RAID

title: 标准RAID.
title: RAID 0.
content: RAID 0亦称为带区集。它将两个以上的磁盘并联起来,成为一个大容量的磁盘。在存放数据时,分段后分散储存在这些磁盘中,因为读写时都可以并行处理,所以在所有的级别中,RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0既没有冗余功能,也不具备容错能力,如果一个磁盘(物理)损坏,所有数据都会丢失,危险程度与#JBOD相当。
title: RAID 1.
content: 两组以上的N个磁盘相互作镜像,在一些多线程操作系统中能有很好的读取速度,理论上读取速度等于硬盘数量的倍数,与RAID 0相同。另外写入速度有微小的降低。只要一个磁盘正常即可维持运作,可靠性最高。其原理为在主硬盘上存放数据的同时也在镜像硬盘上写一样的数据。当主硬盘(物理)损坏时,镜像硬盘则代替主硬盘的工作。因为有镜像硬盘做数据备份,所以RAID 1的数据安全性在所有的RAID级别上来说是最好的。但无论用多少磁盘做RAID 1,仅算一个磁盘的容量,是所有RAID中磁盘利用率最低的一个级别。  如果用两个不同大小的磁盘建RAID 1,可用空间为较小的那个磁盘,较大的磁盘多出来的空间也可以分割成一个区来使用,不会造成浪费。
title: RAID 2.
content: 这是RAID 0的改良版,以汉明码(Hamming Code)的方式将数据进行编码后分割为独立的位元,并将数据分别写入硬盘中。因为在数据中加入错误修正码(ECC,Error Correction Code),所以数据整体的容量会比原始数据大一些。  RAID 2最少要三台磁盘机方能运作。
title: RAID 3.
content: 采用Bit-interleaving(数据交错储存)技术,它需要通过编码再将数据位元分割后分别存在硬盘中,而将同位元检查后单独存在一个硬盘中,但由于数据内的位元分散在不同的硬盘上,因此就算要读取一小段数据资料都可能需要所有的硬盘进行工作,所以这种规格比较适于读取大量数据时使用。
title: RAID 4.
content: 它与RAID 3不同的是它在分割时是以区块为单位分别存在硬盘中,但每次的数据存取都必须从同位元检查的那个硬盘中取出对应的同位元数据进行核对,由于过于频繁的使用,所以对硬盘的损耗可能会提高。(块交织技术,Block interleaving)
title: RAID 5.
content: RAID Level 5是一种储存性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。它使用的是Disk Striping(硬盘分割)技术。  RAID 5至少需要三个硬盘,RAID 5不是对存储的数据进行备份,而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上,并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后,可以利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以为系统提供数据安全保障,但保障程度要比镜像低而磁盘空间利用率要比镜像高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度,只是因为多了一个奇偶校验信息,写入数据的速度相对单独写入一块硬盘的速度略慢,若使用「回写快取」可以让效能改善不少。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息,RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高,存储成本相对较便宜。
title: RAID 6.
content: 与RAID 5相比,RAID 6增加第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统使用不同的算法,数据的可靠性非常高,任意两块磁盘同时失效时不会影响数据完整性。RAID 6需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间和额外的校验计算,相对于RAID 5有更大的IO操作量和计算量,其“写性能”强烈取决于具体的实现方案,因此RAID 6通常不会通过软件方式来实现,而更可能通过硬件方式实现。  同一阵列中最多容许两个磁盘损坏。更换新磁盘后,资料将会重新算出并写入新的磁盘中。  依照设计理论,RAID 6必须具备四个以上的磁盘才能生效。可使用的容量为硬盘总数减去2的差,乘以最小容量,公式为: 同理,数据保护区域容量则为最小容量乘以2。  RAID 6在硬件磁盘阵列卡的功能中,也是最常见的磁盘阵列等级。
title: 实现.
content: Storage Networking Industry Association (SNIA)对于RAID 6的定义是:"在任意两块磁盘同时失效的情况下,仍然能够对RAID中的所有虚拟磁盘执行读写操作的RAID实现。迄今已经有:(奇偶和里德-所罗门)双校验、正交双奇偶校验和对角奇偶校验等若干方法用于实现RAID 6。"  为了达到容忍任意两块磁盘失效的目的,需要计算两种不同的综合解码。其中之一是P,可以象RAID 5那样经过简单的异或计算获得,而另一个不同的综合编码则比较复杂,需要利用域论来解决。  要解决这个问题,需要引入一个formula_4的伽罗瓦域,对于一个合适的k次不可约多项式formula_5,formula_6。一块数据可以二进制形式记作formula_7,其中formula_8是 0 或者 1,对应着伽罗瓦域中的元素formula_9。令formula_10对应磁盘条带中的数据,以这种方式编码成域中的元素(实际上可能会切分成字节大小的块)。如果formula_11是域的某个生成元,且 formula_12 表示域中的加法、并列表示域中的乘法的话,则 formula_13 和 formula_14的计算可以表示为(formula_15 表示数据磁盘的编号):  对于计算机科学知识背景的人士,比较容易理解的方法是把 formula_12 看作是异或运算、把 formula_19 看作对一块数据进行线性反馈移位寄存器操作的结果。于是上述公式中P的计算就是对每个条带进行异或。这是因为对于任何二阶有限域而言,加法其实就是异或。Q的计算则是对每个条带进行移位运算之后的结果进行异或。  如果一块数据磁盘失效了,数据可以同 RAID 5 一样重新计算出来。如果两块数据磁盘或者一块数据磁盘和一块包含P的磁盘失效了,数据可以通过P 和 Q(或者仅通过 Q)通过更加复杂的过程重新计算出来,计算的过程需要用到域论,非常复杂。而如果 formula_20 和 formula_21 (formula_22) 两块数据盘丢失了,使用 formula_23 的其他信息可以求出 formula_24 和 formula_25,而 formula_26 和 formula_27:  把 formula_25 的等式的两端同时乘以 formula_31,并加到前面的等式中就可以得到 formula_32,就可以求出 formula_21, 进一步就可以求出formula_20。  与计算 P 相比,对 Q 的计算要更加消耗CPU。所以软件方式实现的 RAID 6 对于系统性能会有明显的影响,而硬件方案则相对复杂。
title: 混合RAID.
title: JBOD.
content: JBOD(Just a Bunch Of Disks)在分类上,JBOD并不是RAID的等级。由于并没有规范,市场上有两类主流的做法  资料的存放机制是由第一颗硬盘开始依序往后存放,即操作系统看到的是一个大硬盘(由许多小硬盘组成的)。但如果硬盘损毁,则该颗硬盘上的所有数据将无法救回。若第一颗硬盘损坏,通常无法作救援(因为大部分档案系统将磁盘分割表(partition table)存在磁盘前端,即第一颗),失去磁盘分割表即失去一切数据,若遭遇磁盘阵列资料或硬盘出错的状况,危险程度较RAID 0更剧。它的好处是不会像RAID 0,每次存取都要读写全部硬盘。但在部分的JBOD数据恢复实践中,可以恢复未损毁之硬盘上的数据。同时,因为每次读写操作只作用於单一硬盘,JBOD的传输速率与I/O表现均与单颗硬盘无异。
title: RAID 7.
content: RAID 7并非公开的RAID标准,而是Storage Computer Corporation的专利硬件产品名称,RAID 7是以RAID 3及RAID 4为基础所发展,但是经过强化以解决原来的一些限制。另外,在实作中使用大量的快取内存以及用以实现异步阵列管理的专用即时处理器,使得RAID 7可以同时处理大量的IO要求,所以效能甚至超越了许多其他RAID标准的实做产品。但也因为如此,在价格方面非常的高昂。
title: RAID 10/01.
content: RAID 10是先分割资料再镜像,再将所有硬盘分为两组,视为以RAID 1作为最低组合,然后将每组RAID 1视为一个“硬盘”组合为RAID 0运作。  RAID 01则是跟RAID 10的程序相反,是先镜像再将资料到分割两组硬盘。它将所有的硬盘分为两组,每组各自构成为RAID 0作为最低组合,而将两组硬盘组合为RAID 1运作。  当RAID 10有一个硬盘受损,其余硬盘会继续运作。RAID 01只要有一个硬盘受损,同组RAID 0的所有硬盘都会停止运作,只剩下其他组的硬盘运作,可靠性较低。如果以六个硬盘建RAID 01,镜像再用三个建RAID 0,那么坏一个硬盘便会有三个硬盘离线。因此,RAID 10远较RAID 01常用,零售主板绝大部分支援RAID 0/1/5/10,但不支援RAID 01。
title: RAID 50.
content: RAID 5与RAID 0的组合,先作RAID 5,再作RAID 0,也就是对多组RAID 5彼此构成Stripe存取。由于RAID 50是以RAID 5为基础,而RAID 5至少需要3颗硬盘,因此要以多组RAID 5构成RAID 50,至少需要6颗硬盘。以RAID 50最小的6颗硬盘组态为例,先把6颗硬盘分为2组,每组3颗构成RAID 5,如此就得到两组RAID 5,然后再把两组RAID 5构成RAID 0。  RAID 50在底层的任一组或多组RAID 5中出现1颗硬盘损坏时,仍能维持运作,不过如果任一组RAID 5中出现2颗或2颗以上硬盘损毁,整组RAID 50就会失效。  RAID 50由于在上层把多组RAID 5构成Stripe,效能比起单纯的RAID 5高,容量利用率比RAID5要低。比如同样使用9颗硬盘,由各3颗RAID 5再组成RAID 0的RAID 50,每组RAID 5浪费一颗硬盘,利用率为(1-3/9),RAID 5则为(1-1/9)。
title: RAID 53.
content: 它拥有一个镜像条带阵列,硬盘里其中一个条带就是一个是由3组以上的RAID 5组成RAID 3硬盘阵列。
title: RAID 60.
content: RAID 6与RAID 0的组合:先作RAID 6,再作RAID 0。换句话说,就是对两组以上的RAID 6作Stripe存取。RAID 6至少需具备4颗硬盘,所以RAID 60的最小需求是8颗硬盘。  由于底层是以RAID 6组成,所以RAID 60可以容许任一组RAID 6中损毁最多2颗硬盘,而系统仍能维持运作;不过只要底层任一组RAID 6中损毁3颗硬盘,整组RAID 60就会失效,当然这种情况的几率相当低。  比起单纯的RAID 6,RAID 60的上层透过结合多组RAID 6构成Stripe存取,因此效能较高。不过使用门槛高,而且容量利用率低是较大的问题。
title: 应用.
content: RAID2、3、4较少实际应用,因为RAID0、RAID1、RAID5、RAID6和混合RAID已经涵盖所需的功能,因此RAID2、3、4大多只在研究领域有实作,而实际应用上则以RAID0、RAID1、RAID5、RAID6和混合RAID为主。  RAID4有应用在某些商用机器上,像是NetApp公司设计的NAS系统就是使用RAID4的设计概念。
title: 种类.
content: 根据实现模式,分为软件和硬件两种:

Summary: 独立磁盘冗余阵列(英语:RAID, Redundant Array of Independent Disks),旧称廉价磁盘冗余阵列(英语:Redundant Array of Inexpensive Disks),简称磁盘阵列。利用虚拟化储存技术把多个硬盘组合起来,成为一个或多个硬盘阵列组,目的为提升效能或资料冗余,或是两者同时提升。

RAID (informatique): Le RAID est un ensemble de techniques de virtualisation du stockage permettant de répartir des données sur plusieurs disques durs afin d'améliorer soit les performances, soit la sécurité ou la tolérance aux pannes de l'ensemble du ou des systèmes.