【linux学习笔记】RAID

发布时间：2014-09-05 13:26:44作者：知识屋

这周公司的SVN服务器挂了，从上海运到北京，noop牛和luoluo牛在修，我也跟着看，原来是RAID-5中的一个磁盘坏掉了，数据还是可以恢复过来的，我对RAID不了解，特此做下笔记：

什么是RAID

独立硬盘冗余阵列（RAID, Redundant Array of Independent Disks），旧称廉价磁盘冗余阵列（RAID, Redundant Array of Inexpensive Disks），简称硬盘阵列。其基本思想就是把多个相对便宜的硬盘组合起来，成为一个硬盘阵列组，使性能达到甚至超过一个价格昂贵、容量巨大的硬盘。根据选择的版本不同，RAID比单颗硬盘有以下一个或多个方面的好处：增强数据集成度，增强容错功能，增加处理量或容量。另外，磁盘阵列对于计算机来说，看起来就像一个单独的硬盘或逻辑存储单元。常见的有RAID-0，RAID-1，RAID-5

1.RAID-0(等量模式, stripe)：效能最佳:

RAID-0 将多个磁盘合并成一个大的磁盘，不具有冗余，并行I/O，速度最快。但是RAID 0没有冗余功能，如果一个磁盘（物理）损坏，则所有的数据都会丢失。

2.RAID-1 (映射模式, mirror)：完整备份：

两组以上的N个磁盘相互作镜像，在一些多线程操作系统中能有很好的读取速度，理论上读取速度等于硬盘数量的倍数，另外写入速度有微小的降低。只要一个磁盘正常即可维持运作，可靠性最高。RAID 1就是镜像，其原理为在主硬盘上存放数据的同时也在镜像硬盘上写一样的数据。当主硬盘（物理）损坏时，镜像硬盘则代替主硬盘的工作。因为有镜像硬盘做数据备份，所以RAID 1的数据安全性在所有的RAID级别上来说是最好的。但无论用多少磁盘做RAID 1，仅算一个磁盘的容量，是所有RAID中磁盘利用率最低的一个级别。

3.RAID-5 性能与数据备份的均衡考量：

RAID-5是一种储存性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。它使用的是Disk Striping（硬盘分区）技术。RAID 5至少需要三颗硬盘，RAID 5不是对存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后，可以利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。

如上图所示，每个循环写入时，都会有部分的同位检查码 (parity) 被记录起来，并且记录的同位检查码每次都记录在不同的磁碟，因此，任何一个磁碟损毁时都能够借由其他磁碟的检查码来重建原本磁碟内的数据。不过需要注意的是，由于有同位检查码，因此 RAID 5 的总容量会是整体磁碟数量减一颗。以上图为例，原本的 4颗磁碟只会剩下 (4-1)=3颗磁碟的容量。而且当损毁的磁碟数量大于等于2颗时，这整组 RAID 5 的数据就损毁了。因为 RAID 5 默认仅能支持一颗磁碟的损毁情况。

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update:

RAID5校验位算法原理:

P=D1 xor D2 xor D3 … xor Dn （D1,D2,D3 … Dn为数据块，P为校验，xor为异或运算），XOR(Exclusive OR)的校验原理如下表：

A值 B值Xor结果
0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 0

这里的A与B值就代表了两个位，从中可以发现，A与B一样时，XOR结果为0，A与B不一样时，XOR结果就是1，而且知道XOR结果和A与B中的任何一个数值，就可以反推出另一个数值。比如A为1，XOR结果为1，那么B肯定为0，如果XOR结果为0，那么B肯定为1。这就是XOR编码与校验的基本原理，如图所示：

图片出处：http://www.elecfans.com/baike/zhujipeijian/yingpang/20100329212286.html

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磁盘阵列的优点

1.数据安全与可靠性：指的并非资讯安全，而是当硬件 (指磁盘) 损毁时，数据是否还能够安全的救援或使用之意；
2.读写效能：例如 RAID 0 可以加强读写效能，让你的系统 I/O 部分得以改善；
3.容量：可以让多颗磁碟组合起来，故单一文件系统可以有相当大的容量。
尤其数据的可靠性与完整性更是使用 RAID 的考量重点！毕竟硬件坏掉换掉就好了，软件数据损毁那可不是闹著玩的！所以企业界为何需要大量的 RAID 来做为文件系统的硬件基准，现在您有点了解了吧？

参考：

1.http://zh.wikipedia.org/zh/RAID

2.http://vbird.dic.ksu.edu.tw/linux_basic/0420quota_2.php

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看到noop牛linux这么厉害，我得学习！

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