RAID

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在計算機術語中，RAID（Redundant Array of Independent Disks，獨立zh-cn:磁盘;zh-tw:磁碟zh-cn:冗余;zh-tw:備援陣列；在台湾一般俗稱：磁碟陣列）的基本思想就是把多個相對便宜的小磁盤組合起來，成為一個磁盤組，使性能達到甚至超過一個價格昂貴、容量巨大的磁盤。根據選擇的版本不同，RAID比單盤有以下一個或多個方面的益處：增強數據整合度，增強容錯功能，增加吞吐量或容量。另外，磁盤組對於計算機來說，看起來就像一個單獨的磁盤或邏輯存儲單元。分為RAID-1，RAID-10，RAID-3，RAID-30，RAID-5，RAID-50。

簡單來說，RAID把多個硬盤組合成為一個邏輯硬盤，因此，操作系統仅把它們看作一個單一而不是多個不同的硬盤。RAID常被用在服務器計算機上，並且常使用完全相同的硬盤作為組合。由於硬盤價格的不斷下降與和RAID功能更加有效地與主板整合，它也成為了高級最終用戶的一個選擇，特別是需要大量存儲的工作，如：視頻與音頻製作。

最初的RAID分成了不同的等級，每種等級都有其理論上的優缺點。這些年來，出現了對於RAID觀念不同的應用。

[编辑] 基本RAID分類

[编辑] RAID 0

Diagram of a RAID 0 setup.

将多个磁盘合并成一个大的磁盘，不具有冗余，并行I/O，速度最快。RAID 0亦称为带区集。它是将多个磁盘并列起来，成为一个大磁盘。在存放数据时，其将数据按磁盘的个数来进行分段，然后同时将这些数据写进这些盘中。所以，在所有的级别中，RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0没有冗余功能，如果一个磁盘（物理）损坏，则所有的数据都会丢失。

理論上越多的磁盤效能就等於[單一磁盤效能]x[磁盤數]，但實際上受限於滙流排I/O瓶頸及其它因素的影響，RAID 效能會隨邊際遞減，也就是說，假設一個磁盤的效能是50MB/秒，兩個磁盤的RAID 0效能約96MB/秒，三個磁盤的RAID 0也許是130MB/秒而不是150MB/秒。所以，兩個磁盤的RAID 0最能明顯感受到效能的提升。

$\begin{align}Size & = 2 \times \min \left(S_1, S_2\right)\end{align}$

[编辑] RAID 1

Diagram of a RAID 1 setup.

两组以上的N個磁盘相互作镜像，速度没有提高，但是允许N-1個磁盘损坏，可靠性最高。RAID 1就是镜像。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。但無論用多少磁盤做RAID 1，僅算一個磁盤的容量，是所有RAID上磁盘利用率最低的一個级别。

$\begin{align}Size & = \min \left(S_1, S_2\right)\end{align}$

[编辑] RAID 2

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。因为在数据中加入了错误修正码（ECC，Error Correction Code），所以数据整体的容量会比原始数据大一些

[编辑] RAID 3

Diagram of a RAID 3 setup of 6-byte blocks and two parity bytes, shown are two blocks of data (orange and green)

采用Bit－interleaving(数据交错存储)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了不同的硬盘上，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

[编辑] RAID 4

Diagram of a RAID 4 setup with dedicated parity disk with each color representing the group of blocks in the respective parity block (a stripe)

　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。

[编辑] RAID 5

Diagram of a RAID 5 setup with distributed parity with each color representing the group of blocks in the respective parity block (a stripe)

RAID Level 5 是一种存储性能、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 至少需要三顆硬碟， RAID 5不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，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Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。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，存储成本相对较低。

$\begin{align}Size & = {(2 \times N) \over 3} \times \min \left(S_1, S_2, \dots, S_N\right) \\ & = {(2 \times N) \over 3} \times S_{min}\end{align}$