RAID概述
RAID（Redundant Arrays of Independent Disks）是一种独立硬盘冗余阵列的技术，它的核心思想是通过将多块磁盘结合起来，创建一个虚拟的、具有更大容量的磁盘单元。这样可以提供比单个磁盘更高的存储性能、更高的I/O性能和可靠性，为数据的安全性和存储性能提供了有效的解决方案。
- RAID技术的主要目标是通过数据分布和冗余存储来改善存储系统的性能和可靠性。它将多个独立的硬盘组合在一起，使它们作为一个逻辑单元来工作。在RAID阵列中，数据被分割成多个块，并且这些块会被分别存储在不同的物理磁盘上。这样可以实现数据的并行读写，提高了存储系统的吞吐量和响应速度。
- 除了性能提升，RAID还通过冗余存储机制提供了数据的高可靠性。在某些RAID级别中，数据会被复制到多个磁盘上，即使其中一个磁盘发生故障，系统仍然能够继续工作，并且可以通过冗余数据重建丢失的数据。
- RAID技术有多种级别（如RAID 0、RAID 1、RAID 5等），每种级别都有不同的特点和应用场景。不同的RAID级别在性能、可靠性和成本方面有所差异，用户可以根据自己的需求选择适合的RAID级别来配置存储系统。
RAID相关特性及概念
| 特性 / 概念 | 解释 |
|---|---|
| 磁盘组和虚拟磁盘 | 磁盘组是将多个物理磁盘组合起来形成一个逻辑单元，虚拟磁盘则是通过磁盘组划分出来的连续的数据存储单元。磁盘组提供了扩展容量和冗余性，而虚拟磁盘可以是完整的磁盘组、多个磁盘组的组合，或磁盘组的一部分。 |
| 容错 | 容错是指在RAID阵列中，当磁盘发生错误或故障时，仍然能够保持数据的完整性和系统的可用性。RAID级别如RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10等实现了容错功能，通过冗余存储和数据校验算法来保护数据免受单个磁盘故障的影响。 |
| 一致性校验 | 一致性校验是对具有冗余功能的RAID级别（如RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10等）进行的数据一致性检查。RAID卡可以对磁盘组中的数据进行校验和计算，并与冗余数据进行比较，以确保数据的完整性。如果发现数据不一致，系统会尝试自动修复错误并记录错误信息。 |
| 磁盘条带化 | 磁盘条带化是一种技术，将数据分割成多个块并分别存储在不同的物理磁盘上，以实现数据的并行读写，提高存储系统的吞吐量和响应速度。通过条带化，多个进程可以同时访问数据的不同部分，避免了磁盘冲突，同时可以实现最大化的I/O并行能力。 |
| 磁盘镜像 | 磁盘镜像适用于RAID 1和RAID 10级别，它通过将相同的数据同时写入两个磁盘实现数据的100%冗余。当其中一个磁盘故障时，另一个磁盘上的数据仍然可用，系统可以继续工作。磁盘镜像还可以实现数据的快速恢复，当故障磁盘被替换后，系统会自动将数据复制到新磁盘上，恢复冗余状态。 |
| 硬盘直通 | 硬盘直通，也称为JBOD（Just a Bunch Of Disks），是一种数据传输方式，可以让RAID控制器将指令直接透传到硬盘，而不需要经过传输设备的处理。这样可以方便上层业务软件或管理软件直接访问和控制硬盘。例如，在服务器操作系统安装过程中，可以直接找到挂载在RAID卡下的硬盘作为安装盘，而不受虚拟磁盘的限制。 |
常用的RAID级别
RAID是一种磁盘阵列技术，常用的RAID级别包括RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10、RAID 50和RAID 60，每种级别都具有不同的特点和适用场景。
- RAID 0
RAID 0采用条带化（Striping）的方式将数据分散到多个硬盘上，以提高存储性能。数据并行操作可以充分利用总线带宽，但没有数据冗余，不具备容错功能，适用于对I/O要求较高但数据安全性要求较低的场景。
- RAID 1
RAID 1采用镜像（Mirroring）的方式，每个工作盘都有一个镜像盘，实现数据的完全冗余。数据写入时同时写入镜像盘，读取时可以从工作盘或镜像盘读取。RAID 1具有较高的数据可靠性，但有效容量减少一半，适用于对容错要求较高的场景，如财政、金融等领域。
- RAID 5
RAID 5通过循环冗余校验（CRC）和数据分散存储，实现数据的容错和高性能。数据和校验数据分布在RAID的各成员盘上，当某个盘发生故障时，可以通过其他盘上的数据重新构建故障盘的数据。RAID 5适用于大数据量操作和事务处理，提供快速、大容量和合理的容错磁盘阵列。
- RAID 6
RAID 6在RAID 5的基础上增加了第二个独立的奇偶校验信息块，提供更高的数据可靠性。即使同时发生两块磁盘故障，数据仍然可用。但相对于RAID 5，RAID 6需要更大的磁盘空间用于奇偶校验，写性能较差。
- RAID 10
RAID 10是RAID 0和RAID 1的组合形式，先将多个硬盘分为多组并进行镜像，然后将这些镜像组进行条带化。RAID 10提供了与RAID 1相同的数据安全性和与RAID 0接近的存储性能，适用于兼顾性能和安全性的场景。
- RAID 50
RAID 50是RAID 5和RAID 0的组合形式，数据被分区成条带并通过校验位保证数据安全性，校验条带均匀分布在各个磁盘上。RAID 50综合了RAID 5和RAID 0的特点，适用于需要高存储性能和容错能力的场景。
- RAID 60
RAID 60是RAID 6和RAID 0的组合形式，数据同样被分区成条带，并通过两个独立的奇偶校验信息块来保证数据的安全性。RAID 60具有较高的数据可靠性和容错能力，适用于对数据安全性要求较高的场景。
各RAID级别性能对比
| RAID级别 | 需要磁盘数 | 容错能力 | IO性能 | 存储容量 | 存储容量利用率 |
|---|---|---|---|---|---|
| RAID 0 | 1或更多 | 无 | 高 | 成员盘最小容量 x成员盘个数 | 100% |
| RAID 1 | 2 | 100% | 低 | 成员盘最小容量 | 50% |
| RAID 5 | 3或更多 | 1盘故障 | 高 | 成员盘最小容量 x (成员盘个数-1) | (N-1)/N |
| RAID 6 | 3或更多 | 2盘故障 | 中 | 成员盘最小容量 x (成员盘个数-2) | (N-2)/N |
| RAID 10 | 4或更多 | 1盘故障 | 高 | 成员盘最小容量 x成员盘个数/2 | 50% |
| RAID 50 | 6或更多 | 1盘故障 | 高 | 子组容量 x子组数 | (N-M)/N |
| RAID 60 | 6或更多 | 2盘故障 | 中 | 子组容量 x子组数 | (N-M*2)/N |
说明上述表格中的N表示总磁盘数，M表示每个RAID子组的成员盘数。
从上表可以看出，不同的RAID级别在容错能力、IO性能、存储容量和存储容量利用率方面有所区别：
- RAID 0：不提供容错功能，具有较高的IO性能和存储容量，但数据安全性较低。
- RAID 1：提供100%的数据冗余能力，但有效存储容量减少一半，适用于对容错能力要求较高的场景。
- RAID 5：提供1盘容错能力，具有较高的IO性能和存储容量利用率。
- RAID 6：提供2盘容错能力，适用于需要高可靠性和较高IO性能的场景。
- RAID 10：提供1盘容错能力，结合了RAID 0和RAID 1的优势，适用于需要高性能和容错能力的场景。
- RAID 50：提供1盘容错能力，适用于对性能和容错能力要求较高的场景。
- RAID 60：提供2盘容错能力，适用于对数据安全性和性能要求较高的场景。
您可以根据应用的性能需求、容错能力需求和存储容量需求选择适合的RAID级别。
构建RAID磁盘阵列
您可以使用云硬盘构建RAID磁盘阵列，具体请参见使用云硬盘构建RAID磁盘阵列。
