本文講解了磁盤陣列RAID0，RAID1和RAID5的基礎(chǔ)原理及他們之間的區(qū)別,便于你在配置服務(wù)器時(shí)參考。

RAID 0：無差錯(cuò)控制的帶區(qū)組

要實(shí)現(xiàn)RAID0必須要有兩個(gè)以上硬盤驅(qū)動(dòng)器，RAID0實(shí)現(xiàn)了帶區(qū)組，數(shù)據(jù)并不是保存在一個(gè)硬盤上，而是分成數(shù)據(jù)塊保存在不同驅(qū)動(dòng)器上。因?yàn)閷��?shù)據(jù)分布在不同驅(qū)動(dòng)器上，所以數(shù)據(jù)吞吐率大大提高，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載也比較平衡。如果剛好所需要的數(shù)據(jù)在不同的驅(qū)動(dòng)器上效率最好。它不需要計(jì)算校驗(yàn)碼，實(shí)現(xiàn)容易。它的缺點(diǎn)是它沒有數(shù)據(jù)差錯(cuò)控制，如果一個(gè)驅(qū)動(dòng)器中的數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤，即使其它盤上的數(shù)據(jù)正確也無濟(jì)于事了。不應(yīng)該將它用于對(duì)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)合。如果用戶進(jìn)行圖象(包括動(dòng)畫)編輯和其它要求傳輸比較大的場(chǎng)合使用RAID0比較合適。同時(shí)，RAID可以提高數(shù)據(jù)傳輸速率，比如所需讀取的文件分布在兩個(gè)硬盤上，這兩個(gè)硬盤可以同時(shí)讀取。那么原來讀取同樣文件的時(shí)間被縮短為1/2。

RAID 1：鏡象結(jié)構(gòu)

對(duì)于使用這種RAID1結(jié)構(gòu)的設(shè)備來說，RAID控制器必須能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)盤進(jìn)行讀操作和對(duì)兩個(gè)鏡象盤進(jìn)行寫操作。通過下面的結(jié)構(gòu)圖您也可以看到必須有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器。因?yàn)槭晴R象結(jié)構(gòu)在一組盤出現(xiàn)問題時(shí)，可以使用鏡象，提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。它比較容易設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。每讀一次盤只能讀出一塊數(shù)據(jù)，也就是說數(shù)據(jù)塊傳送速率與單獨(dú)的盤的讀取速率相同。因?yàn)镽AID1的校驗(yàn)十分完備，因此對(duì)系統(tǒng)的處理能力有很大的影響，通常的RAID功能由軟件實(shí)現(xiàn)，而這樣的實(shí)現(xiàn)方法在服務(wù)器負(fù)載比較重的時(shí)候會(huì)大大影響服務(wù)器效率。當(dāng)您的系統(tǒng)需要極高的可靠性時(shí)，如進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，那么使用RAID1比較合適。而且RAID1技術(shù)支持“熱替換”，即不斷電的情況下對(duì)故障磁盤進(jìn)行更換，更換完畢只要從鏡像盤上恢復(fù)數(shù)據(jù)即可。當(dāng)主硬盤損壞時(shí)，鏡像硬盤就可以代替主硬盤工作。鏡像硬盤相當(dāng)于一個(gè)備份盤，可想而知，這種硬盤模式的安全性是非常高的，但帶來的后果是硬盤容量利用率很低，只有50%，是所有RAID級(jí)別中最低的。

雖然RAID 0可以提供更多的空間和更好的性能，但是整個(gè)系統(tǒng)是非常不可靠的，如果出現(xiàn)故障，無法進(jìn)行任何補(bǔ)救。所以，RAID 0一般只是在那些對(duì)數(shù)據(jù)安全性要求不高的情況下才被人們使用。

RAID 1和RAID 0截然不同，其技術(shù)重點(diǎn)全部放在如何能夠在不影響性能的情況下最大限度的保證系統(tǒng)的可靠性和可修復(fù)性上。RAID 1是所有RAID等級(jí)中實(shí)現(xiàn)成本最高的一種，盡管如此，人們還是選擇RAID 1來保存那些關(guān)鍵性的重要數(shù)據(jù)。

RAID 1又被稱為磁盤鏡像，每一個(gè)磁盤都具有一個(gè)對(duì)應(yīng)的鏡像盤。對(duì)任何一個(gè)磁盤的數(shù)據(jù)寫入都會(huì)被復(fù)制鏡像盤中;系統(tǒng)可以從一組鏡像盤中的任何一個(gè)磁盤讀取數(shù)據(jù)。顯然，磁盤鏡像肯定會(huì)提高系統(tǒng)成本。因?yàn)槲覀兯�能使用的空間只是所有磁盤容量總和的一半。下圖顯示的是由4塊硬盤組成的磁盤鏡像，其中可以作為存儲(chǔ)空間使用的僅為兩塊硬盤(畫斜線的為鏡像部分)。

 

RAID 1下，任何一塊硬盤的故障都不會(huì)影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而且只要能夠保證任何一對(duì)鏡像盤中至少有一塊磁盤可以使用，RAID 1甚至可以在一半數(shù)量的硬盤出現(xiàn)問題時(shí)不間斷的工作。當(dāng)一塊硬盤失效時(shí)，系統(tǒng)會(huì)忽略該硬盤，轉(zhuǎn)而使用剩余的鏡像盤讀寫數(shù)據(jù)。

通常，我們把出現(xiàn)硬盤故障的RAID系統(tǒng)稱為在降級(jí)模式下運(yùn)行。雖然這時(shí)保存的數(shù)據(jù)仍然可以繼續(xù)使用，但是RAID系統(tǒng)將不再可靠。如果剩余的鏡像盤也出現(xiàn)問題，那么整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)崩潰。因此，我們應(yīng)當(dāng)及時(shí)的更換損壞的硬盤，避免出現(xiàn)新的問題。 　　更換新盤之后，原有好盤中的數(shù)據(jù)必須被復(fù)制到新盤中。這一操作被稱為同步鏡像。同步鏡像一般都需要很長(zhǎng)時(shí)間，尤其是當(dāng)損害的硬盤的容量很大時(shí)更是如此。在同步鏡像的進(jìn)行過程中，外界對(duì)數(shù)據(jù)的訪問不會(huì)受到影響，但是由于復(fù)制數(shù)據(jù)需要占用一部分的帶寬，所以可能會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的性能有所下降。

因?yàn)镽AID 1主要是通過二次讀寫實(shí)現(xiàn)磁盤鏡像，所以磁盤控制器的負(fù)載也相當(dāng)大，尤其是在需要頻繁寫入數(shù)據(jù)的環(huán)境中。為了避免出現(xiàn)性能瓶頸，使用多個(gè)磁盤控制器就顯得很有必要。下圖示意了使用兩個(gè)控制器的磁盤鏡像。

使用兩個(gè)磁盤控制器不僅可以改善性能，還可以進(jìn)一步的提高數(shù)據(jù)的安全性和可用性。我們已經(jīng)知道，RAID 1最多允許一半數(shù)量的硬盤出現(xiàn)故障，所以按照我們上圖中的設(shè)置方式(原盤和鏡像盤分別連接不同的磁盤控制)，即使一個(gè)磁盤控制器出現(xiàn)問題，系統(tǒng)仍然可以使用另外一個(gè)磁盤控制器繼續(xù)工作。這樣，就可以把一些由于意外操作所帶來的損害降低到最低程度。

RAID 0+1

單獨(dú)使用RAID 1也會(huì)出現(xiàn)類似單獨(dú)使用RAID 0那樣的問題，即在同一時(shí)間內(nèi)只能向一塊磁盤寫入數(shù)據(jù)，不能充分利用所有的資源。為了解決這一問題，我們可以在磁盤鏡像中建立帶區(qū)集。因?yàn)檫@種配置方式綜合了帶區(qū)集和鏡像的優(yōu)勢(shì)，所以被稱為RAID 0+1。

RAID5：分布式奇偶校驗(yàn)的獨(dú)立磁盤結(jié)構(gòu)

從它的示意圖上可以看到，它的奇偶校驗(yàn)碼存在于所有磁盤上，其中的p0代表第0帶區(qū)的奇偶校驗(yàn)值，其它的意思也相同。RAID5的讀出效率很高，寫入效率一般，塊式的集體訪問效率不錯(cuò)。因?yàn)槠媾夹ｒ?yàn)碼在不同的磁盤上，所以提高了可靠性。但是它對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟⑿行越鉀Q不好，而且控制器的設(shè)計(jì)也相當(dāng)困難。RAID 3 與RAID 5相比，重要的區(qū)別在于RAID 3每進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸，需涉及到所有的陣列盤。而對(duì)于RAID 5來說，大部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸只對(duì)一塊磁盤操作，可進(jìn)行并行操作。在RAID 5中有“寫損失”，即每一次寫操作，將產(chǎn)生四個(gè)實(shí)際的讀/寫操作，其中兩次讀舊的數(shù)據(jù)及奇偶信息，兩次寫新的數(shù)據(jù)及奇偶信息。