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发信人: ayangtse (爱上翠柏的下雨天), 信区: Hardware
标 题: 深入了解RAID
发信站: 荔园晨风BBS站 (Sun Apr 14 10:48:50 2002), 转信
RAID是由美国加州大学伯克利分校的D.A. Patterson教授在1988年提出的。RAID是
Redundent Array of Inexpensive Disks的缩写，直译为“廉价冗余磁盘阵列”，
也简称为“磁盘阵列”。后来RAID中的字母I被改作了Independent，RAID就成了“
独立冗余磁盘阵列”，但这只是名称的变化，实质性的内容并没有改变。可以把
RAID理解成一种使用磁盘驱动器的方法，它将一组磁盘驱动器用某种逻辑方式联系
起来，作为逻辑上的一个磁盘驱动器来使用。一般情况下，组成的逻辑磁盘驱动器
的容量要小于各个磁盘驱动器容量的总和。RAID的具体实现可以靠硬件也可以靠软
件，Windows NT操作系统就提供软件RAID功能。RAID一般是在SCSI磁盘驱动器上实
现的，因为IDE磁盘驱动器的性能发挥受限于IDE接口(IDE只能接两个磁盘驱动器，
传输速率最高1.5MBps)。IDE通道最多只能接4个磁盘驱动器，在同一时刻只能有一
个磁盘驱动器能够传输数据，而且IDE通道上一般还接有光驱，光驱引起的延迟会
严重影响系统速度。SCSI适配器保证每个SCSI通道随时都是畅通的，在同一时刻每
个SCSI磁盘驱动器都能自由地向主机传送数据，不会出现像IDE磁盘驱动器争用设
备通道的现象。
RAID的优点
1.成本低，功耗小，传输速率高。在RAID中，可以让很多磁盘驱动器同时传输
数据，而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器，所以使用RAID可以达到单
个的磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率。这也是RAID最初想要解决的问题
。因为当时CPU的速度增长很快，而磁盘驱动器的数据传输速率无法大幅提高，所
以需要有一种方案解决二者之间的矛盾。RAID最后成功了。
2.可以提供容错功能。这是使用RAID的第二个原因，因为普通磁盘驱动器无法
提供容错功能，如果不包括写在磁盘上的CRC(循环冗余校验)码的话。RAID和容错
是建立在每个磁盘驱动器的硬件容错功能之上的，所以它提供更高的安全性。
3.RAID比起传统的大直径磁盘驱动器来，在同样的容量下，价格要低许多。
RAID的分级
1.RAID0级，无冗余无校验的磁盘阵列。数据同时分布在各个磁盘驱动器上，
没有容错能力，读写速度在RAID中最快，但因为任何一个磁盘驱动器损坏都会使整
个RAID系统失效，所以安全系数反倒比单个的磁盘驱动器还要低。一般用在对数据
安全要求不高，但对速度要求很高的场合。
2.RAID1级，镜象磁盘阵列。每一个磁盘驱动器都有一个镜像磁盘驱动器，镜
像磁盘驱动器随时保持与原磁盘驱动器的内容一致。RAID1具有最高的安全性，但
只有一半的磁盘空间被用来存储数据。主要用在对数据安全性要求很高，而且要求
能够快速恢复被损坏的数据的场合。
3.RAID2级，纠错海明码磁盘阵列。磁盘驱动器组中的第一个、第二个、第四
个……第2n个磁盘驱动器是专门的校验盘，用于校验和纠错，例如七个磁盘驱动器
的RAID2，第一、二、四个磁盘驱动器是纠错盘，其余的用于存放数据。使用的磁
盘驱动器越多，校验盘在其中占的百分比越少。RAID2对大数据量的输入输出有很
高的性能，但少量数据的输入输出时性能不好。RAID2很少实际使用。
4.RAID3和RAID4，奇校验或偶校验的磁盘阵列。不论有多少数据盘，均使用一
个校验盘，采用奇偶校验的方法检查错误。任何一个单独的磁盘驱动器损坏都可以
恢复。RAID3和RAID4的数据读取速度很快，但写数据时要计算校验位的值以写入校
验盘，速度有所下降。RAID3和RAID4的使用也不多。
5.RAID5级，无独立校验盘的奇偶校验磁盘阵列。同样采用奇偶校验来检查错
误，但没有独立的校验盘，校验信息分布在各个磁盘驱动器上。RAID5对大小数据
量的读写都有很好的性能，被广泛地应用。
从RAID1到RAID5的几种方案中，不论何时有磁盘损坏，都可以随时拔出损坏的
磁盘再插入好的磁盘(需要硬件上的热插拔支持)，数据不会受损，失效盘的内容可
以很快地重建，重建的工作也由RAID硬件或RAID软件来完成。但RAID0不提供错误
校验功能，所以有人说它不能算作是RAID，其实这也是RAID0为什么被称为0级
RAID的原因——0本身就代表“没有”。
RAID的应用
当前的PC机，整个系统的速度瓶颈主要是硬盘。虽然不断有Ultra DMA33、
DMA66、DMA100等快速的标准推出，但收效不大。在PC中，磁盘速度慢一些并不是
太严重的事情。但在服务器中，这是不允许的，服务器必须能响应来自四面八方的
服务请求，这些请求大多与磁盘上的数据有关，所以服务器的磁盘子系统必须要有
很高的输入输出速率。为了数据的安全，还要有一定的容错功能。RAID提供了这些
功能，所以RAID被广泛地应用在服务器体系中。
RAID提供的容错功能是自动实现的(由RAID硬件或是RAID软件来做)。它对应用
程序是透明的，即无需应用程序为容错做半点工作。要得到最高的安全性和最快的
恢复速度，可以使用RAID1(镜像)；要在容量、容错和性能上取折衷可以使用
RAID5。在大多数数据库服务器中，操作系统和数据库管理系统所在的磁盘驱动器
是RAID1，数据库的数据文件则是存放于RAID5的磁盘驱动器上。
有时我们看某些名牌服务器的配置单，发现其CPU并不是很快，内存也算不上
是很大，显卡更不是最好，但价格绝对不菲。是不是服务器系统都是暴利产品呢？
当然不是。服务器的配置与一般的家用PC的着重点不在一处。除去更高的稳定性外
，冗余与容错是一大特点，如双电源、带电池备份的磁盘高速缓冲器、热插拔硬盘
、热插拔PCI插槽等。另一个特点就是巨大的磁盘吞吐量。这主要归功于RAID。举
一个例子来说，一台使用了SCSI RAID的奔腾166与一台IDE硬盘的PⅢCopermine
800都用做文件服务器，奔腾166会比PⅢ的事务处理能力高上几十倍甚至上百倍，
因为PⅢ处理器的运算能力根本用不上，反倒是奔腾166的RAID起了作用。
RAID现在主要应用在服务器，但就像任何高端技术一样，RAID也在向PC机上转
移。也许所有的PC机都用上了SCSI磁盘驱动器的RAID的那一天，才是PC机真正的“
出头之日”。
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