大家遭遇過電腦硬盤故障導致所有數(shù)據(jù)丟失的情況嗎?

得知數(shù)據(jù)無法恢復后欲哭無淚，一想到幾年來保存的生活影像、學習資料，辛苦積累的實驗數(shù)據(jù)竟蕩然無存，簡直是心痛到無法呼吸!

個人數(shù)據(jù)丟失已令人難以接受，萬一企業(yè)級服務器的儲存系統(tǒng)崩盤，比如銀行的金融服務器、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的訓練服務器發(fā)生數(shù)據(jù)丟失，影響更是難以估量。

為避免此類情況，同時為提高海量數(shù)據(jù)的讀寫速率，RAID(Redundant Arrays of Independent Disks，獨立冗余磁盤陣列)應運而生。

為了更好地認識RAID，我們先來了解以下概念。

1. 硬盤,磁盤,磁盤陣列?傻傻分不清楚

(1) 硬盤

即硬磁盤，作為現(xiàn)代計算機的主要存儲設備，容量大，讀寫快，主要分為新式固態(tài)硬盤、傳統(tǒng)機械硬盤和混合硬盤。

(2) 軟盤

既然有硬磁盤，當然也有軟磁盤(即軟盤)。軟盤是早期個人計算機使用的可移動儲存介質(zhì)，彼時常用容量僅1.4MB的3.5英寸軟盤，讀寫速度慢，早已淡出市場。

軟、硬磁盤統(tǒng)稱為磁盤，“磁”表示利用磁記錄技術存儲數(shù)據(jù)。

(3) 磁盤陣列

RAID即由獨立磁盤構成的具有冗余能力的陣列，簡稱磁盤陣列。

一般電腦配備1~2個硬盤即可滿足基本需求，而企業(yè)服務器對于數(shù)據(jù)的存儲容量和讀寫速度要求極高，普通硬盤遠遠無法滿足。于是工程師們將多個獨立硬盤組成一個超大容量組，以提供比單盤更高的存儲性能、I/O性能、可靠性。

2. 初識RAID的一些疑問

初識RAID，可能對概念還有一些疑問，小編先進行簡單答疑~

3. RAID級別

RAID主要利用分條、鏡像、數(shù)據(jù)校驗這三種技術來組合硬盤。首先介紹四種標準型RAID。

(1) RAID 0

又稱為條帶化或分條，將連續(xù)數(shù)據(jù)(A1 ~ A8)分散寫入多個硬盤，能夠并發(fā)執(zhí)行讀寫，充分利用總線帶寬，儲存性能最高。一旦單盤故障將威脅數(shù)據(jù)安全，只適用于不求安全、只求速度的場景。

有更安全的方案嗎?

(2) RAID 1

又稱鏡像，將一段數(shù)據(jù)(A1 ~ A4)分別寫入工作盤和鏡像盤，相當于全自動實時備份，數(shù)據(jù)安全性最高。但實現(xiàn)成本高，硬盤利用率低，僅適用于全力保障安全的場景，如金融、監(jiān)控服務器。

有兼顧性能和安全的方案嗎?

(3) RAID 5

將連續(xù)數(shù)據(jù)分散(A1 ~ A3, B1 ~ B3, C1 ~ C3, D1 ~ D3)和相應的奇偶校驗信息(Ap, Bp, Cp, Dp, Ep)分別寫入不同硬盤，單盤故障時可以利用正常盤數(shù)據(jù)與奇偶校驗信息進行異或來恢復數(shù)據(jù)。RAID 5兼顧儲存的性能、成本、可靠性，常見于民用的各類私有NAS服務器。

兩塊硬盤同時損壞怎么辦呢?

(4) RAID 6

在RAID 5的基礎上增加了一組奇偶校驗信息(Aq, Bq, Cq, Dq, Eq)，兩組獨立的奇偶校驗信息可以實現(xiàn)雙重校驗，在兩塊硬盤同時損壞的情況下也能恢復數(shù)據(jù)。RAID 6讀性能與容錯性能更高，但寫性能低，實現(xiàn)成本高。

將標準型RAID“做加法”，可獲取以下三種平衡性能與可靠性的混合型RAID。

(5) RAID 1+RAID 0=RAID 10

RAID 10可理解為：用四個硬盤(Disk 0和Disk 1，Disk 2和Disk 3)分別組成兩個RAID 1，再將兩個RAID 1組成一個RAID 0。RAID 10兼具二者優(yōu)點，但硬盤利用率不高。

(6) RAID 5+RAID 0=RAID 50

RAID 50中，由多個RAID 5卷組成一個RAID 0，RAID 50可以承擔多個卷內(nèi)同時發(fā)生單盤故障的風險，極大提升了容錯能力，同時繼承了RAID 0的高儲存性能。

(7) RAID 6+RAID 0=RAID 60

RAID 60整體結構及特點與RAID 50相似，還繼承了RAID 6的優(yōu)點，即便多個RAID 6卷內(nèi)同時發(fā)生雙盤故障，也不會影響數(shù)據(jù)的安全性。

各級RAID在讀寫性能和安全可靠性之間各有側重，小編做出以下總結：

由表可知，RAID特點是：實現(xiàn)更大的容量、更高的I/0性能、更強的數(shù)據(jù)安全可靠性。

3. 怎么才能用上RAID呢?

讀到這里，相信大家已經(jīng)知道了RAID的優(yōu)點，但可能對于如何使用RAID仍心存困惑。其實，RAID有以下三種實現(xiàn)方式：

(1) 軟件RAID

集成于服務器操作系統(tǒng)中，配置管理簡單，成本低，所有任務均由CPU執(zhí)行，導致CPU負荷重，整體性能較差。

(2) 硬件RAID

具備計算單元與I/O處理器，獨立于操作系統(tǒng)來管理RAID配置。比如外接式磁盤陣列柜、內(nèi)接式磁盤陣列卡。雖然成本較高，但使用和配置更靈活，能夠提供更好的性能，充分發(fā)揮RAID的特點，因此應用規(guī)模更大。

(3) 軟硬混合RAID

擁有RAID控制器和驅(qū)動程序，但缺乏I/O處理器，仍需要依靠驅(qū)動程序來執(zhí)行任務。

PCIe形式的RAID卡的外部結構如下圖所示。

RAID卡不僅結合RAID Cache，提升數(shù)據(jù)的讀寫和傳輸性能，而且提供了一些強大功能，如：

• 硬盤直通：用戶指令直接透傳到硬盤。
• 硬盤節(jié)能：允許硬盤在空閑時停轉(zhuǎn)。
• 數(shù)據(jù)掉電保護：提供超級電容進行供電及電量校準。
• 熱備份：提供熱備盤自動替換故障盤，未設置熱備盤時則自動使用空閑盤替換故障盤。
• 一致性校驗：定期計算數(shù)據(jù)并與對應的冗余數(shù)據(jù)進對比，若不一致將自動修復并保存錯誤信息。

4. 總結

隨著硬盤接口和處理器等技術的逐步發(fā)展，RAID技術日漸成熟，憑借其大容量、高性能、可靠可控等優(yōu)勢，廣泛應用于中大型數(shù)據(jù)庫、高性能計算、互聯(lián)網(wǎng)應用等領域，滿足廣大企業(yè)用戶對數(shù)據(jù)存儲容量、I/O性能、數(shù)據(jù)安全性、業(yè)務連續(xù)性等多方面需求。

目前，關于RAID已涌現(xiàn)了負載均衡、故障檢測、隔離恢復等許多技術，期待未來能夠迸發(fā)出革命性的新技術，推動RAID的長足進步。