大家好，我是飘渺，今天我们来聊聊架构师需要掌握的存储知识 - 磁盘阵列。
什么是RAID: RAID ( Redundant Array of Independent Disks )即独立磁盘冗余阵列，通常简称为磁盘阵列。
简单地说， RAID 是由多个独立的高性能磁盘驱动器组成的磁盘子系统，从而提供比单个磁盘更高的存储性能和数据冗余的技术。
RAID 是一类多磁盘管理技术，其向主机环境提供了成本适中、数据可靠性高的高性能存储。
RAID 中主要有三个关键概念和技术：镜像( Mirroring )、数据条带( Data Stripping ) 和 数据校验( Data parity )。
镜像：将数据复制到多个磁盘，一方面可以提高可靠性，另一方面可并发从两个或多个副本读取数据来提高读性能。显而易见，镜像的写性能要稍低， 确保数据正确地写到多个磁盘需要更多的时间消耗。
数据条带：将数据分片保存在多个不同的磁盘，多个数据分片共同组成一个完整数据副本，这与镜像的多个副本是不同的，它通常用于性能考虑。数据条带具有更高的并发粒度，当访问数据时，可以同时对位于不同磁盘上数据进行读写操作， 从而获得非常可观的 I/O 性能提升 。
数据校验：利用冗余数据进行数据错误检测和修复，冗余数据通常采用海明码、异或操作等算法来计算获得。利用校验功能，可以很大程度上提高磁盘阵列的可靠性、鲁棒性和容错能力。不过，数据校验需要从多处读取数据并进行计算和对比，会影响系统性能。不同等级的 RAID 采用一个或多个以上的三种技术，来获得不同的数据可靠性、可用性和 I/O 性能。
对于系统需要采用何种模式的 RAID ，需要在深入理解系统需求的前提下进行合理选择，综合评估可靠性、性能和成本来进行折中的选择。
常见的RAID等级有：
下面我们分别介绍一下各种RAID级别并做个简单对比。
RAID0
使用N块磁盘进行组合实现性能翻N倍的效果，写入数据会分成N部分进行，读取数据会从磁盘中组合起来读，这样就实现了读写性能翻倍。
优点：使用RAID0 可以将磁盘空间利用率最大化，能达到100%;性能快，磁盘越多性能越强。
缺点：没有数据保护，甚至比单盘的风险还大。任意坏了一块磁盘都会导致数据丢失。
RAID1
RAID 1 中的磁盘互为镜像，写入的数据会存放N份，读取的时候可以从任意一块磁盘读取。实现了读性能翻倍，写性能与单盘一样的效果。
优点：安全性依照阵列中的实体硬盘数量倍数成长。
缺点：空间利用率低，是所有阵列中利用率最低的。
RAID5
RAID5 既考虑了空间利用率又考虑了性能的提升，采用校验码的而非镜像的方式组合而成，RAID5 阵列需要至少3块磁盘。
在上图中使用了4块磁盘组合而成，任意一份数据写入会被分成三个数据块+一个校验块分别放入4个盘，数据块与校验块之间交叉分布，最终每个盘上既有数据块又有校验块。
读数据时A时从Disk 0 ,1 ,2 分别读取到A1，A2，A3然后组合成A;如果此时有一块磁盘比如Disk2 损坏，则会通过读取到的A1、A2+ 校验码算出A3，再组合生成数据A对外提供。
RAID 5 可以容忍一块盘的损坏。
优点：读的情况下是单盘数据的三倍;有一定的安全性，可以容忍损坏一块磁盘
缺点：由于每次写数据都需要计算校验块，导致写性能下降;仅能容忍坏一块磁盘损坏
RAID6
RAID6可以灵活设计数据库和校验块的比例，上图中被设计成3个数据块+2个校验块的组合，增加了数据可靠性。RAID 6在备份的数据场景使用较多，提供的数据可靠性比RAID 5要高很多。
RAID10
首先把两块盘做镜像，再按照RAID0的方式组合，既实现了数据的冗余又实现了性能翻倍的效果。RAID 1+0多适用于数据库场景。
RAID50
先做成RAID5的组再组合成RAID0，兼顾RAID5和RAID0的特性。
RAID60
先做成RAID6的组合再组合成RAID0，兼顾RAID6和RAID0的特性。
各种组合之间的对比
|
RAID级别 |
冗余 |
空间利用率 |
读性能 |
写性能 |
最少磁盘数 |
|
RAID0 |
否 |
100% |
*** |
*** |
2 |
|
RAID1 |
是 |
50% |
** |
** |
2 |
|
RAID5 |
是 |
67-94% |
*** |
* |
3 |
|
RAID6 |
是 |
50-88% |
** |
* |
4 |
|
RAID10 |
是 |
50% |
** |
** |
4 |
|
RAID50 |
是 |
67-94% |
*** |
* |
6 |
|
RAID60 |
是 |
50-88% |
** |
* |
8 |
好了，今天的文章就到这里了，希望能对你有所帮助!
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