样消失了，心痛得透不过气来！

个人数据的丢失已经是不可接受的。如果企业级服务器的存储系统崩溃，比如银行的金融服务器或者互联网公司的培训服务器数据丢失，其影响就更加不可估量了。

为了避免这种情况，提高海量数据的读写速度，RAID（Redundant Arrays of Independent Disks，独立磁盘冗余阵列）应运而生。

为了更好的理解RAID，我们先来了解以下几个概念。

即硬盘作为现代计算机的主要存储设备，容量大，读写速度快。主要分为新型固态硬盘、传统机械硬盘和混合硬盘。

既然有硬盘，当然也有软盘（也就是软盘）。软盘是早期个人计算机中使用的可移动存储介质。当时普遍使用的是容量只有1.4MB的3.5英寸软盘，读写速度较慢，早已淡出市场。

软、硬盘统称为磁盘，“磁”是指利用磁记录技术来存储数据。

RAID是由独立的磁盘组成的冗余阵列，简称磁盘阵列。

一般一台电脑配备1块或2块硬盘就可以满足基本需求，而企业服务器对数据存储容量和读写速度的要求极高，是普通硬盘远远不能满足的。因此，工程师将多个独立的硬盘组成一个大容量组，以提供比单个硬盘更高的存储性能、I/O性能和可靠性。

如果您是 RAID 的新手，您可能对这个概念还有一些疑问。先回答一些简单的问题吧~

原来RAID是大硬盘叠加了多层不同的buff？

严格来说，RAID是一种多硬盘操作方式，是一种高性能的存储技术。为便于理解，RAID可以看作：由多个普通硬盘以不同形式组合而成的具有加成效果的大硬盘。

就是这样~RAID和单纯加硬盘有区别吗？

加一块硬盘只是为了增加存储空间，一次只能读写一块硬盘。一旦硬盘损坏，数据就会丢失。在RAID中，数据分散存储在多个硬盘上，通过并行处理提高带宽和读写数据的速度。并且多个硬盘同时工作，增加了平均无故障时间。即使一块硬盘出现故障，及时更换也不会影响整个阵列的正常运行，故障硬盘中的数据也可以得到恢复。

明白了！也就是说，RAID可以大大提高硬盘组的数据吞吐量，并提供容错功能，保证数据安全。

这波总结到位！下面介绍一下RAID是如何结合硬盘来实现这些功能的。

RAID主要使用条带化、镜像、数据校验三种技术来组合硬盘。首先介绍四种标准的RAID类型。

也称为条带化或切片，将连续数据（A1~A8）分布式写入多个硬盘，可以并发读写，充分利用总线带宽，实现最高存储性能。一旦单盘出现故障，数据安全就会受到威胁，只适用于不求安全只求速度的场景。

有更安全的解决方案吗？

又称为镜像，将一段数据（A1~A4）分别写入工作盘和镜像盘，相当于全自动实时备份，具有最高的数据安全性。但实现成本高，硬盘利用率低，仅适用于金融、监控服务器等安全性有充分保障的场景。

是否有平衡性能和安全性的解决方案？

将连续的数据（A1~A3、B1~B3、C1~C3、D1~D3）和相应的奇偶校验信息（Ap、Bp、Cp、Dp、Ep）分别分配到不同的硬盘中。当单个磁盘发生故障时，可以通过对正常磁盘数据和奇偶校验信息进行异或来恢复数据。 RAID5兼顾了存储性能、成本和可靠性，普遍用于各种民用私有NAS服务器。

如果两个硬盘同时损坏怎么办？

在RAID5的基础上，增加了一组奇偶校验信息（Aq、Bq、Cq、Dq、Eq）。两组独立的奇偶校验信息可以实现双重校验，即使两个硬盘同时损坏。数据恢复。 RAID6 的读性能和容错性更高，但写性能较低，实现成本高。

通过“添加”标准RAID，可以获得以下三种兼顾性能和可靠性的混合RAID。

RAID10可以理解为：用四块硬盘（Disk0和Disk1，Disk2和Disk3）组成两个RAID1，然后将两个RAID1组合成一个RAID0。 RAID10兼有两者的优点，但硬盘利用率不高。

在RAID50中，一个RAID0由多个RAID5卷组成。 RAID50可以同时承担多个卷中的单盘故障风险，大大提高了容错性，继承了RAID0的高存储性能。

RAID60的整体结构和特点与RAID50相似，也继承了RAID6的优点。即使多个RAID6卷同时出现两块磁盘故障，也不会影响数据的安全。

每个级别的 RAID 都有其对读写性能和安全可靠性的强调。小编得出以下结论：

从表中可以看出，RAID的特点是：容量更大，I/0性能更高，数据安全性和可靠性更强。

读到这里，相信您已经知道了RAID的优势，但是对于如何使用RAID，您可能还是一头雾水。实际上，RAID有以下三种实现方式：

集成在服务器操作系统中，配置管理简单，成本低。所有任务都由CPU执行，导致CPU负载大，整体性能差。

它配备计算单元和 I/O 处理器，独立于操作系统管理 RAID 配置。例如，外部磁盘阵列柜和内部磁盘阵列卡。虽然成本高，但在使用和配置上更加灵活，可以提供更好的性能，充分发挥RAID的特点，因此应用规模更大。

具有 RAID 控制器和驱动程序，但缺少 I/O 处理器并且仍然依赖驱动程序来执行任务。

PCIe RAID卡的外部结构如下图所示。

RAID卡不仅结合了RAIDCache来提高数据的读写和传输性能，还提供了一些强大的功能，例如：

■ 硬盘直通：用户命令直接传送到硬盘。

■硬盘节能：允许硬盘在闲置时降速。

■数据断电保护：提供超级电容供电和功率校准。

■热备份：提供热备盘，自动替换故障磁盘。如果没有设置热备盘，它会自动用空闲磁盘替换故障磁盘。

■ 一致性检查：定期对数据进行计算，并与相应的冗余数据进行比较。如果不一致，会自动修复并保存错误信息。

随着硬盘接口、处理器等技术的逐步发展，RAID技术日趋成熟。凭借其大容量、高性能、可靠性和可控性等优势，被广泛应用于中大型数据库、高性能计算、互联网应用等领域，满足大众需求。企业用户在数据存储容量、I/O性能、数据安全、业务连续性等方面有着不同的需求。

目前，针对RAID已经出现了负载均衡、故障检测、隔离恢复等多种技术。预计未来会出现革命性的新技术，推动RAID的快速进步。

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