簡述RAID磁盤陣列技術

　　RAID，獨立硬盤冗余陣列（RAID, Redundant Array of Independent Disks），簡稱磁盤陣列。其基本思想就是把多個相對便宜的硬盤組合起來，成為一個硬盤陣列組，使性能達到甚至超過一個價格昂貴、容量巨大的硬盤。

　　根據(jù)選擇的版本不同，RAID比單顆硬盤有以下一個或多個方面的好處：增強數(shù)據(jù)集成度，增強容錯功能，增加處理量或容量。另外，磁盤陣列對于電腦來說，看起來就像一個單獨的硬盤或邏輯存儲單元。

　　RAID （ Redundant Array of Independent Disks ）即獨立磁盤冗余陣列，通常簡稱為磁盤陣列。簡單地說， RAID 是由多個獨立的高性能磁盤驅(qū)動器組成的磁盤子系統(tǒng)，從而提供比單個磁盤更高的存儲性能和數(shù)據(jù)冗余的技術。 RAID 是一類多磁盤管理技術，其向主機環(huán)境提供了成本適中、數(shù)據(jù)可靠性高的高性能存儲。 SNIA 對 RAID 的定義是 ：一種磁盤陣列，部分物理存儲空間用來記錄保存在剩余空間上的用戶數(shù)據(jù)的冗余信息。當其中某一個磁盤或訪問路徑發(fā)生故障時，冗余信息可用來重建用戶數(shù)據(jù)。磁盤條帶化雖然與 RAID 定義不符，通常還是稱為 RAID （即 RAID0 ）。

　　RAID 的初衷是為大型服務器提供高端的存儲功能和冗余的數(shù)據(jù)安全。在整個系統(tǒng)中， RAID 被看作是由兩個或更多磁盤組成的存儲空間，通過并發(fā)地在多個磁盤上讀寫數(shù)據(jù)來提高存儲系統(tǒng)的 I/O 性能。大多數(shù) RAID 等級具有完備的數(shù)據(jù)校驗、糾正措施，從而提高系統(tǒng)的容錯性，甚至鏡像方式，大大增強系統(tǒng)的可靠性， Redundant 也由此而來。

　　RAID 的兩個關鍵目標是提高數(shù)據(jù)可靠性和 I/O 性能。磁盤陣列中，數(shù)據(jù)分散在多個磁盤中，然而對于計算機系統(tǒng)來說，就像一個單獨的磁盤。通過把相同數(shù)據(jù)同時寫入到多塊磁盤（典型地如鏡像），或者將計算的校驗數(shù)據(jù)寫入陣列中來獲得冗余能力，當單塊磁盤出現(xiàn)故障時可以保證不會導致數(shù)據(jù)丟失。有些 RAID 等級允許更多地 磁盤同時發(fā)生故障，比如 RAID6 ，可以是兩塊磁盤同時損壞。在這樣的冗余機制下，可以用新磁盤替換故障磁盤， RAID 會自動根據(jù)剩余磁盤中的數(shù)據(jù)和校驗數(shù)據(jù)重建丟失的數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)一致性和完整性。數(shù)據(jù)分散保存在 RAID 中的多個不同磁盤上，并發(fā)數(shù)據(jù)讀寫要大大優(yōu)于單個磁盤，因此可以獲得更高的聚合 I/O 帶寬。當然，磁盤陣列會減少全體磁盤的總可用存儲空間，犧牲空間換取更高的可靠性和性能。比如， RAID1 存儲空間利用率僅有 50% ， RAID5 會損失其中一個磁盤的存儲容量，空間利用率為 (n-1)/n 。

　　磁盤陣列可以在部分磁盤（單塊或多塊，根據(jù)實現(xiàn)而論）損壞的情況下，仍能保證系統(tǒng)不中斷地連續(xù)運行。在重建故障磁盤數(shù)據(jù)至新磁盤的過程中，系統(tǒng)可以繼續(xù)正常運行，但是性能方面會有一定程度上的降低。一些磁盤陣列在添加或刪除磁盤時必須停機，而有些則支持熱交換 （ Hot Swapping ），允許不停機下替換磁盤驅(qū)動器。這種高端磁盤陣列主要用于要求高可能性的應用系統(tǒng)，系統(tǒng)不能停機或盡可能少的停機時間。一般來說， RAID 不可作為數(shù)據(jù)備份的替代方案，它對非磁盤故障等造成的數(shù)據(jù)丟失無能為力，比如病毒、人為破壞、意外刪除等情形。此時的數(shù)據(jù)丟失是相對操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、卷管理器或者應用系統(tǒng)來說的，對于 RAID 系統(tǒng)來身，數(shù)據(jù)都是完好的，沒有發(fā)生丟失。所以，數(shù)據(jù)備份、災 備等數(shù)據(jù)保護措施是非常必要的，與 RAID 相輔相成，保護數(shù)據(jù)在不同層次的安全性，防止發(fā)生數(shù)據(jù)丟失。

　　RAID 中主要有三個關鍵概念和技術：鏡像（ Mirroring ）、數(shù)據(jù)條帶（ Data Stripping ）和數(shù)據(jù)校驗（ Data parity ）。鏡像，將數(shù)據(jù)復制到多個磁盤，一方面可以提高可靠性，另一方面可并發(fā)從兩個或多個副本讀取數(shù)據(jù)來提高讀性能。顯而易見，鏡像的寫性能要稍低， 確保數(shù)據(jù)正確地寫到多個磁盤需要更多的時間消耗。數(shù)據(jù)條帶，將數(shù)據(jù)分片保存在多個不同的磁盤，多個數(shù)據(jù)分片共同組成一個完整數(shù)據(jù)副本，這與鏡像的多個副本是不同的，它通常用于性能考慮。數(shù)據(jù)條帶具有更高的并發(fā)粒度，當訪問數(shù)據(jù)時，可以同時對位于不同磁盤上數(shù)據(jù)進行讀寫操作， 從而獲得非常可觀的 I/O 性能提升 。數(shù)據(jù)校驗，利用冗余數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)錯誤檢測和修復，冗余數(shù)據(jù)通常采用海明碼、異或操作等算法來計算獲得。利用校驗功能，可以很大程度上提高磁盤陣列的可靠性、魯棒性和容錯能力。不過，數(shù)據(jù)校驗需要從多處讀取數(shù)據(jù)并進行計算和對比，會影響系統(tǒng)性能。 不同等級的 RAID 采用一個或多個以上的三種技術，來獲得不同的數(shù)據(jù)可靠性、可用性和 I/O 性能。至于設計何種 RAID （甚至新的等級或類型）或采用何種模式的 RAID ，需要在深入理解系統(tǒng)需求的前提下進行合理選擇，綜合評估可靠性、性能和成本來進行折中的選擇。

　　RAID 思想從提出后就廣泛被業(yè)界所接納，存儲工業(yè)界投入了大量的時間和財力來研究和開發(fā)相關產(chǎn)品。而且，隨著處理器、內(nèi)存、計算機接口等技術的不斷發(fā)展， RAID 不斷地發(fā)展和革新，在計算機存儲領域得到了廣泛的應用，從高端系統(tǒng)逐漸延伸到普通的中低端系統(tǒng)。 RAID 技術如此流行，源于其具有顯著的特征和優(yōu)勢，基本可以滿足大部分的數(shù)據(jù)存儲需求。總體說來， RAID 主要優(yōu)勢有如下幾點：(1) 大容量　　這是 RAID 的一個顯然優(yōu)勢，它擴大了磁盤的容量，由多個磁盤組成的 RAID 系統(tǒng)具有海量的存儲空間。現(xiàn)在單個磁盤的容量就可以到 1TB 以上，這樣 RAID 的存儲容量就可以達到 PB 級，大多數(shù)的存儲需求都可以滿足。一般來說， RAID 可用容量要小于所有成員磁盤的總容量。不同等級的 RAID 算法需要一定的冗余開銷，具體容量開銷與采用算法相關。如果已知 RAID 算法和容量，可以計算出 RAID 的可用容量。通常， RAID 容量利用率在 50% ~ 90% 之間。(2) 高性能　　 RAID 的高性能受益于數(shù)據(jù)條帶化技術。單個磁盤的 I/O 性能受到接口、帶寬等計算機技術的限制，性能往往很有 限，容易成為系統(tǒng)性能的瓶頸。通過數(shù)據(jù)條帶化， RAID 將數(shù)據(jù) I/O 分散到各個成員磁盤上，從而獲得比單個磁盤成倍增長的聚合 I/O 性能。(3) 可靠性　　可用性和可靠性是 RAID 的另一個重要特征。從理論上講，由多個磁盤組成的 RAID 系統(tǒng)在可靠性方面應該比單個磁盤要差。這里有個隱含假定：單個磁盤故障將導致整個 RAID 不可用。 RAID 采用鏡像和數(shù)據(jù)校驗等數(shù)據(jù)冗余技術，打破了這個假定。 鏡像是最為原始的冗余技術，把某組磁盤驅(qū)動器上的數(shù)據(jù)完全復制到另一組磁盤驅(qū)動器上，保證總有數(shù)據(jù)副本可用。 比起鏡像 50% 的冗余開銷 ，數(shù)據(jù)校驗要小很多，它利用校驗冗余信息對數(shù)據(jù)進行校驗和糾錯。 RAID 冗余技術大幅提升數(shù)據(jù)可用性和可靠性，保證了若干磁盤出錯時，不 會導致數(shù)據(jù)的丟失，不影響系統(tǒng)的連續(xù)運行。(4) 可管理性　　實際上， RAID 是一種虛擬化技術，它對多個物理磁盤驅(qū)動器虛擬成一個大容量的邏輯驅(qū)動器。對于外部主機系統(tǒng)來說， RAID 是一個單一的、快速可靠的大容量磁盤驅(qū)動器。這樣，用戶就可以在這個虛擬驅(qū)動器上來組織和存儲應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)。 從用戶應用角度看，可使存儲系統(tǒng)簡單易用，管理也很便利。 由于 RAID 內(nèi)部完成了大量的存儲管理工作，管理員只需要管理單個虛擬驅(qū)動器，可以節(jié)省大量的管理工作。 RAID 可以動態(tài)增減磁盤驅(qū)動器，可自動進行數(shù)據(jù)校驗和數(shù)據(jù)重建，這些都可以 大大簡化管理工作。

　　鏡像

　　鏡像是一種冗余技術，為磁盤提供保護功能，防止磁盤發(fā)生故障而造成數(shù)據(jù)丟失。對于 RAID 而言，采用鏡像技術 典型地 將會同時在陣列中產(chǎn)生兩個完全相同的數(shù)據(jù)副本，分布在兩個不同的磁盤驅(qū)動器組上。鏡像提供了完全的數(shù)據(jù)冗余能力，當一個數(shù)據(jù)副本失效不可用時，外部系統(tǒng)仍可正常訪問另一副本，不會對應用系統(tǒng)運行和性能產(chǎn)生影響。而且，鏡像不需要額外的計算和校驗，故障修復非常快，直接復制即可。鏡像技術可以從多個副本進行并發(fā)讀取數(shù)據(jù)，提供更高的讀 I/O 性能，但不能并行寫數(shù)據(jù)，寫多個副本會會導致一定的 I/O 性能降低。

　　鏡像技術提供了非常高的數(shù)據(jù)安全性，其代價也是非常昂貴的，需要至少雙倍的存儲空間。高成本限制了鏡像的廣泛應用，主要應用于至關重要的數(shù)據(jù)保護，這種場合下數(shù)據(jù)丟失會造成巨大的損失。另外，鏡像通過 “ 拆分 ” 能獲得特定時間點的上數(shù)據(jù)快照，從而可以實現(xiàn)一種備份窗口幾乎為零的數(shù)據(jù)備份技術。

　　數(shù)據(jù)條帶

　　磁盤存儲的性能瓶頸在于磁頭尋道定位，它是一種慢速機械運動，無法與高速的 CPU 匹配。再者，單個磁盤驅(qū)動器性能存在物理極限， I/O 性能非常有限。 RAID 由多塊磁盤組成，數(shù)據(jù)條帶技術將數(shù)據(jù)以塊的方式分布存儲在多個磁盤中，從而可以對數(shù)據(jù)進行并發(fā)處理。這樣寫入和讀取數(shù)據(jù)就可以在多個磁盤上同時進行，并發(fā)產(chǎn)生非常高的聚合 I/O ，有效提高了整體 I/O 性能，而且具有良好的線性擴展性。這對大容量數(shù)據(jù)尤其顯著，如果不分塊，數(shù)據(jù)只能按順序存儲在磁盤陣列的磁盤上，需要時再按順序讀取。而通過條帶技術，可獲得數(shù)倍與順序訪問的性能提升。

　　數(shù)據(jù)條帶技術的分塊大小選擇非常關鍵。條帶粒度可以是一個字節(jié)至幾 KB 大小，分塊越小，并行處理能力就越強，數(shù)據(jù)存取速度就越高，但同時就會增加塊存取的隨機性和塊尋址時間。實際應用中，要根據(jù)數(shù)據(jù)特征和需求來選擇合適的分塊大小，在數(shù)據(jù)存取隨機性和并發(fā)處理能力之間進行平衡，以爭取盡可能高的整體性能。

　　數(shù)據(jù)條帶是基于提高 I/O 性能而提出的，也就是說它只關注性能， 而對數(shù)據(jù)可靠性、可用性沒有任何改善。實際上，其中任何一個數(shù)據(jù)條帶損壞都會導致整個數(shù)據(jù)不可用，采用數(shù)據(jù)條帶技術反而增加了數(shù)據(jù)發(fā)生丟失的概念率。

　　數(shù)據(jù)校驗

　　鏡像具有高安全性、高讀性能，但冗余開銷太昂貴。數(shù)據(jù)條帶通過并發(fā)性來大幅提高性能，然而對數(shù)據(jù)安全性、可靠性未作考慮。數(shù)據(jù)校驗是一種冗余技術，它用校驗數(shù)據(jù)來提供數(shù)據(jù)的安全，可以檢測數(shù)據(jù)錯誤，并在能力允許的前提下進行數(shù)據(jù)重構。相對鏡像，數(shù)據(jù)校驗大幅縮減了冗余開銷，用較小的代價換取了極佳的數(shù)據(jù)完整性和可靠性。數(shù)據(jù)條帶技術提供高性能，數(shù)據(jù)校驗提供數(shù)據(jù)安全性， RAID 不同等級往往同時結合使用這兩種技術。

　　采用數(shù)據(jù)校驗時， RAID 要在寫入數(shù)據(jù)同時進行校驗計算，并將得到的校驗數(shù)據(jù)存儲在 RAID 成員磁盤中。校驗數(shù)據(jù)可以集中保存在某個磁盤或分散存儲在多個不同磁盤中，甚至校驗數(shù)據(jù)也可以分塊，不同 RAID 等級實現(xiàn)各不相同。當其中一部分數(shù)據(jù)出錯時，就可以對剩余數(shù)據(jù)和校驗數(shù)據(jù)進行反校驗計算重建丟失的數(shù)據(jù)。校驗技術相對于鏡像技術的優(yōu)勢在于節(jié)省大量開銷，但由于每次數(shù)據(jù)讀寫都要進行大量的校驗運算，對計算機的運算速度要求很高，必須使用硬件 RAID 控制器。在數(shù)據(jù)重建恢復方面，檢驗技術比鏡像技術復雜得多且慢得多。

　　海明校驗碼和 異或校驗是兩種最為常用的 數(shù)據(jù)校驗算法。海明校驗碼是由理查德 · 海明提出的，不僅能檢測錯誤，還能給出錯誤位置并自動糾正。海明校驗的基本思想是：將有效信息按照某種規(guī)律分成若干組，對每一個組作奇偶測試并安排一個校驗位，從而能提供多位檢錯信息，以定位錯誤點并糾正。可見海明校驗實質(zhì)上是一種多重奇偶校驗。異或校驗通過異或邏輯運算產(chǎn)生，將一個有效信息與一個給定的初始值進行異或運算，會得到校驗信息。如果有效信息出現(xiàn)錯誤，通過校驗信息與初始值的異或運算能還原正確的有效信息。

　　常見5種RAID類型對比，n位磁盤數(shù)量。

　　RAID 等級RAID0RAID1RAID5RAID6RAID10別名條帶鏡像分布奇偶校驗條帶雙重奇偶校驗條帶鏡像加條帶容錯性無有有有有冗余類型無有有有有熱備盤無有有有有讀性能高低高高高隨機寫性能高低一般低一般連續(xù)寫性能高低低低一般需要磁盤數(shù)n≥12n (n≥1)n≥3n≥42n(n≥2)≥4可用容量全部50%(n-1)/n(n-2)/n50%

　　SNIA 、 Berkeley 等組織機構把 RAID0 、 RAID1 、 RAID2 、 RAID3 、 RAID4 、 RAID5 、 RAID6 七個等級定為標準的 RAID 等級，這也被業(yè)界和學術界所公認。標準等級是最基本的 RAID 配置集合，單獨或綜合利用數(shù)據(jù)條帶、鏡像和數(shù)據(jù)校驗技術。標準 RAID 可以組合，即 RAID 組合等級，滿足 對性能、安全性、可靠性要求更高的存儲應用需求。

　　JBOD （ Just a Bunch Of Disks ）不是標準的 RAID 等級，它通常用來表示一個沒有控制軟件提供協(xié)調(diào)控制的磁盤集合。 JBOD 將多個物理磁盤串聯(lián)起來，提供一個巨大的邏輯磁盤。 JBOD 的數(shù)據(jù)存放機制是由第一塊磁盤開始按順序往后存儲，當前磁盤存儲空間用完后，再依次往后面的磁盤存儲數(shù)據(jù)。 JBOD 存儲性能完全等同于單塊磁盤，而且也不提供數(shù)據(jù)安全保護。它只是簡單提供一種擴展存儲空間的機制， JBOD 可用存儲容量等于所有成員磁盤的存儲空間之和。目前 JBOD 常指磁盤柜，而不論其是否提供 RAID 功能。

　　RAID0 是一種簡單的、無數(shù)據(jù)校驗的數(shù)據(jù)條帶化技術。實際上不是一種真正的 RAID ，因為它并不提供任何形式的冗余策略。 RAID0 將所在磁盤條帶化后組成大容量的存儲空間，將數(shù)據(jù)分散存儲在所有磁盤中，以獨立訪問方式實現(xiàn)多塊磁盤的并讀訪問。由于可以并發(fā)執(zhí)行 I/O 操作，總線帶寬得到充分利用。再加上不需要進行數(shù)據(jù)校驗， RAID0 的性能在所有 RAID 等級中是最高的。理論上講，一個由 n 塊磁盤組成的 RAID0 ，它的讀寫性能是單個磁盤性能的 n 倍，但由于總線帶寬等多種因素的限制，實際的性能提升低于理論值。

　　RAID0 具有低成本、高讀寫性能、 100% 的高存儲空間利用率等優(yōu)點，但是它不提供數(shù)據(jù)冗余保護，一旦數(shù)據(jù)損壞，將無法恢復。 因此， RAID0 一般適用于對性能要求嚴格但對數(shù)據(jù)安全性和可靠性不高的應用，如視頻、音頻存儲、臨時數(shù)據(jù)緩存空間等。

　　RAID1 稱為鏡像，它將數(shù)據(jù)完全一致地分別寫到工作磁盤和鏡像 磁盤，它的磁盤空間利用率為 50% 。 RAID1 在數(shù)據(jù)寫入時，響應時間會有所影響，但是讀數(shù)據(jù)的時候沒有影響。 RAID1 提供了最佳的數(shù)據(jù)保護，一旦工作磁盤發(fā)生故障，系統(tǒng)自動從鏡像磁盤讀取數(shù)據(jù)，不會影響用戶工作。

　　RAID1 與 RAID0 剛好相反，是為了增強數(shù)據(jù)安全性使兩塊 磁盤數(shù)據(jù)呈現(xiàn)完全鏡像，從而達到安全性好、技術簡單、管理方便。 RAID1 擁有完全容錯的能力，但實現(xiàn)成本高。 RAID1 應用于對順序讀寫性能要求高以及對數(shù)據(jù)保護極為重視的應用，如對郵件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護。

　　RAID 2、3、4

　　RAID2、3、4較少實際應用，它們大多只在研究領域有實作。

　　RAID5 應該是目前最常見的 RAID 等級，它的原理與 RAID4 相似，區(qū)別在于校驗數(shù)據(jù)分布在陣列中的所有磁盤上，而沒有采用專門的校驗磁盤。對于數(shù)據(jù)和校驗數(shù)據(jù)，它們的寫操作可以同時發(fā)生在完全不同的磁盤上。因此， RAID5 不存在 RAID4 中的并發(fā)寫操作時的校驗盤性能瓶頸問題。另外， RAID5 還具備很好的擴展性。當陣列磁盤 數(shù)量增加時，并行操作量的能力也隨之增長，可比 RAID4 支持更多的磁盤，從而擁有更高的容量以及更高的性能。

　　RAID5 的磁盤上同時存儲數(shù)據(jù)和校驗數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)塊和對應的校驗信息存保存在不同的磁盤上，當一個數(shù)據(jù)盤損壞時，系統(tǒng)可以根據(jù)同一條帶的其他數(shù)據(jù)塊和對應的校驗數(shù)據(jù)來重建損壞的數(shù)據(jù)。與其他 RAID 等級一樣，重建數(shù)據(jù)時， RAID5 的性能會受到較大的影響。

　　RAID5 兼顧存儲性能、數(shù)據(jù)安全和存儲成本等各方面因素，它可以理解為 RAID0 和 RAID1 的折中方案，是目前綜合性能最佳的數(shù)據(jù)保護解決方案。 RAID5 基本上可以滿足大部分的存儲應用需求，數(shù)據(jù)中心大多采用它作為應用數(shù)據(jù)的保護方案。

　　前面所 述的各個 RAID 等級都只能保護因單個磁盤失效而造成的數(shù)據(jù)丟失。如果兩個磁盤同時發(fā)生故障，數(shù)據(jù)將無法恢復。 RAID6 引入雙重校驗的概念，它可以保護陣列中同時出現(xiàn)兩個磁盤失效時，陣列仍能夠繼續(xù)工作，不會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失。 RAID6 等級是在 RAID5 的基礎上為了進一步增強數(shù)據(jù)保護而設計的一種 RAID 方式，它可以看作是一種擴展的 RAID5 等級。

　　RAID6 不僅要支持數(shù)據(jù)的恢復，還要支持校驗數(shù)據(jù)的恢復，因此實現(xiàn)代價很高，控制器的設計也比其他等級更復雜、更昂貴。 RAID6 思想最常見的實現(xiàn)方式是采用兩個獨立的校驗算法，假設稱為 P 和 Q ，校驗數(shù)據(jù)可以分別存儲在兩個不同的校驗盤上，或者分散存儲在所有成員磁盤中。當兩個磁盤同時失效時，即可通過求解兩元方程來重建兩個磁盤上的數(shù)據(jù)。

　　RAID6 具有快速的讀取性能、更高的容錯能力。但是，它的成本要高于 RAID5 許多，寫性能也較差，并有設計和實施非常復雜。因此， RAID6 很少得到實際應用，主要用于對數(shù)據(jù)安全等級要求非常高的場合。它一般是替代 RAID10 方案的經(jīng)濟性選擇

　　RAID 7

　　RAID 7并非公開的RAID標準，而是Storage Computer Corporation的專利硬件產(chǎn)品名稱。

　　RAID 7的效能超越了許多其他RAID標準的實做產(chǎn)品，但也因為如此，在價格方面非常的高昂。

　　標準 RAID 等級各有優(yōu)勢和不足。自然地，我們想到把多個 RAID 等級組合起來，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，彌補相互的不足，從而達到在性能、數(shù)據(jù)安全性等指標上更高的 RAID 系統(tǒng)。目前在業(yè)界和學術研究中提到的 RAID 組合等級主要有 RAID00 、 RAID01 、 RAID10 、 RAID100 、 RAID30 、 RAID50 、 RAID53 、 RAID60 ，但實際得到較為廣泛應用的只有 RAID01 和 RAID10 兩個等級。當然，組合等級的實現(xiàn)成本一般都非常昂貴，只是在 少數(shù)特定場合應用。

　　一些文獻把這兩種 RAID 等級看作是等同的，本文認為是不同的。 RAID01 是先做條帶化再作鏡像，本質(zhì)是對物理磁盤實現(xiàn)鏡像；而 RAID10 是先做鏡像再作條帶化，是對虛擬磁盤實現(xiàn)鏡像。相同的配置下，通常 RAID01 比 RAID10 具有更好的容錯能力。

　　RAID01 兼?zhèn)淞?RAID0 和 RAID1 的優(yōu)點，它先用兩塊磁盤建立鏡像，然后再在鏡像內(nèi)部做條帶化。 RAID01 的數(shù)據(jù)將同時寫入到兩個磁盤陣列中，如果其中一個陣列損壞，仍可繼續(xù)工作，保證數(shù)據(jù)安全性的同時又提高了性能。 RAID01 和 RAID10 內(nèi)部都含有 RAID1 模式，因此整體磁盤利用率均僅為 50% 。

　　RAID 5與RAID 0的組合，先作RAID 5，再作RAID 0，也就是對多組RAID 5彼此構成Stripe訪問。由于RAID 50是以RAID 5為基礎，而RAID 5至少需要3顆硬盤，因此要以多組RAID 5構成RAID 50，至少需要6顆硬盤。以RAID 50最小的6顆硬盤配置為例，先把6顆硬盤分為2組，每組3顆構成RAID 5，如此就得到兩組RAID 5，然后再把兩組RAID 5構成RAID 0。

　　RAID 50在底層的任一組或多組RAID 5中出現(xiàn)1顆硬盤損壞時，仍能維持運作，不過如果任一組RAID 5中出現(xiàn)2顆或2顆以上硬盤損毀，整組RAID 50就會失效。

　　RAID 50由于在上層把多組RAID 5構成Stripe，性能比起單純的RAID 5高，容量利用率比RAID5要低。比如同樣使用9顆硬盤，由各3顆RAID 5再組成RAID 0的RAID 50，每組RAID 5浪費一顆硬盤，利用率為(1-3/9)，RAID 5則為(1-1/9)。

　　RAID 6與RAID 0的組合：先作RAID 6，再作RAID 0。換句話說，就是對兩組以上的RAID 6作Stripe訪問。RAID 6至少需具備4顆硬盤，所以RAID 60的最小需求是8顆硬盤。

　　由于底層是以RAID 6組成，所以RAID 60可以容許任一組RAID 6中損毀最多2顆硬盤，而系統(tǒng)仍能維持運作；不過只要底層任一組RAID 6中損毀3顆硬盤，整組RAID 60就會失效，當然這種情況的概率相當?shù)汀?/p>

　　比起單純的RAID 6，RAID 60的上層通過結合多組RAID 6構成Stripe訪問，因此性能較高。不過使用門檻高，而且容量利用率低是較大的問題。

　　理解 RAID 2.0 和 RAID 2.0+

　　RAID 2.0（獨立磁盤冗余數(shù)組2.0, Redundant Array of Independent Disks Version 2.0），為增強型RAID技術，有效解決了機械硬盤容量越來越大，重構一塊機械硬盤所需時間越來越長，傳統(tǒng)RAID組重構窗口越來越大而導致重構期間又故障一塊硬盤而徹底丟失數(shù)據(jù)風險的問題。其基本思想就是把大容量機械硬盤先按照固定的容量切割成多個更小的分塊（Chunk，通常為64MB），RAID組建立在這些小分塊上，而不是某些硬盤上，我們稱為分塊組（Chunk Group）。此時硬盤間不再組成傳統(tǒng)的RAID關系，而是組成更大硬盤數(shù)量的硬盤組（建議最大硬盤數(shù)量為96-120,不建議超過120塊盤），每個硬盤上不同的分塊可與此硬盤組上不同硬盤上的分塊組成不同RAID類型的分塊組，這樣一個硬盤上的分塊可以屬于多個RAID類型的多個分塊組。以這樣的組織形式，基于 RAID2.0 技術的存儲系統(tǒng)能夠做到在一塊硬盤故障后，在硬盤組上的所有硬盤上并發(fā)進行重構，而不再是傳統(tǒng) RAID 的單個熱備盤上進行重構，從而大大降低重構時間，減少重構窗口擴大導致的數(shù)據(jù)丟失風險，在硬盤容量大幅增加的同時確保存儲系統(tǒng)的性能和可靠性。RAID 2.0 并沒有改變傳統(tǒng)的各種RAID類型的算法，而是把RAID范圍縮小到分塊組上。因此，RAID2.0技術具備以下技術特征：

　　幾個、幾十個甚至上百個機械硬盤組成硬盤組；

　　硬盤組中的硬盤被分割成幾十兆、上百兆的分塊，不同硬盤上的分塊組成的分塊組 (Chunk Group)；

　　RAID 計算在分塊組 (Chunk Group) 內(nèi)進行，系統(tǒng)不再有熱備盤，而是被同一分塊組內(nèi)保留的熱備塊所代替。

　　基于傳統(tǒng)RAID技術的存儲陣列故障恢復機制

　　基于RAID 2.0技術的存儲陣列故障恢復機制

　　由于RAID 2.0系統(tǒng)中一塊硬盤故障后，重構可以在同一硬盤組內(nèi)其他所有硬盤保留的熱備空間上并發(fā)進行，使用RAID 2.0技術的存儲系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢：

　　快速重構：存儲池內(nèi)所有硬盤參與重構，相對于傳統(tǒng)RAID重構速度大幅提；

　　自動負載均衡：RAID 2.0使得各硬盤均衡分擔負載，不再有熱點硬盤，提升了系統(tǒng)的性能和硬盤可靠性；

　　系統(tǒng)性能提升：LUN基于分塊組創(chuàng)建，可以不受傳統(tǒng)RAID硬盤數(shù)量的限制分布在更多的物理硬盤上，因而系統(tǒng)性能隨硬盤IO帶寬增加得以有效提升；

　　自愈合：當出現(xiàn)硬盤預警時，無需熱備盤，無需立即更換故障盤，系統(tǒng)可快速重構，實現(xiàn)自愈合。

　　RAID2.0+（獨立磁盤冗余數(shù)組2.0, Redundant Array of Independent Disks Version 2.0+）在 RAID 2.0 的基礎上提供了更細粒度 (可以達幾十KB粒度) 的資源顆粒，形成存儲資源的標準分配及回收單位，類似計算虛擬化中的虛擬機，我們稱之為虛擬塊。這些容量單位一致的虛擬塊構成了一個統(tǒng)一的存儲資源池，所有應用、中間件、虛擬機、操作系統(tǒng)所需的資源可以在這個資源池中按需分配及回收。相對傳統(tǒng) RAID 系統(tǒng)，RAID2.0+ 技術實現(xiàn)了存儲資源的虛擬化及預配置，存儲資源的申請及釋放完全自動化的通過存儲池實現(xiàn)，而不再需要傳統(tǒng) RAID 陣列的RAID組創(chuàng)建，LUN創(chuàng)建，LUN格式化等耗時而容易出錯的手工配置過程。因此，RAID 2.0+ 技術解決了虛擬機環(huán)境下，存儲資源必須動態(tài)按需分配及釋放的問題。

　　在 RAID 2.0 基礎上，RAID2.0+技術具備以下技術特征：

　　在 RAID 2.0 基礎上，分塊組（Chunk Group）被切分為容量從256KB到64MB的虛擬化存儲顆粒（Extent）；

　　存儲資源以以上顆粒為單位自動分配及釋放；

　　可以以以上顆粒度為單位在存儲池內(nèi)或不同存儲池間進行細粒度分級存儲；

　　在系統(tǒng)通過擴展控制器擴展性能或容量后，可以通過自動化的遷移這些標準顆粒來達到負載均衡的目的。

　　基于RAID 2.0+技術的存儲陣列

　　技術優(yōu)點

　　RAID2.0+技術主要用于實現(xiàn)系統(tǒng)資源的智能分配，滿足虛擬機環(huán)境對存儲的需求：

　　存儲資源按需自動化分配及釋放，滿足了虛擬機對存儲最本質(zhì)的需求；

　　基于RAID 2.0+技術的存儲容量虛擬化

　　可根據(jù)業(yè)務實時情況，將不同數(shù)據(jù)分級存儲，通過靈活調(diào)配SSD等高性能存儲資源滿足高性能業(yè)務需求；

　　基于RAID 2.0+技術的實時資源調(diào)配

　　根據(jù)業(yè)務特點自動遷移數(shù)據(jù)，提高存儲利用效率；

　　基于RAID 2.0+技術的自動數(shù)據(jù)遷移

　　RAID 2.0與傳統(tǒng)RAID的對比

　　傳統(tǒng) RAID 和 RAID2.0+兩種技術重構原理的對比

　　傳統(tǒng) RAID 和 RAID2.0+兩種技術重構性能的對比

　　不適合使用RAID的場景

　　Hadoop集群中為何不使用RAID？

　　盡管建議采用RAID (Redundant Array of Independent Disk,即磁盤陣列) 作為 namenode 的存儲器以保護元數(shù)據(jù)，但是若將 RAID 作為 datanode 的存儲設備則不會給 HDFS 帶來益處。HDFS 所提供的節(jié)點間數(shù)據(jù)復制技術已可滿足數(shù)據(jù)備份需求，無需使用 RAID 的冗余機制。

　　此外，盡管 RAID 條帶化技術 (RAID 0) 被廣泛用戶提升性能，但是其速度仍然比用在 HDFS 里的 JBOD (Just a Bunch Of Disks) 配置慢。JBOD 在所有磁盤之間循環(huán)調(diào)度 HDFS 塊。RAID 0 的讀寫操作受限于磁盤陣列中最慢盤片的速度，而 JBOD 的磁盤操作均獨立，因而平均讀寫速度高于最慢盤片的讀寫速度。需要強調(diào)的是，各個磁盤的性能在實際使用中總存在相當大的差異，即使對于相同型號的磁盤。針對某一雅虎集群的評測報告(http://markmail.org/message/xmzc45zi25htr7ry)表明，在一個測試(Gridmix)中，JBOD 比 RAID 0 快10%；在另一測試(HDFS寫吞吐量)中，JBOD 比 RAID 0 快30%。

　　最后，若 JBOD 配置的某一磁盤出現(xiàn)故障，HDFS 可以忽略該磁盤，繼續(xù)工作。而 RAID 的某一盤片故障會導致整個磁盤陣列不可用，進而使相應節(jié)點失效。

　　利用ngx_http_mirror_module實現(xiàn)流量鏡像

　　Redis高可用架構最佳實踐

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