在计算机存储领域中，标准RAID级别由一系列条带存储技术、镜像技术与校验技术（如奇偶校验技术、汉明码校验等）配置方案组成，将多块通用计算机硬盘驱动器（HDD）组合成大型可靠的数据存储系统，构成RAID（“独立磁盘冗余阵列”或“廉价磁盘冗余阵列”）。最常见的类型包括RAID 0（条带化）、RAID 1（镜像及其变体）、RAID 5（分布式奇偶校验）和RAID 6（双重奇偶校验）。多个RAID级别也可组合或嵌套使用，例如RAID 10（镜像条带化）或RAID 01（条带集镜像）。存储网络行业协会（SNIA）通过《通用RAID磁盘驱动器格式（DDF）》标准对RAID级别及其关联数据格式进行了规范。数字值仅作为标识符，不代表性能、可靠性、代际、层级或其他任何指标。
尽管多数RAID级别能有效防范并恢复硬件故障或坏道/读取错（硬错误），但无法抵御灾难性故障（火灾、水灾）或软错误（如用户操作失误、软件故障、恶意软件感染）导致的数据丢失。对于重要数据，RAID只应作为一组更全面数据防损与恢复方案的一部分，而无法也不应替代备份计划。
多个标准RAID级别的组合可以构成嵌套RAID级别。
RAID 0
RAID 0（也称为条带集或条带卷）将数据均匀地分割（“分条”）到两个或更多磁盘上，但不提供奇偶校验信息、冗余或容错。由于RAID 0没有任何冗余，任何一个驱动器的故障都会导致整个阵列的数据丢失。这种配置通常以追求极致的读写速度和最大化存储容量为目标。
一个由个驱动器组成的RAID 0阵列，其数据读写传输速率理论上是单个驱动器速率的倍。RAID 0主要用于对性能要求极高且能容忍较低可靠性的应用，例如科学计算或游戏的临时文件存储。
RAID 1
RAID 1 包含一个数据集在两个或多个磁盘上的精确副本（或镜像）。一个经典的RAID 1镜像对由两个磁盘组成。此配置不提供奇偶校验或分条，数据在所有成员磁盘上完全相同。阵列的可用容量等于容量最小的那个成员磁盘。当数据可靠性或读取性能比写入性能和存储成本更重要时，此布局非常有用。
只要至少有一个成员驱动器正常工作，阵列就能继续运作，提供了很高的容错能力。 任何读取请求都可以由阵列中的任何驱动器来处理，因此随机读取性能理论上最高可达所有成员性能的总和。 而写入操作需要同时写入所有成员磁盘，因此写入性能受限于最慢的那个磁盘。
RAID 2
RAID 2 在位级别上将数据分条到多个磁盘，并使用汉明码进行错误纠正。所有磁盘主轴需要同步旋转，这使得它一次只能处理一个I/O请求。
设数据盘数或数据字的位数 m，则RAID 2需要 \log_2{m}个冗余盘用于存放汉明校验码。
由于现代硬盘已内置ECC（错误纠正码）功能，RAID 2提供的额外保护显得冗余且复杂。因此，RAID 2在商业上从未被广泛实现，是唯一一个在实践中已被淘汰的原始RAID级别。
RAID 3
。]]
RAID 3 采用字节级分条，并使用一个专用的磁盘存储奇偶校验信息。由于数据按字节分布在所有数据盘上，任何I/O操作都需要所有磁盘协同工作，这使其不适合处理大量随机的小型I/O请求。它适用于需要高吞吐率的顺序读写应用，例如未压缩视频编辑。RAID 3与RAID 4很快被更灵活的RAID 5所取代。
RAID 4
块。]]
RAID 4 采用块级分条和一个专用的奇偶校验磁盘。这种设计提供了良好的随机读取性能，因为读取请求可以由单个数据盘独立完成。然而，由于所有写入操作都必须更新同一个奇偶校验盘，该盘很容易成为性能瓶颈，导致随机写入性能不佳。 NetApp公司的某些NAS系统曾使用基于RAID 4的设计理念。
RAID 5
块。]]
RAID 5 采用带分布式奇偶校验的块级分条。与RAID 4不同，它的奇偶校验信息被交错地分布在所有成员磁盘上，从而解决了单一奇偶校验盘的写入瓶颈问题。RAID 5至少需要三个磁盘，它允许一个磁盘发生故障而数据不丢失。后续的读取可以通过阵列中剩余的数据和奇偶校验块计算出来。
相比RAID 4，RAID 5的分布式奇偶校验将写入负载均匀地分散到所有磁盘上，显著提升了随机写入性能。这使得RAID 5成为性能、容量和可靠性之间的一个良好平衡点，是企业中最常见的数据保护方案之一。但由于奇偶校验计算是在整个条带上进行的，对阵列的小数据块修改会引发“读-改-写”操作，产生所谓的“写放大”问题。
RAID 6
块。]]
RAID 6 通过添加第二个独立的奇偶校验块来扩展RAID 5。它采用带双重分布式奇偶校验的块级分条。RAID 6至少需要四个磁盘，它可以在任意两个磁盘同时发生故障的情况下保证数据的完整性。
第二个奇偶校验块的计算通常采用里德-所罗门码等纠删码算法，这比RAID 5的单一XOR运算要复杂得多。因此，RAID 6的写入性能（尤其是小数据块的随机写入）通常低于RAID 5，因为它需要进行两次奇偶校验计算和写入。然而，其读取性能通常与RAID 5相当。随着硬盘容量越来越大，重建时间变长，RAID 5阵列在重建过程中发生第二次磁盘故障的风险增加，因此RAID 6在需要高可靠性的关键应用中变得越来越流行。
备注
参考资料
评论 (0)