背景
1988年,美国加利福尼亚大学伯克利分校首次提出并定义了RAID技术的概念。RAID技术通过把多个硬盘设备组合成一个容量更大、安全性更好的磁盘阵列,并把数据切割成多个区段后分别存放在各个不同的物理硬盘设备上,然后利用分散读写技术来提升磁盘阵列整体的性能,同时把多个重要数据的副本同步到不同的物理硬盘设备上,从而起到了非常好的数据冗余备份效果。
任何事物都有它的两面性。RAID技术确实具有非常好的数据冗余备份功能,但是它也相应地提高了成本支出。就像原本我们只有一个电话本,但是为了避免遗失,我们把联系人号码信息写成了两份,自然要为此多买一个电话本,这也就相应地提升了成本支出。RAID技术的设计初衷是减少因为采购硬盘设备带来的费用支出,但是与数据本身的价值相比较,现代企业更看重的则是RAID技术所具备的冗余备份机制以及带来的硬盘吞吐量的提升。也就是说,RAID不仅降低了硬盘设备损坏后丢失数据的几率,还提升了硬盘设备的读写速度,所以它在绝大多数运营商或大中型企业中得到了广泛部署和应用。
出于成本和技术方面的考虑,需要针对不同的需求在数据可靠性及读写性能上做出权衡,制定出满足各自需求的不同方案。目前已有的RAID磁盘阵列的方案至少有十几种,、以RAID 0、RAID 1、RAID 5与RAID 10这4种最为常见。这4种方案的对比如下所示其中n代表硬盘总数。
RAID 0、1、5、10方案技术对比
RAID级别 | 最少硬盘 | 可用容量 | 读写性能 | 安全性 | 特点 | |
---|---|---|---|---|---|---|
0 | 2 | 单元格 | n | n | 低 | 追求最大容量和速度,任何一块盘损坏,数据全部异常。 |
1 | 2 | 单元格 | n/2 | n | 高 | 追求最大安全性,只要阵列组中有一块硬盘可用,数据不受影响。 |
5 | 3 | 单元格 | n-1 | n-1 | 中 | 在控制成本的前提下,追求硬盘的最大容量、速度及安全性,允许有一块硬盘异常,数据不受影响。 |
10 | 4 | 单元格 | n/2 | n/2 | 高 | 综合RAID1和RAID0的优点,追求硬盘的速度和安全性,允许有一半硬盘异常(不可同组),数据不受影响 |
RAID 0

2. RAID 1
在图的RAID 1技术示意图中可以看到,它是把两块以上的硬盘设备进行绑定,在写入数据时,是将数据同时写入到多块硬盘设备上(可以将其视为数据的镜像或备份)。当其中某一块硬盘发生故障后,一般会立即自动以热交换的方式来恢复数据的正常使用。

RAID 1技术虽然十分注重数据的安全性,但是因为是在多块硬盘设备中写入了相同的数据,因此硬盘设备的利用率得以下降。从理论上来说,图7-2所示的硬盘空间的真实可用率只有50%,由3块硬盘设备组成的RAID 1磁盘阵列的可用率只有33%左右;以此类推。而且,由于需要把数据同时写入到两块以上的硬盘设备,这无疑也在一定程度上增大了系统计算功能的负载。
那么,有没有一种RAID方案既考虑到了硬盘设备的读写速度和数据安全性,还兼顾了成本问题呢?实际上,单从数据安全和成本问题上来讲,就不可能在保持原有硬盘设备的利用率且还不增加新设备的情况下,能大幅提升数据的安全性。刘遄老师也没有必要忽悠各位读者,下面将要讲解的RAID 5技术虽然在理论上兼顾了三者(读写速度、数据安全性、成本),但实际上更像是对这三者的“相互妥协”。
3. RAID 5

4. RAID 10
顾名思义,RAID 10技术是RAID 1+RAID 0技术的一个“组合体”。如图7-4所示,RAID 10技术需要至少4块硬盘来组建,其中先分别两两制作成RAID 1磁盘阵列,以保证数据的安全性;然后再对两个RAID 1磁盘阵列实施RAID 0技术,进一步提高硬盘设备的读写速度。这样从理论上来讲,只要坏的不是同一阵列中的所有硬盘,那么最多可以损坏50%的硬盘设备而不丢失数据。由于RAID 10技术继承了RAID 0的高读写速度和RAID 1的数据安全性,在不考虑成本的情况下RAID 10的性能也超过了RAID 5,因此当前成为广泛使用的一种存储技术。
由于RAID 10是由RAID 1和RAID 0组成的,因此正确的叫法是“RAID一零”,而不是“RAID十”。

仔细查看图可以发现,RAID 10是先对信息进行分割,然后再两两一组制作镜像。也就是先将RAID 1作为最低级别的组合,然后再使用RAID 0技术将RAID 1磁盘阵列组合到一起,将它们视为“一整块”硬盘。而RAID 01则相反,它是先将硬盘分为两组,然后使用RAID 0作为最低级别的组合,再将这两组RAID 0硬盘通过RAID 1技术组合到一起。
RAID 10技术和RAID 01技术的区别非常明显。在RAID 10中,任何一块硬盘损坏都不会影响到数据安全性,其余硬盘均会正常运作。但在RAID 01中,只要有任何一块硬盘损坏,最低级别的RAID 0磁盘阵列马上会停止运作,这可能造成严重隐患。所以RAID 10远比RAID 01常见,很多主板甚至不支持RAID 01。