最全RAID（ RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 10 ······）以及它们的优缺点以及原理解析

2024-06-20 服务器 0

最小要求硬盘数：2 块
特点：
- 1、将数据段分割成相同大小的数据块，每块数据写入磁盘阵列上的不同磁盘的方法。
- 2、两块硬盘的读写速度和容量都可以叠加。
缺点：一块硬盘损坏整个阵列都无法读取。
性能：12 块硬盘的情况下，可以提供 12 块硬盘叠加的连续读取和写入性能以及 12 块硬盘叠加的容量。

最小要求硬盘数：3 块。
特点：
- 1、使用汉明码在磁盘的二进制位级别进行纠错，对应的汉明码放置在对应序号的磁盘上（PS. 汉明码一般在 $2^n$ 块磁盘上， $n \in N$ （自然数 { 0，1，······ } ））
缺点：容量损失较大，该技术为早期 RAID 技术，现已被更高级别的 RAID 技术所取代
性能：12 块硬盘的情况下，可以提供 8 块硬盘叠加的读取和写入性能以及 8 块硬盘的容量。

最小要求硬盘数：3 块。
特点：
- 1、字节级条带化，也就是使用异或进行奇偶校验的最小单位是字节，而不是磁盘上的块。
- 2、磁盘必须同步旋转才能获得数据。
- 3、每次修改数据以后都要更新存储校验码磁盘，导致校验码磁盘的读写是最为频繁的，也导致校验码磁盘损坏概率变高。
- 4、只有 N - 1 块硬盘上存有数据，另外一块硬盘专门存储的是数据的异或信息，丢失一块硬盘的时候，可以通过异或运算计算出损坏的硬盘上存储的数据是多少。
- 5、最多容忍一块硬盘失效，如果超过一块硬盘失效，磁盘阵列不能保证数据完整性。
缺点：一旦一块硬盘失效，整个磁盘阵列的性能会变得非常差，读取数据需要占用大量的CPU资源进行异或运算来计算数据。
性能：顺序读写性能很好，随机读写性能很差（因为随机读写的目标是硬盘上的块，而不是字节）。12 块硬盘的情况下，可以提供 11 块硬盘叠加的连续读取和写入性能和 11 块硬盘的容量。

最小要求硬盘数：3 块。
特点：（与 RAID 3 十分相似，只不过条带化的单位变成了块）
- 1、块级条带化，也就是使用异或进行奇偶校验的最小单位是磁盘的最小存储单位 块。
- 2、磁盘必须同步旋转才能获得数据。
- 3、每次修改数据以后都要更新存储校验码磁盘，导致校验码磁盘的读写是最为频繁的，也导致校验码磁盘损坏概率变高。
- 4、只有 N - 1 块硬盘上存有数据，另外一块硬盘专门存储的是数据的异或信息，丢失一块硬盘的时候，可以通过异或运算计算出损坏的硬盘上存储的数据是多少。
- 5、最多容忍一块硬盘失效，如果超过一块硬盘失效，磁盘阵列不能保证数据完整性。
缺点：一旦一块硬盘失效，整个磁盘阵列的性能会变得非常差，读取数据需要占用大量的CPU资源进行异或运算来计算数据。
性能：顺序读写和随机读取性能很好，随机写入性能很差（因为写入时需要向校验盘写入校验数据，相当与需要多块硬盘一起向同一位置进行随机写入）。12 块硬盘的情况下，可以提供 11 块硬盘叠加的连续读取和写入性能和 11 块硬盘的容量。

最小要求硬盘数：3 块。
特点：
- 1、块级条带化，也就是使用异或进行奇偶校验的最小单位不是字节，而是磁盘上的块。
- 2、分散存放校验码，使 RAID 3、4 中校验码磁盘较大的压力被平均分摊到磁盘组的每一个磁盘上。
- 3、只有 N - 1 块硬盘上存有数据，数据的异或信息分散存储在硬盘组的各个硬盘中，丢失一块硬盘的时候，可以通过异或运算计算出损坏的硬盘上存储的数据是多少。
- 4、最多容忍一块硬盘失效，如果超过一块硬盘失效，数据不能保证完整。
缺点：一旦一块硬盘失效，整个磁盘阵列的性能会变得非常差，读取数据需要占用大量的CPU资源进行异或运算来计算数据。
性能：与 RAID 4 类似，顺序读写和随机读取性能很好，随机写入性能很差。12 块硬盘的情况下，可以提供 11 块硬盘叠加的连续读取和写入性能和 11 块硬盘的容量。

最小要求硬盘数：4 块。
特点：
- 1、与 RAID 5 一样，使用块级条带化。
- 2、在 RAID 5 的基础上，将奇偶校验位数修改为 2 位，这样最多可以容忍两块硬盘失效。
缺点：
- 1、一旦一块硬盘失效，整个磁盘阵列的性能会变得非常差，读取数据需要占用大量的CPU资源进行异或运算来计算数据。
- 2、这种 RAID 控制器设计起来十分复杂，因为需要为每个数据块计算两个奇偶校验。
性能：与 RAID 4、5 类似，顺序读写和随机读取性能很好，随机写入性能很差。12 块硬盘的情况下，可以提供 10 块硬盘叠加的连续读取和写入性能和 10 块硬盘的容量。