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RAID全攻略

計算機製造商們全面打起了提速戰。作為計算機最重要的外部存儲設備，硬盤當然也不甘落後，相繼推出速度更快的硬盤。即便如此，硬盤存儲仍然擺脫不了系統性能瓶頸的角色。不僅如此，硬盤存儲在數據安全上也是問題多多。現在人們的工作已無法擺脫計算機，這一方面使得人們的工作效率大大提高，但潛在的危險也是明擺著的：一旦硬盤的數據損壞，人們長時間的工作就可能毀於一旦。
那麼，有沒有基於現在的硬盤提升存儲性能和數據安全的技術呢？有，它就是RAID技術。
RAID是由美國加州大學伯克利分校的D.A. Patterson教授在1988年提出的。RAID是Redundent Array of Inexpensive Disks的縮寫，直譯為“廉價冗余磁盤陣列”，也簡稱為“磁盤陣列”。後來RAID中的字母I被改作了Independent，RAID就成了“獨立冗余磁盤陣列”，但這只是名稱的變化，實質性的內容並沒有改變。簡單地講，RAID技術就是利用多個硬盤的組合提供高效率及冗余的功能。
RAID 的優點
傳輸速率高。在RAID中，可以讓很多磁盤驅動器同時傳輸數據，而這些磁盤驅動器在邏輯上又是一個磁盤驅動器，所以使用RAID可以達到單個磁盤驅動器幾倍、幾十倍甚至上百倍的速率。這也是RAID最初想要解決的問題。因為當時CPU的速度增長很快，而磁盤驅動器的數據傳輸速率無法大幅提高，所以需要有一種方案解決二者之間的矛盾。RAID最後成功了。
可以提供容錯功能。這是使用RAID的第二個原因，因為普通磁盤驅動器無法提供容錯功能，如果不包括寫在磁盤上的CRC(循環冗余校驗)碼的話。RAID容錯是建立在每個磁盤驅動器的硬件容錯功能之上的，所以它提供更高的安全性。
RAID比起傳統的大直徑磁盤驅動器來，在同樣的容量下，價格要低很多。
RAID 的級別
具體實現起來，RAID的級別很多，各級別有著各自的優缺點，用戶可以根據不同的需求來選擇合適的級別。
RAID 0
RAID 0需要至少兩個硬盤，是沒有任何保護的，它只是將兩個或多個相同型號及容量的硬盤組合起來，而當系統提取數據時，它可以同時由所有硬盤（同一個陣列裡）讀出數據，速度會比一個硬盤快得多。而亦因為它沒有任何的數據保護，只要其中一隻硬盤出事，所有數據便會被破壞。所以RAID 0通常應用在一些非重要資料上，如影像擷取。磁盤陣列的總容量為各個硬盤容量之和。
RAID 1
這個級別由兩個（只有兩個）硬盤組成，亦可稱為鏡像（Mirroring）。每一個資料均會相同的寫在兩個硬盤上，鏡像就是因為兩個硬盤的內容將會一模一樣，但對於系統來說都只會見到一個硬盤。當然，資料寫入的時間可以會長一點，但讀則沒有影響，因為兩個硬盤是可以同時讀取資料的。磁盤陣列的總容量為其中一塊硬盤的容量。
RAID 2
RAID 2又叫糾錯海明碼磁盤陣列。磁盤陣列中的第一個、第二個、第四個……第2n個硬盤是專門的校驗盤，用於校驗和糾錯，例如七個硬盤的RAID 2，第一、二、四個硬盤是校驗盤，其餘的用於存放數據。使用的硬盤越多，校驗盤在其中占的百分比越少。RAID 2對大數據量的輸入輸出有很高的性能，但少量數據的輸入輸出時性能不好。RAID 2很少實際使用。
RAID 3
這個級別需要至少三個硬盤。數據會被分割成相同大小的基帶條（stripe）並存放於不同的硬盤上。其中的一個硬盤將會被指定為用來儲存校驗值，這個校驗值是RAID卡根據前面硬盤中存放的數據而運算出來，這樣當其中一個硬盤有問題時，用戶可以更換硬盤，RAID卡便會根據其他數據重構並存放在新硬盤裡。RAID 3可以提供高速數據讀取，但只針對單用戶模式；如果多人同時讀取資料，RAID 3不是理想選擇。它更適用於I/O傳輸，而不是大文件傳輸。因為提供奇偶校驗的磁盤常成為瓶頸，所以在沒有相應技術的情況下，如回寫高速緩存技術，不常使用。如果組成磁盤陣列的硬盤相同，磁盤陣列的總容量為各個硬盤容量之和減去一塊硬盤的容量。
RAID 5
這個級別也是需要至少三個硬盤。數據會分割跟RAID 3一樣，但並不會有一個特定的硬盤將來儲存校驗值，所有數據及校驗值都會分布在所有硬盤上。RAID 5消除了RAID 3在寫數據上的瓶頸，可以提供高速數據讀取並針對多用戶模式，RAID 5所提供的功能及表現是有RAID級別之中最好的。RAID 5常使用緩衝技術來降低性能的不對稱性。與RAID 3一樣，如果組成磁盤陣列的硬盤相同，磁盤陣列的總容量也為各個硬盤容量之和減去一塊硬盤的容量。RAID 5級以合理的價位提供了最佳的性能和數據安全性，因此目前它很受歡迎。
多層級別 RAID
除了以上的RAID級別外，也可以將多個RAID 級別結合成一個多層級別的RAID。在設定一個雙層級別（dual-level）的RAID時，卡的軟件（firmware）會負責將兩個或多個單層RAID組合成一個多層級別的RAID或數組。比較常見的多層級別RAID是RAID 0+1或稱 RAID 0/1 及 RAID 0+5 或稱 RAID 0/5。
RAID 的種類及應用
IDE和SCSI是計算機的兩種不同的接口，前者普遍用於PC機，後者一般用於服務器。基於這兩種接口，RAID分為兩種類型：基於IDE接口的RAID應用，稱為IDE RAID；而基於SCSI接口的RAID應用則相應稱為SCSI RAID。
以前，一提起RAID往往會聯想到SCSI硬盤，因為它的傳統接口一直使用的是SCSI，而具有SCSI接口的硬盤要比傳統的IDE硬盤昂貴得多，因此RAID技術自產生以來似乎就被定義在了高端“貴族家庭”。在較大的陣列系統中，隨著硬盤的數量增多，SCSI RAID系統的整體造價就明顯地提高。與此相反，可以看到被視為低端產品的IDE硬盤卻具有明顯的價格優勢，近年來隨著IDE接口標準的升級， IDE的傳輸速度有了明顯的提高，串行ATA又可加大IDE硬盤連接數量，於是RAID產品逐步開始滲透到了所謂低端的IDE硬盤領域。
與此同時，基於不同的架構，RAID 又可以分為:
● 軟件RAID (軟件 RAID)
● 硬件RAID (硬件 RAID)
● 外置RAID (External RAID)
軟件RAID很多情況下已經包含在系統之中，並成為其中一個功能，如 Windows、Netware及Linux。軟件RAID中的所有操作皆由中央處理器負責，所以系統資源的利用率會很高，從而使系統性能降低。軟件RAID是不需要另外添加任何硬件設備，因為它是靠你的系統—主要是中央處理器的功能—提供所有現成的資源。
硬件RAID通常是一張PCI卡，你會看到在這卡上會有處理器及內存。因為這卡上的處理器已經可以提供一切RAID所需要的資源，所以不會占用系統資源，從而令系統的表現可以大大提升。硬件RAID可以連接內置硬盤、熱插拔背板或外置存儲設備。無論連接何種硬盤，控制權都是在RAID卡上，亦即是由系統所操控。
在系統裡，硬件RAID PCI卡通常都需要安驅動程序，否則系統會拒絕支持。磁盤陣列可以在安裝系統之前或之後產生，系統會視之為一個（大型）硬盤，而它具有容錯及冗余的功能。磁盤陣列不單只可以加入一個現成的系統，它更可以支持容量擴展，方法也很簡單，只需要加入一個新的硬盤並執行一些簡單的指令，系統便可以實時利用這新加的容量。
外置式RAID也是屬於硬件RAID的一種，區別在於RAID卡不會安裝在系統裡，而是安裝在外置的存儲設備內。而這個外置的儲存設備則會連接到系統的SCSI卡上。系統沒有任何的RAID功能，因為它只有一張SCSI卡；所有的RAID功能將會移到這個外置存儲裡。好處是外置的存儲往往可以連接更多的硬盤，不會受系統機箱的大小所影響。而一些高級的技術，如雙機容錯，是需要多個服務器外連到一個外置儲存上，以提供容錯能力。
外置式RAID可以安裝任何的操作系統，因此是與操作系統無關的。為什麼呢?因為在系統裡只存在一張SCSI卡，並不是RAID卡。而對於這個系統及這張SCSI卡來說，這個外置式的RAID只是一個大型硬盤，並不是什麼特別的設備，所以這個外置式的RAID可以安裝任何的操作系統。唯一的要求就是你用的這張SCSI卡在這個操作系統要安裝驅動程序。