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独立磁盘冗余阵列（RAID）是一种存储技术，通过将两个或多个硬盘驱动器（HDD）或固态硬盘（SSD）合并成一个协调的存储单元或阵列，从而创建数据丢失的故障安全机制。
通过将数据重复或重新创建，并将其存储在附加的驱动器上来防止磁盘驱动器数据的完全丢失，这个过程也被称为数据冗余。这意味着即使磁盘驱动器发生故障，阵列仍然可以成功运行并提供可恢复的数据。
RAID 级别（主要）
RAID 0
使用数据条带化（striping）的方式将数据分散存储在多个磁盘驱动器上，而不进行冗余备份。这种方式可以同时从多个驱动器读取或写入数据，从而提高系统的性能。
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| RAID 0（条带）
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┌────┤ RAID 0 ├────┐
│ └────────┘ │
│ │
│ │
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│ A1 │ │ A2 │
├─────────┤ ├─────────┤
│ A3 │ │ A4 │
├─────────┤ ├─────────┤
│ A5 │ │ A6 │
├─────────┤ ├─────────┤
│ A7 │ │ A8 │
├─────────┤ ├─────────┤
│ │ │ │
│ free │ │ free │
│ │ │ │
└─────────┘ └─────────┘
Disk 0 Disk 1
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优点
- 成本低：不需要额外的磁盘用于冗余备份，因此成本较低
- 高性能数据条带化和并行读写操作，提供更快的数据传输速度
缺点
- 缺乏冗余：如果任何一个驱动器发生故障，所有数据都可能丢失
- 可靠性低：任何一个驱动器发生故障，整个阵列的可用性将受到影响
RAID 1
使用数据镜像（mirroring）的方式将数据完全复制到两个或多个磁盘驱动器上。当写入数据时，数据同时写入所有驱动器，从而实现数据的冗余备份。
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| RAID 1（镜像）
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┌────┤ RAID 1 ├────┐
│ └────────┘ │
│ │
│ │
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│ A1 │ │ A1 │
├─────────┤ ├─────────┤
│ A2 │ │ A2 │
├─────────┤ ├─────────┤
│ A3 │ │ A3 │
├─────────┤ ├─────────┤
│ A4 │ │ A4 │
├─────────┤ ├─────────┤
│ │ │ │
│ free │ │ free │
│ │ │ │
└─────────┘ └─────────┘
Disk 0 Disk 1
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优点
- 提供冗余备份
- 高可用：即使一个驱动器发生故障，系统仍然可以从其他驱动器中读取数据
- 读取性能提升：通过并行读取数据的方式，加快数据访问速度
缺点
- 成本增加
- 写入性能略低：由于数据需要同时写入多个驱动器，相对于单个驱动器的写入性能，其写入性能可能略低
RAID 5
使用数据条带化（striping）的方式将数据分散存储在多个磁盘驱动器上，并通过分布式奇偶校验实现数据的冗余备份。如果其中一个驱动器发生故障，系统可以通过重新计算奇偶校验信息来恢复丢失的数据。这种方式可以同时提供性能增强和数据冗余。
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| RAID 5 (Distributed Parity)
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┌───────────────┤ RAID 5 ├───────────────┬───────────────────┐
│ └───┬────┘ │ │
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│ │ │ │
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│ A1 │ │ A2 │ │ A3 │ │ Ap │
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│ B1 │ │ B2 │ │ Bp │ │ B3 │
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│ C1 │ │ Cp │ │ C2 │ │ C3 │
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│ Dp │ │ D1 │ │ D2 │ │ D3 │
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│ │ │ │ │ │ │ │
│ free │ │ free │ │ free │ │ free │
│ │ │ │ │ │ │ │
└─────────┘ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘
Disk 0 Disk 1 Disk 2 Disk 3
p = Parity Block
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优点
缺点
- 写入性能：写入数据时需要重新计算奇偶校验信息，相对于读取操作，RAID 5的写入性能较低。
RAID 10
使用条带化（striping）的方式将数据分散存储在多个磁盘驱动器上，并通过镜像（mirroring）实现数据的冗余备份。(RAID0 + RAID1)
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| RAID 10 (Mirroring + Striping)
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│ RAID 10 │
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┌──────────┤ RAID 0 ├──────────┐
│ └─────────┘ │
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┌────┤ RAID 1 ├────┐ ┌────┤ RAID 1 ├────┐
│ └─────────┘ │ │ └─────────┘ │
│ │ │ │
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│ A1 │ │ A1 ││ A2 │ │ A2 │
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│ A3 │ │ A3 ││ A4 │ │ A4 │
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│ A5 │ │ A5 ││ A6 │ │ A6 │
├─────────┤ ├─────────┤├─────────┤ ├─────────┤
│ A7 │ │ A7 ││ A8 │ │ A8 │
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│ │ │ ││ │ │ │
│ free │ │ free ││ free │ │ free │
│ │ │ ││ │ │ │
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Disk 0 Disk 1 Disk 2 Disk 3
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优点
缺点
- 高成本
- 空间利用率低：有效的存储容量只等于所有驱动器中一半的容量
如何选择RAID
- 需要更高级别的容错能 -> RAID 10
- 压缩成本 -> RAID 0
- 需要高读写性能和较低的响应时间 -> RAID 0 / RAID 10
硬件 RAID
硬件RAID控制器是一种独立的设备，具有自己的处理器和缓存，用于执行RAID级别的计算和管理。它通过降低主机系统的负担，提供更高的性能和更好的数据保护。
通常安装在服务器主板上，不同硬件厂商的RAID配置方式有些许区别
