raid的种类、特点、区别

2025-10-21 20:44:28

简介

RAID 是英文 Redundant Array of Independent Disk 的首字母缩写，中文意思是：独立磁盘冗余阵列。通俗的讲就是把多块硬盘组成一个独立的磁盘阵列进行管理。

RAID 白皮书上的解释：RAID（独立冗余磁盘阵列）是一项能提升外部存储解决方案性能的简单技术。它能让您根据自己的需要选择最佳的设备使

用方式。简单地说，RAID 技术可以将一个硬盘上的任务分散或复制到多个（少则两个）磁盘上，借此来提高性能或建立数

据冗余以防驱动器发生故障。您可以通过设定设备的 RAID 模式来决定设备以何种方式处理数据。

RAID 的实现方式分类

RAID 可以按照硬盘数量和组织方式不同分为不同类型的 RAID 实现。

常见的有： RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 01、RAID 10

不常见的有：RAID 2、RAID 3、RAID 4、RAID 7、RAID 50、RAID 53

优缺点：

RAID-0：

读、写性能提升

可用空间：N*min(S1,S2,...)

无容错能力

最少磁盘数：2, 2+

特点：

优点：读、写性能提升，不存在校验，不会占太多CPU资源，设计、使用和配置比较简单；

缺点：无冗错能力，不能用于对数据安全性要求高的环境；

可用空间：N (硬盘个数) *min （s1,s2...取决于最小的硬盘空间）

适用领域：视频生成和编辑、图形编辑，其它需要大的传输宽带的操作

RAID-1：

读性能提升、写性能略有下降

可用空间：1*min(S1,S2,...)

有冗余能力

最少磁盘数：2, 2N

特点：

磁盘数：最低2个，2n个，n大于等于1

优点：

读性能提升、写性能略有下降，具有100%数据冗余，提供最高的数据安全保障，理论上可实现2倍的读取效率设计和使用较简单；

缺点：

开销大，空间利用率只有50%，在写性能方面提升不大；

有冗余能力

可用空间：1*min (s1,s2...由最小硬盘的空间决定)

适用领域：财务、金融等高可用、高安全的数据存储环境

RAID-2：

采用校验冗余

把数据分散为位或块，加入汉明码，间隔写入到磁盘阵列的每个磁盘中在成员磁盘上的地址都一样

采用并行存取的方式

花费大、成本昂贵

RAID-3：

数据块被分成更小的块，并行传输到各个成员磁盘上，同时计算xor校验数据存放到专用的校验磁盘上；

xor算法：（异或）

相同为假、不同为真

特点：

磁盘数：最低3个

优点：

读写性能都较好，当磁盘损坏时，对整体吞吐量影响较小，减少了开销；

缺点：

控制器设计复杂，采用并行的存取方式，主轴同步时吞吐量没有提高，校验磁盘的写性能有瓶颈；

适用领域：

视频生成和图形、视频编辑等；需要高吞吐量的应用环境；

RAID-4：

多块数据盘异或运算值存于专用校验盘

校验存储在固定磁盘

最少需要3块硬盘；

数据交叉存储在2块硬盘中，再由第3块硬盘存储数据的校验码；

校验码是由2块硬盘中的chunk块按位进行异或运算后而得的值；

其中1块硬盘坏了不影响文件数据读写操作，数据还可以恢复，但就是有些慢；即使坏了1块硬盘仍然继续在线工作时，称为降级模式，此时数据没有保障，风险较大；所以要马上用新硬盘替换坏硬盘，暂定业务，用2块可用盘进行计算，按位校验恢复数据到新硬盘即可，当所有数据都恢复到新硬盘后，就能继续正常工作了；但是万一在恢复过程中也是有风险的；

RAID4还有一个固有缺点：用单块盘作为存放校验码，无论前面哪块盘访问数据，校验盘都得被访问；即集中存放校验码的校验盘访问压力过大，很容易造成性能瓶颈；所以，尽早发现坏盘损坏，就能尽早更换；可以在接1块新硬盘当做空闲备用盘。

异或运算，存储校验码：

例如：1101,0110按位校验，校验码为：1011

RAID-5：

读、写性能提升

可用空间：(N-1)*min(S1,S2,...)

有容错能力：允许最多1块磁盘损坏

最少磁盘数：3, 3+

校验有序的存储在不同磁盘

采用独立存取的阵列方式，校验信息被均匀的分散到阵列的各个磁盘上；

相对于RAID-4把校验码存放在一块硬盘上，而RAID-5是将3块盘循环轮流作存放校验码。左对称即校验码存放各盘的顺序是先在前2块盘存数据，第3块盘存校验码，依次类推，右对称相反。

特点：

磁盘数：最低3个

优点：

读性能较高，中等的写特性，校验信息的分布方式存取，避免出现写操作的瓶颈；

缺点：

控制器设计复杂，磁盘重建的过程比较复杂；

可用空间：（N-1）*min（S1，S2，...其中的最小空间）

有容错能力：1块磁盘

适用领域：文件服务器、email服务器、web服务器等环境，数据库应用；

RAID-6：

读、写性能提升

可用空间：(N-2)*min(S1,S2,...)

有容错能力：允许最多2块磁盘损坏

最少磁盘数：4, 4+

有两个校验

组合不同级别的RAID

组合不同级别的RAID的目的

从RAID0到RAID6，不同级别的RAID在性能、冗余、价格等方面做了不同程度的折中；

重点介绍：

RAID-10、RAID-01、RAID-50

RAID-10：

读、写性能提升

可用空间：N*min(S1,S2,...)/2

有容错能力：每组镜像最多只能坏一块

最少磁盘数：4, 4+

先使用RAID 1连接两块磁盘，在使用RAID 0连接4块磁盘

特点：

磁盘数：最低4个，2n个，n大于等于2；

优点：

读性能很高，写性能比较好，数据安全性好，允许同时有N个磁盘失效；

缺点：

利用率只有50%，开销大；

可用空间：N*min（S1，S2，...其中最小空间）/2；

有容错能力：每组镜像最多只能坏一块；

适用领域：多用于要求高可用性和高安全性的数据库应用；

RAID-01：

多块磁盘先实现RAID0,再组合成RAID1

同RAID 10 ，只不过是先采用RAID 0

先分成两组做成RAID-0，再把组成的RAID-0做成RAID-1；不符合常用方法，每一组有一块坏的硬盘可能性大；

RAID-50：

多块磁盘先实现RAID5,再组合成RAID0

是RAID5和RAID0的结合，先实现RAID5，再条带化；（先做RAID-5在做RAID-0，最少6块盘，每组允许坏1块盘，空间利用率灵活）、RAID7（某家公司的私有技术，实际是文件服务器）

特点：

磁盘数：最低6个；

优点：

比RAID5有更好的读性能，比相同容量的RAID5重建时间更短，可以容许N个磁盘同时失效；

缺点：

设计复杂，比较难实现；同一个RAID5组内的两个磁盘失效会导致整个阵列失效；

适用领域：大型数据库服务器、应用服务器、文件服务器等应用；

JBOD：Just a Bunch Of Disks

功能：将多块磁盘的空间合并一个大的连续空间使用

可用空间：sum(S1,S2,...)

RAID7

可以理解为一个独立存储计算机，自身带有操作系统和管理工具，可以独立运行，理论上性能最高的RAID模式

常用级别：

RAID-0, RAID-1, RAID-5, RAID-10, RAID-50, JBOD

常用RAID级别的比较：RAID-0，RAID-1，RAID-5，RAID-10，RAID-50，JBOD

RAID-0性能最好；

RAID-1冗余度最高；

相同可用容量下，RAID-1和RAID-10开销最高；

软件RAID和硬件RAID

软件RAID：功能都依赖于主机cpu完成，没有第三方的控制处理器和I/O芯片；

硬件RAID：有专门的RAID控制处理器和I/O处理芯片来处理RAID任务，不需占用主机cpu资源；

区别：

RAID 0：如果你有n块磁盘，原来只能同时写一块磁盘，写满了再下一块，做了RAID 0之后，n块可以同时写，速度提升很快，但由于没有备份，可靠性很差。n最少为2

RAID 1：正因为RAID 0太不可靠，所以衍生出了RAID 1。如果你有n块磁盘，把其中n/2块磁盘作为镜像磁盘，在往其中一块磁盘写入数据时，也同时往另一块写数据。坏了其中一块时，镜像磁盘自动顶上，可靠性最佳，但空间利用率太低。n最少为2

RAID 3：为了说明白RAID 5，先说RAID 3.RAID 3是若你有n块盘，其中1块盘作为校验盘，剩余n-1块盘相当于作RAID 0同时读写，当其中一块盘坏掉时，可以通过校验码还原出坏掉盘的原始数据。这个校验方式比较特别，奇偶检验，1 XOR 0 XOR 1=0，0 XOR 1 XOR 0=1，最后的数据时校验数据，当中间缺了一个数据时，可以通过其他盘的数据和校验数据推算出来。但是这有个问题，由于n-1块盘做了RAID 0，每一次读写都要牵动所有盘来为它服务，而且万一校验盘坏掉就完蛋了。最多允许坏一块盘。n最少为3.

RAID 5：在RAID 3的基础上有所区别，同样是相当于是1块盘的大小作为校验盘，n-1块盘的大小作为数据盘，但校验码分布在各个磁盘中，不是单独的一块磁盘，也就是分布式校验盘，这样做好处多多。最多坏一块盘。n最少为3

RAID 6：在RAID 5的基础上，又增加了一种校验码，和解方程似的，一种校验码一个方程，最多有两个未知数，也就是最多坏两块盘