Introductionto RAID

RAID全名(Redundant Array of Independent Disks) 廉价磁盘冗余阵列

通过多块磁盘并行运行，按照不同方式组合起来形成一个硬盘组，从而提高计算机存储IO性能，组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别，现在已拥有七类基本的RAID级别，另外还有基本的RAID级别组合形式，比如RAID 1 0和RAID 5 0等,不同的RAID级别代表着不同的存储性能、数据安全性和储存成本。

RAID的优点：

首先：提高了存储容量，其次，多个磁盘驱动器可并行工作，可以充分发挥出多块硬盘的优势，远远超过了一块单独硬盘的速度和吞吐量，提高了数据传输率，比通常的磁盘存储更高的性能指标、数据完整性和数据可用性，最后，带有冗余能力的RAID可以通过多重备份来增加系统的可靠性，当系统发生故障时，冗余配置介入并承担故障部件工作，由此减少系统的故障时间。

常见的有四类，分别是：

RAID 0 ：具有提高读写性能

最少2块硬盘，其原理是将多个磁盘合并成一个大的磁盘，不具有冗余，并行I/O，因此具有很高的数据传输率。RAID0也被成为带区卷，在存放数据时，将数据按照磁盘的个数进行分段，然后同时写入这些盘中，所以，在所有级别中，RAID0的速度是最快的，但是因为没有数据冗余，因此并不能算真正的RAID结构，只是单纯的提高性能，并没有为数据的可靠性提供保证，如果一个物理磁盘损坏，所有的数据都会丢失。因此，RAID0 不能应用与数据安全性要求高的场合。

空间利用率：所有磁盘空间总和

性能：所有磁盘速度总和

冗余能力：无

适用领域：视频生成和编辑、图像编辑、其他需要大的传输宽带操作

RAID 1：具有提高读取性能、冗余性

使用最少2块硬盘，通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在写数据时，将数据复制写入到多块硬盘，在读数据时，以提供冗余性。同时从多块硬盘读取数据，提高读性能。因此，RAID1的读取速度是相当快，RAID1的单位成本也是最高的，但提供了很高的数据安全性和可用性，当一块硬盘损坏时，系统可以自动切换到任意的镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据。

空间利用率：磁盘中最小的一块

性能：读性能为所有硬盘速度总和，但写性能会有所减弱，因为写的时候会有一个复制操作。

冗余能力：只要一块硬盘正常，数据就正常。

RAID1成本较高，一般用在需要稳定性强的地方，写性能不要求太高，经常会读数据的时候，而且数据必须安全可靠。

使用领域：财务、金融等高可用、高安全的数据存储环境

RAID 5：具有提高读写性能、冗余性

至少使用3块硬盘，RAID5和RAID0类似，读写数据的时候会将数据分布式的读写在所有的硬盘上，但是在写数据的时候会交叉的存取数据及奇偶校验信息，将校验信息同时保存在硬盘上，校验信息可以进行数据恢复使用。RAID5 更适合与小数据块和随机读写的数据。

空间利用率：所有硬盘的75%左右

性能：读性能接近RAID0，写性能比RAID0弱一点

冗余能力：可接受1块硬盘损坏

RAID5相对RAID0和RAID1是一个折中的方法，对硬盘的浪费相对少一点，提供了性能，冗余能力，以及可以接受的空间利用率，所以在企业中用的较多。

使用环境：文件服务器、Email服务器、web服务器等环数据库应用

RAID 6 :具有提高读写性能、冗余性

至少需要4块硬盘，与RAID5类似，读写数据的时候会将数据分布式的读写在所有的硬盘上，并保存奇偶校验信息，会比RAID5多保存一份校验信息，所以冗余性更高。但是RAID6需要分配大量的磁盘空间给奇偶校验信息。相对RAID5 有更大的写损失。因此写的性能非常差，所以实际应用一般很少见。

空间利用率：所有硬盘的50%左右

性能：读性能接近RAID5，写性能较差

冗余能力：可接受2块硬盘损坏

RAID实现

RAID的实现方式有两种：

软件RAID和硬件RAID

软件RAID的方法：

在linux中，软件RAID通过mdadm来实现的，其支持的RAID的级别有：RAID0、RAID、RAID4、RAID5、RAID6,可以基于多块磁盘、分区或逻辑卷创建软件RAID, RAID信息保存在/proc/mdstat并且可以通过mdadm来查看。

创建raid 0：mdadm –C /dev/md0 –a yes –l 0 –n 2 /dev/sdb /dev/sdc

-C表示一个新的RAID

-a 自动创建对应设备

-l 创建RAID的级别

-n 硬盘的数量

创建之后，我们需要创建一个配置文件：mdadm –D –scan > /etc/mdadm.conf 避免重启后丢失，保存信息。

最后格式化、挂载

mkfs.ext4 /dev/md0

mount /dev/md0 /mnt

查看RAID信息 mdadm –D /dev/md0

查看/proc中的信息cat /proc/mdstat

控制RAID

关闭RAID,关闭前先卸载： mdadm –S /dev/md0

启用RAID :mdadm –R /dev/md0

彻底删除RAID信息： mdadm –zero-superblock /dev/sdb 删除创建RAID的磁盘信息

模拟故障设备：

通过命令模拟一个磁盘故障：

mdadm /dev/md0 –f /dev/sdb

移除故障磁盘：

Mdadm /dev/md0 –r /dev/sdb

换上新的硬盘后,我们可以将新硬盘添加到RAID中：

mdadm /dev/md0 –a /dev/sdb

简单分析RAID的性能和可靠性：

以RAID5为例：RAID5 能够容忍一块磁盘出错，保证在出错的时候磁盘能够顺利读写，在大多数人看来，两块磁盘同时快掉的概率并不是很高，所以一般认为RAID5足够用了，并且现在的磁盘阵列都提供热备盘，只要有盘出错，就会自动把空闲盘加入到RAID5中，利用剩下好的磁盘重建数据，写入新盘，但数据重建完成后，该设备就完好如初了，又能容忍一块磁盘再次出错，看上去似乎很不错。

可靠性来看：

硬盘的坏盘率其实是很高的，尤其是在服务器上，硬盘始终在工作，很少有休息的时候，也去在一小段时间里，两块磁盘或者更多的磁盘坏掉的可能也是有的，在许多高可靠性系统中，也有不少是采用RAID6的，RAID6可以允许任意两块硬盘出错，但由于要生成两组效验码，所以耗费的资源也比RAID5大很多。

另外，RAID的长时间重建，当有硬盘坏掉的时候，会加入热备盘来重建数据，现在的磁盘容量都相当大，如果在重建过程中出现断电或者再有一块磁盘出问题，那后果就比较严重了，RAID5是没有数据保护功能的，因此，在重建过程中出错也是比较容易见到的，磁盘的速度提升远远没有容量的提升快。

最后：RAID只能对付磁盘本身的出错，不能对付非磁盘因素造成的问题，比如：内存坏掉了，主板烧掉了，电源挂掉了等等，RAID完全无能为力，冗余度在高的RAID，也不能让用户恢复对系统的访问，可靠性是对用户的全面保证，不能只盯着磁盘出错来看。

性能方面：

任何时候，性能都是用户追求的主要目标之一，RAID用过把多块磁盘组合在一起进行并发的读写，显著的提高了性能。

但是，当硬盘出现故障，RAID5的长时间重建，由于磁盘本身不断的在读取数据计算校验码，因此，肯定会对正常的IO产生较大的影响，同时也会影响性能。

RAID6 的原理和RAID5类型，而且会多出一块校验盘，性能开销会更大，为了得到比较搞的性能，部分系统也许会选择磁盘利用率并不高的RAID10，不过，RAID10虽然在某些时候可以提供一般坏盘的最大容错度，但是如果是同一个RAID1里边的两个磁盘出错，系统依然无法使用。

RAID本身也在逐步改进，RAID50在提高RAID5容量的同时也维持了对应的稳定性，而且具有较高的容错能力，允许某个组内有一个磁盘出现故障，而且不会造成数据丢失，因为奇偶位分布于RAID5子磁盘组上，所以重建的速度有很大的提高，具备更快数据读取速率的能力。

本文转自岁月丶倾城博客51CTO博客，原文链接http://blog.51cto.com/alca0126/1284863如需转载请自行联系原作者

laihuadongcto