那么今天呢，我們就談一談什么是RAID，而RAID又該怎么用。

本篇小科普分為以下內(nèi)容：

1、什么是RAID

2、RAID都有哪些類型(上)

a) RAID0

b)RAID1

c)RAID01/10

3、熱備份與冷備份(Hot Spare / Cold Spare)

------以下是今天推送內(nèi)容------

4、RAID都有哪些類型(下)

a)RAID5

b)RAID50

c) RAID6

5、軟件RAID與硬件RAID

6、我該怎么用RAID

RAID都有哪些類型(下)

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昨天給大家介紹的都是簡單的RAID，即除了條帶化存儲(RAID0)，就是鏡像存儲(RAID1)，要么就是這兩個(gè)搞搞在一起……今天呢，我們就來一些進(jìn)階的內(nèi)容，也就是有著冗余容錯(cuò)算法支撐的RAID類型。下面就一起來看看吧!

RAID5(奇偶校驗(yàn)存儲)

在談RAID5之前，我們要先來講一下什么是奇偶校驗(yàn)。而在講奇偶校驗(yàn)之前呢，我們又要講一下什么是“異或”操作

希望這個(gè)邏輯鏈條沒有把大家弄糊涂哈……

在計(jì)算機(jī)中，用晶體管能實(shí)現(xiàn)的操作并不是人類世界中我們所認(rèn)知的“加”“減”“乘”“除”，而是二進(jìn)制的0和1的“交響”。那么“異或“操作呢，就是二進(jìn)制世界中的一種操作。它的法則只有八個(gè)字：”相同為0，相異為1“。如下表：

這里的A與B值就代表了兩個(gè)位，從中可以發(fā)現(xiàn)，A與B一樣時(shí)，異或結(jié)果為0，A與B不一樣時(shí)，異或結(jié)果就是1，而且知道異或結(jié)果和A與B中的任何一個(gè)數(shù)值，就可以反推出另一個(gè)數(shù)值。比如A為1，異或結(jié)果為1，那么B肯定為0，如果異或結(jié)果為0，那么B肯定為1。這就是異或編碼與校驗(yàn)的基本原理。

知道了異或操作，我們就可以拿它來做點(diǎn)事情了。想一個(gè)問題，如果我想知道一個(gè)01串中有奇數(shù)還是偶數(shù)個(gè)1，可以怎么做?對的，就是用異或。將這個(gè)01串每一位異或，如果最終答案是1，那么這個(gè)01串中就有奇數(shù)個(gè)1;如果最終是0，則意味著有偶數(shù)個(gè)1。那么這個(gè)最終結(jié)果呢，就是奇偶校驗(yàn)的值。大家可以自己手動(dòng)計(jì)算一下試試，礙于篇幅這里就不再做正確性證明了。

于是RAID5的算法描述如下：P = D1 xor D2 xor D3 xor … xor Dn(D1-Dn為數(shù)據(jù)，P為奇偶校驗(yàn)值，xor為異或運(yùn)算)。因此，RAID5陣列需要n塊硬盤存儲數(shù)據(jù)(D1-Dn)，再多一塊盤來存儲校驗(yàn)數(shù)據(jù)P，總計(jì)需要n+1塊硬盤。

同樣，當(dāng)RAID5中任何一塊硬盤壞掉，可以通過對剩余硬盤的數(shù)據(jù)做XOR異或操作來得知損壞硬盤中的數(shù)據(jù)。因此，RAID5具有壞掉一塊硬盤的冗余容錯(cuò)能力。

總結(jié)一下呢，就是RAID5的空間利用率為(n-1)/n，容錯(cuò)率為1/n。由于XOR異或操作最少需要兩個(gè)操作數(shù)，因此RAID5至少需要3個(gè)硬盤。在浪費(fèi)一半存儲容量來提供數(shù)據(jù)保護(hù)的RAID10方案面前，RAID5可謂是性價(jià)比大大增加。因?yàn)椴还苣阌卸嗌賶K盤，只需要拿出1塊來存放冗余數(shù)據(jù)即可，剩下的都可以利用起來。當(dāng)然，壞處就是你只能壞一塊盤，一旦在降級狀態(tài)下的重建過程中壞掉第二塊盤，你的所有數(shù)據(jù)就駕鶴西去了。

值得注意的是，RAID5的讀取性能非常優(yōu)秀，接近于RAID0，理論上可以達(dá)到單塊硬盤的n-1倍;但是在降級狀態(tài)下，因?yàn)樽x取每一位數(shù)據(jù)都要進(jìn)行異或運(yùn)算，速度將會(huì)大大降低。而由于每次寫入數(shù)據(jù)都要進(jìn)行異或運(yùn)算，寫入性能可謂是慘不忍睹。

RAID50

相信看完了昨天的RAID10之后，大家也能對RAID50猜個(gè)八九不離十了吧~對的，RAID10是用2塊硬盤組RAID1，之后再組RAID0;而RAID50就是用3塊硬盤組成RAID5陣列，之后再用多個(gè)RAID5陣列組成RAID0。如圖所示：

看完圖，想必大家已經(jīng)能看出來，RAID50的限制是最少6塊硬盤，同時(shí)硬盤的數(shù)量要是3的倍數(shù)。而它的空間利用率達(dá)到了2/3，容錯(cuò)率也達(dá)到了1/3，可謂是比較平衡的一種大量硬盤存儲的解決方案了。畢竟如果硬盤數(shù)量多，你做RAID5要求只能壞一塊硬盤，還是太苛刻了不是嘛。

RAID6

***一種RAID方案呢，我們介紹一下RAID6。首先來看RAID6的各種參數(shù)：需要至少4塊硬盤，其中有2塊存儲冗余數(shù)據(jù)(比RAID5多了一塊);同時(shí)允許最多2塊硬盤壞掉。也就是說，RAID6的空間利用率為(n-2)/n，容錯(cuò)率為2/n。那么它是如何實(shí)現(xiàn)的呢?

首先，我們將這兩塊盤設(shè)為P與Q;P的校驗(yàn)值與RAID5的算法是一樣的，就是存儲XOR異或數(shù)據(jù);但是Q采用的就不是這個(gè)算法了，畢竟如果一樣的話就沒有意義了?；驹硎嵌淮畏匠探M的求解，也就是aX+bY=c，dX+eY=f，而c和f就分別對應(yīng)著P與Q存儲的校驗(yàn)值。但是普通的乘法會(huì)導(dǎo)致校驗(yàn)容量的累加，所以它采用了基于伽羅華域的乘除法，具體理論需參考群、環(huán)、域、有限域等數(shù)學(xué)理論，這里我們就不再細(xì)說了。

而RAID6的具體性能呢，首先讀取性能與RAID5相似，理論上依然是不降級的情況下是單塊硬盤的n-2倍，較為優(yōu)秀;而寫入性能由于加入了基于伽羅華域的乘除法，計(jì)算相比XOR異或計(jì)算更為復(fù)雜，因此比起RAID5來說更是慢上加慢。

RAID類型的科普到這里就結(jié)束了，希望這眾多的RAID類型沒有將大家繞暈……需要注意的是，不管是哪種類型的RAID，陣列內(nèi)的所有磁盤都需要相同的容量。如果你用不同容量的磁盤做RAID，那么會(huì)以容量小的那個(gè)為基準(zhǔn)，這樣可是很浪費(fèi)的哦!不過，群暉為我們提供了一種不同容量硬盤組RAID的方案，我們之后會(huì)在講解NAS的視頻中為大家進(jìn)行科普，還請大家耐心等待我們的視頻呦!

同時(shí)，群暉還提供了一個(gè)非常實(shí)用的小工具，專門用來計(jì)算RAID的容量。只需兩步就可以計(jì)算出你想要的RAID類型的最終可用空間啦，大家可以戳文章底下的原文鏈接，去試試呦!

軟件RAID與硬件RAID

讀到這里大家可能發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題：既然RAID5、RAID6的寫性能如此不堪，那么怎么還會(huì)成為各大公司大數(shù)據(jù)存放的最常用解決方案之一呢?別急，這時(shí)硬件RAID就派上用場了。接下來我們就一起了解一下吧。

含義

首先，我們先來了解一下相對簡單的軟件RAID。軟件RAID，顧名思義就是用軟件實(shí)現(xiàn)的RAID，陣列信息等除了在硬盤上保存一份外，剩余的是存儲在操作系統(tǒng)里的。以Win10為例，在Win10的專業(yè)版中(家庭版不提供此功能)，Win+X調(diào)出菜單中的磁盤管理就提供了軟RAID的功能。

其中，帶區(qū)卷就是我們所說的RAID0，鏡像卷就是我們所說的RAID1，而RAID-5卷……不用我多說了吧。不過需要注意的是，RAID-5卷只有在Server版的Windows中才提供，也就是Win2003，Win2008 / Win2008R2以及Win2012中才可以使用，普通的Win7、Win8.1以及Win10是不能用RAID-5卷的。

知道了軟RAID，那什么是硬件RAID呢?相比較而言，硬件RAID就是有專門的RAID擴(kuò)展卡插在主板上，然后向外提供SATA / SAS接口。它可以替代主板南橋提供的SATA接口，通過安裝專門的驅(qū)動(dòng)來支持掛載在卡上的硬盤。同樣，磁盤的陣列信息除了在硬盤上保存一份外，另一份就保存在硬件RAID卡里，而不是操作系統(tǒng)里了。

差別

那么知道了什么是軟硬RAID，它們倆差別在哪呢?別急，我們慢慢分析。在RAID0、RAID1以及RAID10中，軟硬RAID差別不大，甚至硬RAID控制器的吞吐量不如X86的系統(tǒng)，從而性能甚至略輸軟RAID。而在需要大量計(jì)算的RAID5、RAID6上，硬件RAID將完勝軟件RAID。這是為什么呢?

首先，硬件RAID卡擁有自己的處理器，而這塊小處理器是專門進(jìn)行XOR異或操作的(或是RAID6的校驗(yàn)，這要看硬件RAID卡支持的RAID種類)，因此比起我們的X86 CPU來說甚至還要快，同時(shí)不占用你的系統(tǒng)資源。也就是硬件RAID卡將需要大量計(jì)算的XOR操作或是RAID6的校驗(yàn)操作移至自己的小處理器內(nèi)，解放了我們的CPU性能。

其次呢，是最重要的一點(diǎn)，就是硬件RAID控制器擁有自己的緩存，而且有電池或者SLC的SSD來對緩存進(jìn)行保護(hù)。這相當(dāng)于給你的臺式機(jī)內(nèi)存加裝電池，或者類似Win7的關(guān)機(jī)休眠功能，關(guān)機(jī)后，內(nèi)存仍可以得到供電。重新開機(jī)后，打開的程序都還在。

因此硬件RAID控制器可以把上述RAID5頻繁讀寫操作往緩存里面塞，主要針對不連續(xù)磁盤塊的寫操作和以及校驗(yàn)操作，如果夠大的話，會(huì)預(yù)讀一部分校驗(yàn)數(shù)據(jù)到緩存里面。順序讀寫磁盤速度是可以接受的(因?yàn)榇疟P額外尋道時(shí)間少)，所以，我寫10次校驗(yàn)數(shù)據(jù)不連續(xù)的寫操作，可能都是寫到帶電池的高速緩存中。

而軟RAID呢，控制調(diào)度是操作系統(tǒng)，但是高速緩存可不是內(nèi)存哦，因?yàn)槟愕姆?wù)器內(nèi)存木有電池。所以軟RAID針對每次寫操作都會(huì)要求驅(qū)動(dòng)給一個(gè)數(shù)據(jù)寫入的確認(rèn)，軟RAID驅(qū)動(dòng)會(huì)把這個(gè)請求扔給硬盤，問它剛才寫入1，2，3，4號盤的數(shù)據(jù)是不是都寫入了?如果寫入了給一個(gè)確認(rèn)。它會(huì)等到***才執(zhí)行完的那塊硬盤給出確認(rèn)后，再回復(fù)操作系統(tǒng)說，數(shù)據(jù)寫完了。結(jié)果就是相當(dāng)于沒有內(nèi)存，因?yàn)槊看味家却疟P確認(rèn)響應(yīng)。

總結(jié)來說就是，硬件RAID可以在高速緩存中合并非連續(xù)寫和校驗(yàn)操作，成為連續(xù)的寫操作一次寫入硬盤;而軟件RAID則要確認(rèn)每一次數(shù)據(jù)和校驗(yàn)寫是否都寫入到磁盤上去了，還要額外附加一些讀操作。這樣一看，是不是高下立判了?

我該怎么用RAID

終于到了大家心心念念想看的部分了，就是RAID具體的設(shè)置步驟。軟件RAID就不再細(xì)說了，網(wǎng)上有很多教程，上一節(jié)中也給大家簡單提及了一下;我們這里就著重講解一下硬件RAID的設(shè)置方式。

注意!Intel、AMD的主板所支持的RAID并不是傳統(tǒng)意義上的硬件RAID。雖然它的陣列信息保存在主板BIOS里而非操作系統(tǒng)里，但由于它沒有專門的運(yùn)算處理器、內(nèi)存緩存以及電池，實(shí)際上校驗(yàn)信息的計(jì)算還是交給了我們的CPU。因此，極度不建議大家使用主板上自帶的RAID5，寫入性能將會(huì)讓你分分鐘懷疑人生的……當(dāng)然，RAID0 / RAID1 / RAID10還是可以嘗試的~

首先我們要在BIOS中，將磁盤模式由IDE或者AHCI改為RAID。

保存重啟之后，就可以看到具體的RAID信息，在這一屏上就可以看到當(dāng)前的RAID狀態(tài)：

此時(shí)按下Ctrl+I(注意是GHI的I不是LMN的L也不是123的1)，將進(jìn)入RAID配置環(huán)節(jié)：

接下來選擇Create就可以創(chuàng)建我們的RAID卷啦?？梢允褂梅较蜴I+回車，也可以使用1234來選擇呦。

上圖為組建RAID的基本信息，其中***選項(xiàng)為RAID磁盤取名，一般選擇默認(rèn)即可?；剀嚭筮M(jìn)入下一個(gè)選項(xiàng)，在第二個(gè)選項(xiàng)中按左右鍵可以選擇RAID0 / RAID1 / RAID10;第三個(gè)選項(xiàng)按回車進(jìn)入后，需要通過空格鍵選擇需要組建RAID的磁盤。***在選項(xiàng)Create Volume回車，并且按“Y”鍵保存。至此，你的硬盤已經(jīng)成功組建RAID啦，退出重啟即可。需要注意的是，創(chuàng)建RAID陣列所需的磁盤中的所有數(shù)據(jù)將被清空，所以大家在嘗試之前一定要備份好自己的數(shù)據(jù)哦!

以上就是RAID科普的全部內(nèi)容了，相信有不少朋友已經(jīng)被繞暈了吧?別擔(dān)心，這期推送的內(nèi)容其實(shí)并不難，實(shí)戰(zhàn)一下你就明白了。不過我們必須要先提醒大家注意數(shù)據(jù)安全哦!萬一在折騰的過程中把數(shù)據(jù)弄丟了那就得不償失了。