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早上好，我的网工朋友。

大家都知道，无论是企业级服务器还是个人计算机，数据的安全性和可用性都是至关重要的。

然而，硬盘驱动器（HDD）和其他存储介质并非万无一失，随着时间的推移，它们可能会出现故障，导致数据的丢失。

为了解决这个问题，RAID（Redundant Array of Independent Disks）应运而生。

RAID 通过将多个硬盘驱动器组合起来，不仅可以显著提高数据的读写速度，还能通过不同的配置方式提供不同程度的数据冗余和保护。

RAID 因其独特的安全性已经成为数据存储领域不可或缺的一部分，但很多朋友还是对RAID的不同级别比较模糊，今天就来说说这些不同级别的不同情况，连带着如何选择配置也给你一文讲清楚。

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01 什么是 RAID？

RAID（Redundant Array of Independent Disks）是一种通过将多个物理硬盘驱动器组合成一个逻辑单元来提高存储性能和/或数据冗余的技术。

最初的概念是将多个相对便宜的小型磁盘组成一个阵列来替代大型昂贵的磁盘，从而实现成本效益和性能的双重提升。

01 AID 的主要目标与优点

RAID 技术的主要目标有两个方面：性能提升和数据保护。

这两个目标通过不同的 RAID 级别得以实现，每个级别都有其独特的特点和应用场景。下面是一些常见的优点：

性能提升：通过并行处理读写操作，RAID 可以显著提高数据传输速率。例如，在 RAID 0 中，数据被分割成块并同时写入所有磁盘，从而极大地提高了写入速度。对于读取操作，由于数据分布在多个磁盘上，因此也可以同时从各个磁盘读取数据，提高了整体的读取速度。

数据保护：RAID 提供了多种方式来保护数据免受硬盘故障的影响。例如，RAID 1 使用镜像技术，将数据同时写入两个或多个磁盘，这样即使其中一个磁盘出现故障，数据仍然可以从其他磁盘恢复。而 RAID 5 和 RAID 6 则使用奇偶校验信息，这种技术允许在磁盘发生故障时重建丢失的数据。

高可用性：通过数据冗余，RAID 可以确保即使在部分磁盘发生故障的情况下，系统仍然可以继续运行，从而提供了高可用性。

可扩展性：RAID 技术使得用户可以通过增加磁盘数量来扩展存储容量，同时保持原有的性能和数据保护水平。

成本效益：相较于使用单个大容量且价格昂贵的磁盘，使用多个较小且较便宜的磁盘构建 RAID 阵列通常更具成本效益。

这些优点使得 RAID 成为了许多高性能计算环境、关键业务系统以及数据中心和云服务中不可或缺的一部分。

02 RAID 的适用场景

高性能计算环境：如科学计算、视频编辑等需要高速数据访问的应用。

数据中心和云服务：为了保证高可用性和数据持久性。

02 RAID 0 - Striping

RAID 0（条带化）是一种没有冗余保护的数据存储方式，它通过将数据均匀分布到多个物理硬盘上来提高存储系统的读写性能。

这种配置通常用于那些对性能要求极高但对数据冗余不那么敏感的应用场景。

01 工作原理

在 RAID 0 中，数据被分割成小块，并行地写入到阵列中的所有磁盘上。

由于数据是在多个磁盘上并行处理的，因此读写操作的速度得到了显著提升。

RAID 0 不提供任何形式的数据冗余或错误校验机制。

02 性能特点

• 读写性能：由于数据被并行地分散到多个磁盘上，因此 RAID 0 提供了极高的读写性能。

• 延迟降低：并行处理减少了数据访问的延迟，提高了整体响应速度。

• 连续数据访问优化：对于连续数据访问模式特别有效，如视频流或大文件传输。

03 缺点与注意事项

• 数据安全性：RAID 0 不提供任何冗余，一旦阵列中的任何一个磁盘发生故障，整个阵列的数据都会丢失。

• 故障恢复：没有内置的故障恢复机制，必须依赖外部备份来恢复数据。

• 硬件要求：通常需要专门的 RAID 控制器来支持并行处理。

• 维护成本：为了确保数据安全，需要定期备份和检查磁盘健康状况。

03 RAID 1 - Mirroring

RAID 1 是一种数据冗余技术，通过在两个或多个磁盘上创建数据的完全复制（镜像），从而提供数据保护。

这种配置通常用于那些对数据保护和高可用性有严格要求的应用场景。

01 工作原理

在 RAID 1 中，数据被同时写入到两个或更多的磁盘上，形成一个完全相同的副本。

这种镜像确保了即使一个磁盘发生故障，另一个磁盘上的数据仍然可用。

当一个磁盘故障时，系统可以立即切换到另一个磁盘继续工作，无需手动干预。

02 性能特点

• 读取性能：由于数据可以在多个磁盘上读取，RAID 1 可以提高读取性能。

• 写入性能：写入性能可能会受限，因为数据需要同时写入到所有的镜像磁盘上。

• 数据安全性：提供了非常高的数据安全性，因为即使一个磁盘故障，数据也不会丢失。

03 缺点与注意事项

• 存储效率：RAID 1 的存储效率较低，因为一半以上的磁盘空间用于冗余。

• 成本：需要额外的磁盘来实现冗余，增加了硬件成本。

• 性能限制：写入性能可能不如其他 RAID 级别，尤其是在写入密集型应用中。

• 扩展性：当需要增加容量时，需要替换整个镜像组，而不是仅仅添加新的磁盘。

04 RAID 5 - Distributed Parity

RAID 5 是一种通过在多个磁盘上分布数据和奇偶校验信息来提供数据保护和性能提升的存储技术。

这种配置在牺牲一部分存储空间的情况下，提供了对单个磁盘故障的容错能力。

01 工作原理

数据被分割成块并分布到所有磁盘上。

奇偶校验信息被分布到所有磁盘上，以确保即使有一个磁盘发生故障也能重建数据。

RAID 5 可以容忍单个磁盘故障而不会导致数据丢失。

02 性能特点

• 读取性能：由于数据和奇偶校验信息分布在所有磁盘上，因此读取性能得到增强。

• 写入性能：写入性能通常受到奇偶校验计算的影响，特别是对于小文件的频繁写入。

• 数据安全性：提供了一定程度的数据安全性，能够防止因单个磁盘故障导致的数据丢失。

03 缺点与注意事项

• 存储效率：至少需要三个磁盘来构建 RAID 5 阵列，且其中一个磁盘的空间用于存储奇偶校验信息。

• 性能瓶颈：在写入密集型应用中，奇偶校验的计算可能会成为性能瓶颈。

• 重建时间：当一个磁盘发生故障时，重建过程可能需要较长时间，这期间阵列处于较脆弱的状态。

• 双盘故障风险：如果在重建过程中又有一个磁盘发生故障，可能导致数据丢失。

05 RAID 6 - Distributed Double Parity

RAID 6 是一种通过在多个磁盘上分布数据和两份独立的奇偶校验信息来提供数据保护和性能提升的存储技术。

这种配置在牺牲部分存储空间的情况下，提供了对两个磁盘故障的容错能力。

01 工作原理

数据被分割成块并分布到所有磁盘上。

两份独立的奇偶校验信息被分布到所有磁盘上，通常是一份垂直奇偶校验（P）和一份水平奇偶校验（Q），以确保即使有两个磁盘发生故障也能重建数据。

RAID 6 可以容忍两个磁盘故障而不会导致数据丢失。

02 性能特点

• 读取性能：由于数据和奇偶校验信息分布在所有磁盘上，因此读取性能得到增强。

• 写入性能：写入性能通常受到双重奇偶校验计算的影响，尤其是对于小文件的频繁写入。

• 数据安全性：提供了更高的数据安全性，能够防止因两个磁盘故障导致的数据丢失。

03 缺点与注意事项

• 存储效率：至少需要四个磁盘来构建 RAID 6 阵列，且其中两个磁盘的空间用于存储奇偶校验信息。

• 性能瓶颈：在写入密集型应用中，双重奇偶校验的计算可能会成为性能瓶颈。

• 重建时间：当一个磁盘发生故障时，重建过程可能需要较长时间，这期间阵列处于较脆弱的状态。

• 成本：由于需要额外的磁盘空间用于奇偶校验，因此构建 RAID 6 的成本较高。

06 RAID 10 - Mirroring and Striping

RAID 10（有时也被称作 RAID 1+0 或 RAID 0+1）是一种结合了镜像（RAID 1）和条带化（RAID 0）两种技术的存储配置。

这种配置提供了高性能和数据冗余，同时保持了较高的存储效率。

01 工作原理

首先创建一对或多对镜像磁盘，每对磁盘包含相同的数据。

然后将这些镜像对条带化，即数据被分割成小块，并行地写入到所有镜像对中。

每个镜像对提供冗余，而条带化则提高了读写性能。

02 性能特点

• 读取性能：由于数据被并行读取，读取性能非常高。

• 写入性能：写入性能也得到提升，尽管写入到多个镜像对可能会稍微降低性能。

• 数据安全性：每个镜像对提供冗余，因此即使一个磁盘发生故障，数据仍然可以被恢复。

03 缺点与注意事项

• 存储效率：RAID 10 至少需要四个磁盘，且每个镜像对中的一半磁盘空间用于冗余。

• 成本：由于需要额外的磁盘来实现冗余，因此构建 RAID 10 的成本较高。

• 维护复杂性：相比其他 RAID 级别，RAID 10 的管理和维护更加复杂。

• 重建时间：当一个磁盘发生故障时，重建过程可能需要较长时间，这期间阵列处于较脆弱的状态。

07 RAID 50 - Striping with Distributed Parity

RAID 50（有时也被称作 RAID 5+0）是一种结合了条带化（RAID 0）和分布式奇偶校验（RAID 5）两种技术的存储配置。

这种配置提供了高性能和数据冗余，同时保持了较高的存储效率。

01 工作原理

首先创建多个 RAID 5 子阵列，每个子阵列使用分布式奇偶校验来提供冗余。

然后将这些 RAID 5 子阵列条带化，即将数据分割成小块，并行地写入到所有子阵列中。

每个 RAID 5 子阵列提供冗余，而条带化则提高了读写性能。

02 性能特点

• 读取性能：由于数据被并行读取，读取性能非常高。

• 写入性能：写入性能也得到提升，但由于需要计算奇偶校验，可能会有所下降。

• 数据安全性：每个 RAID 5 子阵列提供冗余，因此即使在一个子阵列中有一个磁盘发生故障，数据仍然可以被恢复。

03 缺点与注意事项

• 存储效率：RAID 50 至少需要六个磁盘，且每个 RAID 5 子阵列中至少有一个磁盘的空间用于奇偶校验。

• 成本：由于需要额外的磁盘来实现冗余，因此构建 RAID 50 的成本较高。

• 管理复杂度：相比其他 RAID 级别，RAID 50 的管理和维护更加复杂。

• 重建时间：当一个磁盘发生故障时，重建过程可能需要较长时间，这期间阵列处于较脆弱的状态。

• 双盘故障风险：虽然每个 RAID 5 子阵列可以容忍一个磁盘故障，但如果在一个子阵列中发生双盘故障，则该子阵列的数据将丢失。

08 RAID 60 - Striping with Double Distributed Parity

RAID 60（有时也被称作 RAID 6+0）是一种结合了条带化（RAID 0）和双重分布式奇偶校验（RAID 6）两种技术的存储配置。

这种配置提供了高性能和数据冗余，同时保持了较高的存储效率。

01 工作原理

首先创建多个 RAID 6 子阵列，每个子阵列使用两份独立的奇偶校验信息来提供冗余。

然后将这些 RAID 6 子阵列条带化，即将数据分割成小块，并行地写入到所有子阵列中。

每个 RAID 6 子阵列提供冗余，而条带化则提高了读写性能。

02 性能特点

• 读取性能：由于数据被并行读取，读取性能非常高。

• 写入性能：写入性能也得到提升，但由于需要计算双重奇偶校验，可能会有所下降。

• 数据安全性：每个 RAID 6 子阵列提供冗余，因此即使在一个子阵列中有两个磁盘发生故障，数据仍然可以被恢复。

03 缺点与注意事项

• 存储效率：RAID 60 至少需要八个磁盘，且每个 RAID 6 子阵列中至少有两个磁盘的空间用于奇偶校验。

• 成本：由于需要额外的磁盘来实现冗余，因此构建 RAID 60 的成本较高。

• 管理复杂度：相比其他 RAID 级别，RAID 60 的管理和维护更加复杂。

• 重建时间：当一个磁盘发生故障时，重建过程可能需要较长时间，这期间阵列处于较脆弱的状态。

• 多盘故障风险：虽然每个 RAID 6 子阵列可以容忍两个磁盘故障，但如果在一个子阵列中发生超过两个磁盘故障，则该子阵列的数据将丢失。

09 RAID 选择建议

01 考虑因素

• 确定应用需求：分析你的应用是否侧重于读取还是写入，是否需要高可用性或高冗余。

• 评估存储需求：考虑存储空间的总需求以及可用的磁盘数量。

• 权衡成本与性能：评估成本预算以及对性能的需求。

• 考虑数据安全：确定数据的重要性以及是否需要冗余来防止数据丢失。

• 评估维护能力：考虑是否有足够的技术支持来维护所选的 RAID 配置。

02 如何选择

如果你的应用程序需要高性能，RAID 0 或 RAID 10 可能是较好的选择。

对于需要高度数据保护的应用，RAID 1、RAID 5、RAID 6 或 RAID 10 都提供了不同程度的冗余。

RAID 5 和 RAID 6 提供了相对较好的性价比，牺牲一个或两个磁盘的空间换取冗余。

简单的配置如 RAID 1 或 RAID 0 更易于管理，而 RAID 5、RAID 6 或 RAID 10 则需要更复杂的管理和维护。

原创：老杨丨11年资深网络工程师，更多网工提升干货，请关注公众号：网络工程师俱乐部