RAID资料

独立冗余磁盘阵列（Redundant Array of Independent Disk，RAID）是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能与数据备份能力的技术。RAID特色是N块硬盘同时读取速度加快及提供容错性（Fault Tolerant）。冗余磁盘阵列技术诞生于1987年，由美国加州大学伯克利分校提出。根据磁盘陈列的不同组合方式，可以将RAID分为不同级别。级别并不代表技术高低，选择哪一种RAID level的产品纯视用户的操作环境(operating environment)及应用而定，与级别高低没有必然关系。 目录

起源 .................................................................................................................................................. 2 概念 .................................................................................................................................................. 2 功能 .................................................................................................................................................. 2 组合 .................................................................................................................................................. 2 优点 .................................................................................................................................................. 3 术语 .................................................................................................................................................. 4 规范 .................................................................................................................................................. 5

RAID 0：无差错控制的带区组 ................................................................................................ 5 RAID 1：镜象结构 .................................................................................................................... 5 RAID2：带海明码校验 ............................................................................................................. 6 RAID3：带奇偶校验码的并行传送 ......................................................................................... 6 RAID4：带奇偶校验码的独立磁盘结构 ................................................................................. 6 RAID5：分布式奇偶校验的独立磁盘结构 ............................................................................. 6 RAID6：两种存储的奇偶校验码的磁盘结构 ......................................................................... 7 RAID7：优化的高速数据传送磁盘结构 ................................................................................. 8 RAID10/01：高可靠性与高效磁盘结构 ................................................................................. 8 RAID 50：被称为分布奇偶位阵列条带 .................................................................................. 8 RAID 53：称为高效数据传送磁盘结构 .................................................................................. 9 RAID 1.5：一个新生的磁盘阵列方式 ..................................................................................... 9 其他RAID级别 ................................................................................................................................. 9

RAID1E ....................................................................................................................................... 9 RAID5E ....................................................................................................................................... 9 RAID5EE ..................................................................................................................................... 9 RAID ADG ................................................................................................................................ 10 RAID3DP .................................................................................................................................. 10 Matrix RAID ............................................................................................................................. 10 NV RAID ................................................................................................................................... 11

NV RAID的设置方式 ...................................................................................................... 11 DVRAID .................................................................................................................................... 11 RAID损坏处理 ................................................................................................................................ 12 数据恢复......................................................................................................................................... 12 常见Raid 数据丢失故障情况 ....................................................................................................... 12

1．软件故障： ....................................................................................................................... 12 2．硬件损坏： ....................................................................................................................... 12

起源

RAID磁盘阵列系统，是美国加州大学伯克利分校Patterson教授，于1987年首先提出的。它的原理是将若干个小型磁盘驱动器与控制系统组成一个整体，在使用者看来像一个大磁盘。由于有多个驱动器并行工作，大大提高了存储容量和数据传输率。某些模式的RAID可以把速度提高到单个磁盘驱动器的4倍，而且采用了纠错技术，提高了可靠性。 在计算机发展的初期，大容量磁盘的价格还相当高。满足数据存储大容量需求和解决存储安全问题的主要方法，是使用磁带机等设备进行备份。这种存储方法虽然可以满足较大容量的数据存储需求，保证了一定程度上的数据安全，但查阅和存储工作都相当繁琐。1987年，Patterson、Gibson和Katz三位工程师，在加州大学伯克利分校发表了题为《A Case of Redundant Array of Inexpensive Disks（廉价磁盘冗余陈列方案）》的论文，其基本思想就是将多个容量较小的、相对廉价的磁盘驱动器进行有机组合，使其性能超过一个昂贵的大磁盘。这一设计思想很快被业界接受。从此，RAID技术得到了广泛应用，数据存储进入了更快速、更安全和更廉价的新时代。

概念

在RAID中有一基本概念称为EDAP（Extended Data Availability and Protection），其强调扩充性及容错机制，也是各家厂商诉求的重点，包括在不须停机情况下可处理以下动作： RAID 磁盘阵列支持自动检测故障硬盘； RAID 磁盘阵列支持重建硬盘坏轨的资料；

RAID 磁盘阵列支持不须停机的硬盘备援Hot Spare； RAID 磁盘阵列支持不须停机的硬盘替换Hot Swap； RAID 磁盘阵列支持扩充硬盘容量等。

功能

1．扩大了存储能力可由多个硬盘组成容量巨大的存储空间。

2．降低了单位容量的成本 市场上最大容量的硬盘每兆容量的价格要大大高于普及型硬盘，因此采用多个普及型硬盘组成的阵列其单位价格要低得多。

3．提高了存储速度单个硬盘速度的提高均受到各个时期的技术条件限制，要更进一步往往是很困难的，而使用RAID，则可以让多个硬盘同时分摊数据的读或写操作，因此整体速度有成倍地提高。

4．可靠性 RAID系统可以使用两组硬盘同步完成镜像存储，这种安全措施对于网络服务器来说是最重要不过的了。

5．容错性 RAID控制器的一个关键功能就是容错处理。容错阵列中如有单块硬盘出错，不会影响到整体的继续使用，高级RAID控制器还具有拯救数据功能。

6．对于IDE RAID来说，目前还有一个功能就是支持ATA/66/100。RAID也分为SCSI RAID和IDE RAID两类，当然IDE RAID要廉价得多。如果主机主板不支持ATA/66/100硬盘，通过RAID卡，则能够使用上新硬盘的ATA/66/100功能。

组合

不同的RAID级别对应于不同的性能、容量和可靠性，代表了这三种关键参数的不同平衡组合。

从最基本的角度来说，所有RAID级别均建立在RAID0、1、5和6这几个基本RAID级别基础之上。一些RAID级别衍生出某些少见的变种，比如RAID1E、5E和5EE，它们与RAID1、5的特性相似，不过更丰富一些。

RAID级别可以相互组合或通过扩展，形成诸如RAID10、50和60等RAID级别。人们往往对这种扩展的RAID级别不甚了解。不过，这些复杂的RAID级别添加了一些极其有趣的特性，比方说： ·R1E(2个以上磁盘或奇数磁盘的镜像) ·R5E(与R5一样，但支持“热”备用磁盘容量) ·R5EE(与R5E一样，但每个条带都支持“热”备用磁盘)

需要进一步考虑的是RAID10、50和60等复杂的RAID级别，它们提供了一些非常有趣的未知特性。它们基本上能提供相同级别、和尺寸的RAID卷组合，此外采用RAID0方式在他们之间分配条带化数据，以此平衡性能。

比方说，20个驱动器组成的RAID50，可分成4个RAID5阵列，每个阵列有5个磁盘，然后这四个RAID5阵列之间采用RAID0方式配置条带化数据。不过，问题在于，为什么要选择20个磁盘组成RAID50这种复杂的RAID级别，而不用20个同样的磁盘组成简单的RAID5呢? 主要原因在于，如果我们看看RAID5的读取性能就会发现，在降级模式时其读取性能非常差。为了从坏块/死盘恢复数据，必须读取19个没问题的磁盘，并对每个磁盘进行18次XOR运算，而后才能返回数据。也就是说，这时的读取速度仅为正常读取速度的二十分之一，而且涉及的磁盘越多，读取性能就变得更糟。同样，重构也非常复杂。假设每个磁盘为1TB，如果重构的话，那么就需要移动20TB的数据，XOR为19TB(这可能需要数周才能完成)。 不过，如果使用了RAID50，丢失的数据可以由故障阵列重新生成。如果采用5个磁盘阵列，那么只需要4次读取和3次XOR运算就可返回数据，比RAID5的效率提高了5倍。RAID5只使用一个奇偶磁盘，而RAID50每个扩展的磁盘阵列都使用一个奇偶磁盘，也就是每个扩展的磁盘阵列有4个奇偶磁盘。由此可见，这时我们需要在容量和性能之间加以权衡。重构也一样，1TB数据的重构需要移动5TB数据，XOR为4TB，尽管这仍然需要很长的时间，但比RAID5还是缩短了4倍。 配置可能非常复杂，但只要我们大概了解到底需要解决哪些问题，就能针对不同应用确定采用哪种RAID级别最合适。说到底，肯定要在性能、容量和可靠性三者之间进行权衡取舍。

优点

RAID的采用为存储系统（或者服务器的内置存储）带来巨大利益，其中提高传输速率和提供容错功能是最大的优点。

RAID通过同时使用多个磁盘，提高了传输速率。RAID通过在多个磁盘上同时存储和读取数据来大幅提高存储系统的数据吞吐量（Throughput）。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。

通过数据校验，RAID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。在很多RAID模式中都有较为完备的相互校验/恢复的措施，甚至是直接相互的镜像备份，从而大大提高

了RAID系统的容错度，提高了系统的稳定冗余性。 架构

基于不同的架构，RAID 的种类又可以分为： 软件RAID (软件RAID) ，硬件RAID (硬件RAID) ，外置RAID (External RAID)

软件RAID很多情况下已经包含在系统之中,并成为其中一个功能，如Windows、Netware及Linux。软件RAID中的所有操作皆由中央处理器负责,所以系统资源的利用率会很高，从而使系统性能降低。软件RAID是不需要另外添加任何硬件设备，因为它是靠你的系统—主要是中央处理器的功能—提供所有现成的资源。

硬件RAID通常是一张PCI卡，在这卡上会有处理器及内存。因为这卡上的处理器已经可以提供一切RAID所需要的资源，所以不会占用系统资源，从而令系统的表现可以大大提升。硬件RAID的应用之一是可以连接内置硬盘、热插拔背板或外置存储设备。无论连接何种硬盘，控制权都是在RAID卡上，亦即是由系统所操控。在系统里，硬件RAID PCI卡通常都需要安驱动程序，否则系统会拒绝支持。磁盘阵列可以在安装系统之前或之后产生，系统会视之为一个（大型）硬盘，而它具有容错及冗余的功能。磁盘阵列不单只可以加入一个现成的系统，它更可以支持容量扩展。方法也很简单，只需要加入一个新的硬盘并执行一些简单的指令，系统便可以实时利用这新加的容量。

外置式RAID也是属于硬件RAID的一种，区别在于RAID卡不会安装在系统里，而是安装在外置的存储设备内。而这个外置的储存设备则会连接到系统的SCSI卡上。系统没有任何的RAID功能，因为它只有一张SCSI卡；所有的RAID功能将会移到这个外置存储里。好处是外置的存储往往可以连接更多的硬盘，不会受系统机箱的大小所影响。而一些高级的技术，如双机容错，是需要多个服务器外连到一个外置储存上，以提供容错能力。外置式RAID的应用之一是可以安装任何的操作系统，因此是与操作系统无关的。因为在系统里只存在一张SCSI卡，并不是RAID卡。而对于这个系统及这张SCSI卡来说，这个外置式的RAID只是一个大型硬盘，并不是什么特别的设备，所以这个外置式的RAID可以安装任何的操作系统。唯一的要求就是这张SCSI卡在这个操作系统要安装驱动程序。

术语

硬盘镜像（Disk Mirroring）：硬盘镜像最简单的形式是，一个主机控制器带二个互为镜像的硬盘。数据同时写入二个硬盘，二个硬盘上的数据完全相同，因此一个硬盘故障时，另一个硬盘可提供数据。

硬盘数据跨盘（Disk Spanning）：利用这种技术，几个硬盘看上去像是一个大硬盘；这个虚拟盘可以把数据跨盘存储在不同的物理盘上，用户不需关心哪个盘上存有他需要的数据。 硬盘数据分段（Disk Stripping）：数据分散存储在几个盘上。数据的第一段放在盘0，第2段放在盘1，……直至达到硬盘链中的最后一个盘，然后下一个逻辑段将放在硬盘0，再下一个逻辑段放在盘1，如此循环直至完成写操作。 双控（Duplexing）：这里指的是用二个控制器来驱动一个硬盘子系统。一个控制器发生故障，另一个控制器马上控制硬盘操作。此外，如果编写恰当的控制器软件，可实现不同的硬盘驱动器同时工作。

容错（Fault Tolerant）：具有容错功能的机器有抗故障的能力。例如RAID 1镜像系统是容错的，镜像盘中的一个出故障，硬盘子系统仍能正常工作。 主机控制器（Host Adapter）：这里指的是使主机和外设进行数据交换的控制部件（如SCSI控制器）。

热修复（Hot Fix）：指用一个硬盘热备份来替换发生故障的硬盘。要注意故障盘并不是真正地被物理替换了。用作热备份的盘被加载上故障盘原来的数据，然后系统恢复工作。

热补（Hot Patch）：具有硬盘热备份，可随时替换故障盘的系统。 热备份（Hot Spare）：与CPU系统带电连接的硬盘，它能替换下系统中的故障盘。与冷备份的区别是，冷备份盘平时与机器不相连接，硬盘故障时才换下故障盘。

平均数据丢失时间（MTBDL－Mean Time Between Data Loss MTBDL，平均时间之间的数据丢失）：发生数据丢失的事件间的平均时间。 平均无故障工作时间（MTBF－Mean Time Between Failure或MTIF MTBF - 平均无故障时间或MTIF）：设备平均无故障运行时间。 廉价冗余磁盘阵列（RAID－Redundant Array of Inexpensive Drives RAID冗余阵列廉价驱动器）：一种将多个廉价硬盘组合成快速，有容错功能的硬盘子系统的技术。 系统重建（Reconstruction or Rebuild 改造或重建）：一个硬盘发生故障后，从其它正确的硬盘数据和奇偶信息恢复故障盘数据的过程。 恢复时间（Reconstruction Time 重建时间）：为故障盘重建数据所需要的时间。 单个大容量硬盘（SLED－Singe Expensive Drive 单个大容量驱动器）。 传输速率（Transfer Rate 传输速率）：指在不同条件下存取数据的速度。 虚拟盘（Virtual Disk 虚拟磁盘）：与虚拟存储器类似，虚拟盘是一个概念盘，用户不必关心他的数据写在哪个物理盘上。虚拟盘一般跨越几个物理盘，但用户看到的只是一个盘。

规范

主要包含RAID 0～RAID 7等数个规范，它们的侧重点各不相同，常见的规范有如下几种：

RAID 0：无差错控制的带区组

要实现RAID0必须要有两个以上硬盘驱动器，RAID0实现了带区组，数据并不是保存在一个硬盘上，而是分成数据块保存在不同驱动器上。因为将数据分布在不同驱动器上，所以数据吞吐率大大提高，驱动器的负载也比较平衡。如果刚好所需要的数据在不同的驱动器上效率最好。它不需要计算校验码，实现容易。它的缺点是它没有数据差错控制，如果一个驱动器中的数据发生错误，即使其它盘上的数据正确也无济于事了。不应该将它用于对数据稳定性要求高的场合。如果用户进行图象（包括动画）编辑和其它要求传输比较大的场合使用RAID0比较合适。同时，RAID可以提高数据传输速率，比如所需读取的文件分布在两个硬盘上，这两个硬盘可以同时读取。那么原来读取同样文件的时间被缩短为1/2。在所有的级别中，RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0没有冗余功能的，如果一个磁盘（物理）损坏，则所有的数据都无法使用。

RAID 1：镜象结构

对于使用这种RAID1结构的设备来说，RAID控制器必须能够同时对两个盘进行读操作和对两个镜象盘进行写操作。通过下面的结构图您也可以看到必须有两个驱动器。因为是镜象结构在一组盘出现问题时，可以使用镜象，提高系统的容错能力。它比较容易设计和实现。每读一次盘只能读出一块数据，也就是说数据块传送速率与单独的盘的读取速率相同。因为RAID1的校验十分完备，因此对系统的处理能力有很大的影响，通常的RAID功能由软件实现，而这样的实现方法在服务器负载比较重的时候会大大影响服务器效率。当您的系统需要极高的可靠性时，如进行数据统计，那么使用RAID1比较合适。而且RAID1技术支持“热替换”，即不断电的情况下对故障磁盘进行更换，更换完毕只要从镜像盘上恢复数据即可。当主硬盘损坏时，

镜像硬盘就可以代替主硬盘工作。镜像硬盘相当于一个备份盘，可想而知，这种硬盘模式的安全性是非常高的，RAID 1的数据安全性在所有的RAID级别上来说是最好的。但是其磁盘的利用率却只有50%，是所有RAID级别中最低的。

RAID2：带海明码校验

从概念上讲，RAID 2同RAID 3类似，两者都是将数据条块化分布于不同的硬盘上， 条块单位为位或字节。然而RAID 2 使用一定的编码技术来提供

错误检查及恢复。这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息，使得RAID 2技术实施更复杂。因此，在商业环境中很少使用。下图右边的各个磁盘上是数据的各个位，由一个数据不同的位运算得到的海明校验码可以保存另一组磁盘上，具体情况请见下图。由于海明码的特点，它可以在数据发生错误的情况下将错误校正，以保证输出的正确。它的数据传送速率相当高，如果希望达到比较理想的速度，那最好提高保存校验码ECC码的硬盘，对于控制器的设计来说，它又比RAID3，4或5要简单。没有免费的午餐，这里也一样，要利用海明码，必须要付出数据冗余的代价。输出数据的速率与驱动器组中速度最慢的相等。

RAID3：带奇偶校验码的并行传送

这种校验码与RAID2不同，只能查错不能纠错。它访问数据时一次处理一个带区，这样可以提高读取和写入速度,它像RAID 0一样以并

行的方式来存放数据，但速度没有RAID 0快。校验码在写入数据时产生并保存在另一个磁盘上。需要实现时用户必须要有三个以上的驱动器，写入速率与读出速率都很高，因为校验位比较少，因此计算时间相对而言比较少。用软件实现RAID控制将是十分困难的，控制器的实现也不是很容易。它主要用于图形（包括动画）等要求吞吐率比较高的场合。不同于RAID 2，RAID 3使用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块磁盘失效，奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据。如果奇偶盘失效，则不影响数据使用。RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。利用单独的校验盘来保护数据虽然没有镜像的安全性高，但是硬盘利用率得到了很大的提高，为（n-1）/n。

RAID4：带奇偶校验码的独立磁盘结构

RAID4和RAID3很像，不同的是，它对数据的访问是按数据块进行的，也就是按磁盘进行的，每次是一个盘。在图上可以这么看，RAID3是

一次一横条，而RAID4一次一竖条。它的特点和RAID3也挺像，不过在失败恢复时，它的难度可要比RAID3大得多了，控制器的设计难度也要大许多，而且访问数据的效率不怎么好。

RAID5：分布式奇偶校验的独立磁盘结构

从它的示意图上可以看到，它的奇偶校验码存在于所有磁盘上，其中的p0代表第0带区的奇偶校验值，其它的意思也相同。RAID5的读出效率很高，写入效率一般，块式的集体访问效率不错。因为奇偶校验码在不同的磁盘上，所以提高了可靠性，允许单个磁盘出错。RAID 5也是以数据的校验位来保证数据的安全，

但它不是以单独硬盘来存放数据的校验位，而是将数据段的校验位交互存放于各个硬盘上。这样，任何一个硬盘损坏，都可以根据其它硬盘上的校验位来重建损坏的数据。硬盘的利用率为n-1。但是它对数据传输的并行性解决不好，而且控制器的设计也相当困难。RAID 3 与RAID 5相比，重要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输，需涉及到所有的阵列盘。而对于RAID 5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，可进行并行操作。在RAID 5中有“写损失”，即每一次写操作，将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。RAID-5的话，优点是提供了冗余性（支持一块盘掉线后仍然正常运行），磁盘空间利用率较高（N-1/N），读写速度较快（N-1倍）。RAID5最大的好处是在一块盘掉线的情况下，RAID照常工作，相对于RAID0必须每一块盘都正常才可以正常工作的状况容错性能好多了。因此RAID5是RAID级别中最常见的一个类型。RAID5校验位即P位是通过其它条带数据做异或(xor)求得的。计算公式为P=D0xorD1xorD2…xorDn，其中p代表校验块，Dn代表相应的数据块，xor是数学运算符号异或。 RAID5校验位算法详解

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 0 1 0 1

B值 0 0 1 1

Xor结果 0 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(非或又称\"非异或\")结果为0，A与B不一样时，XOR结果就是1，如果知道XOR结果，A和B中的任何两个数值，就可以反推出剩下的一个数值。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。

RAID6：两种存储的奇偶校验码的磁盘结构

名字很长，但是如果看到图，大家立刻会明白是为什么，请注意p0代表第0带区的奇偶校验值，而pA代表数据块A的奇偶校验值。它是对RAID5的扩展，主要是用于要求数据绝对不能出错的场合。当然了，由于引入了第二种奇偶校验值，所以需要N+2个磁盘，同时对控制器的设计变得十分复杂，写入速度也不好，用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多，造成了不必须的负载。我想除了军队没有人用得起这种东西。 常见的RAID6组建类型RAID 6(6D + 2P) 1 RAID 6(6D + 2P)原理

和RAID 5相似，RAID 6(6D + 2P)根据条带化的数据生成校验信息，条带化数据和校验数据一起分散存储到RAID组的各个磁盘上。在图1中，D0，D1，D2，D3，D4和D5是条带化的数据，P代表校验数据，Q是第二份校验数据。

RAID 6(6D + 2P)根据条带化的数据生成校验信息，条带化数据和校验数据一起分散存储到RAID组的各个磁盘上

RAID 6校验数据生成公式(P和Q): P的生成用了异或

P = D0 XOR D1 XOR D2 XOR D3 XOR D4 XOR D5 Q的生成用了系数和异或

Q = A0*D0 XOR A1*D1 XOR A2*D2 XOR A3*D3 XOR A4*D4 XOR A5*D5

D0～D5:条带化数据 A0～A5:系数 XOR:异或 *:乘

在RAID 6中，当有1块磁盘出故障的时候，利用公式1恢复数据，这个过程是和RAID 5一样的。而当有2块磁盘同时出故障的时候，就需要同时用公式1和公式2来恢复数据了。 各系数A0～A5是线性无关的系数，在D0，D1，D2，D3，D4，D5，P，Q中有两个未知数的情况下，也可以联列求解两个方程得出两个未知数的值。这样在一个RAID组中有两块磁盘同时坏的情况下，也可以恢复数据。

上面描述的是校验数据生成的算法。其实RAID 6的核心就是有两份检验数据，以保证两块磁盘同时出故障的时候，也能保障数据的安全。

RAID7：优化的高速数据传送磁盘结构

RAID7所有的I/O传送均是同步进行的，可以分别控制，这样提高了系统的并行性，提高系统访问数据的速度；每个磁盘都带有高速缓冲存储器，实时操作系统可以使用任何实时操作芯片，达到不同实时系统的需要。允许使用SNMP协议进行管理和监视，可以对校验区指定独立的传送信道以提高效率。可以连接多台主机，因为加入高速缓冲存储器，当多用户访问系统时，访问时间几乎接近于0。由于采用并行结构，因此数据访问效率大大提高。需要注意的是它引入了一个高速缓冲存储器，这有利有弊，因为一旦系统断电，在高速缓冲存储器内的数据就会全部丢失，因此需要和UPS一起工作。当然了，这么快的东西，价格也非常昂贵。

RAID10/01：高可靠性与高效磁盘结构

这种结构无非是一个带区结构加一个镜象结构，因为两种结构各有优缺点，因此可以相互补充，达到既高效又高速还可以互为镜像的目的。大家可以结合两种结构的优点和缺点来理解这种新结构。这种新结构的价格高，可扩充性不好。主要用于容量不大，但要求速度和差错控制的数据库中。

其中可分为两种组合：RAID10和RAID01

RAID 10是先镜射再分区数据。是将所有硬盘分为两组，视为是RAID 0的最低组合，然后将这两组各自视为RAID 1运作。RAID 10有着不错的读取速度，而且拥有比RAID 0更高的数据保护性。

RAID 01则是跟RAID 10的程序相反，是先分区再将数据镜射到两组硬盘。它将所有的硬盘分为两组，变成RAID 1的最低组合，而将两组硬盘各自视为RAID 0运作。RAID 01比起RAID 10有着更快的读写速度，不过也多了一些会让整个硬盘组停止运转的机率；因为只要同一组的硬盘全部损毁，RAID 01就会停止运作，而RAID 10则可以在牺牲RAID 0的优势下正常运作。

RAID 10巧妙的利用了RAID 0的速度以及RAID 1的保护两种特性，不过它的缺点是需要的硬盘数较多，因为至少必须拥有四个以上的偶数硬盘才能使用。

RAID 50：被称为分布奇偶位阵列条带

同RAID 10相仿的，它具有RAID 5和RAID 0的共同特性。它由两组RAID 5磁盘组成（每组最少3个），每一组都使用了分布式奇偶位，而两组硬盘再组建成RAID 0，实验跨磁盘抽取

数据。RAID 50提供可靠的数据存储和优秀的整体性能，并支持更大的卷尺寸。即使两个物理磁盘发生故障（每个阵列中一个），数据也可以顺利恢复过来。

RAID 50最少需要6个驱动器，它最适合需要高可靠性存储、高读取速度、高数据传输性能的应用。这些应用包括事务处理和有许多用户存取小文件的办公应用程序。

RAID 53：称为高效数据传送磁盘结构

结构的实施同Level 0数据条阵列，其中，每一段都是一个RAID 3阵列。它的冗余与容错能力同RAID 3。这对需要具有高数据传输率的RAID 3配置的系统有益，但是它价格昂贵、效率偏低。

RAID 1.5：一个新生的磁盘阵列方式

它具有RAID 0+1的特性，而不同的是，它的实现只需要2个硬盘。

从表面上来看，组建RAID 1.5后的磁盘，两个都具有相同的数据。当然，RAID 1.5也是一种不能完全利用磁盘空间的磁盘阵列模式，因此，两个80GB的硬盘在组建RAID 1.5后，和RAID 1是一样的，即只有80GB的实际使用空间，另外80GB是它的备份数据。如果把两个硬盘分开，分别把他们运行在原系统，也是畅通无阻的。但通过实际应用，我们发现如果两个硬盘在分开运行后，其数据的轻微改变都会引起再次重组后的磁盘阵列，没法实现完全的数据恢复，而是以数据较少的磁盘为准。

其他RAID级别 RAID1E

RAID 1E是RAID 1的增强版本，是由IBM公司提出的一种私有RAID级别，没有成为国际标准。它并不是我们通常所说的RAID 0+1的组合。RAID 1E的工作原理与RAID1基本上是一样的，只是RAID 1E的数据恢复能力更强，但由于RAID 1E写一分数据至少要两次，因此，RAID处理器的负载得到加强，从而造成磁盘读写能力的下降。RAID 1E至少需要3块硬盘才能实现。

RAID5E

RAID5E是RAID磁盘存储中的一个高的级别，RAID 5E(RAID 5 Enhancement)是在RAID 5级别基础上的改进，与RAID 5类似，数据的校验信息均匀分布在各硬盘上，但是在每个硬盘上都保留了一部分未使用的空间，这部分空间没有进行条带化，最多允许两块物理硬盘出现故障。看起来，RAID 5E和RAID 5加一块热备盘好象差不多，其实由于RAID 5E是把数据分布在所有的硬盘上，性能会与RAID5 加一块热备盘要好。当一块硬盘出现故障时，有故障硬盘上的数据会被压缩到其它硬盘上未使用的空间，逻辑盘保持RAID 5级别。

RAID5EE

RAID5EE是RAID磁盘存储中的一个高的级别，RAID 5EE是一个比较实用的技术。RAID 5EE提供了一个完善的替代\"RAID5+HotSpare\"盘的解决办法。原来的一块单独HotSpare热备份盘也进行Stripe条带化，并且平均分配到了5块磁盘中。这样，在RAID 5EE读写的时候，5块

磁盘同时参与I/O，相比于4块磁盘+HotSpare盘的情况，多了一个磁盘的读写带宽，提高了性能。特别是在整体磁盘数量比较少，如4/5/6等的情况下，性能的提高尤为明显。 RAID 5EE相比于RAID5性能提高，那对于可靠性和容量利用率有什么影响呢？对于RAID 5EE来讲，一块硬盘损坏，就会自动重构成一个RAID5，另外一个硬盘再损坏，就会变成Degraded状态的RAID5，这和RAID 5+HotSpare的容错能力是一样的，也就是可靠性一样；对于RAID 5EE来讲，损失的容量为2块物理磁盘，而对于RAID5+HotSpare来讲，损失的容量也为2块物理磁盘，所以容量利用率也一致。值得注意的一点，RAID 5EE中包括的HotSpare盘是分布在每个磁盘中的，只能供RAID 5EE本身来使用，不能做另外RAID5的热备。

RAID ADG

RAID ADG类似于RAID 6，ADG技术是基于RAID5之上的，采用了冗余的校验盘；也可以理解成是给RAID5再做了一个RAID5的校验。实现两块硬盘的容错，至少需要4块硬盘。这个技术是康柏最先提出来的，现在HP就已经移植了该技术。

RAID3DP

RAID3DP是NEC公司的NEC Storage D存储系列产品使用的一种私有RAID级别，它由6或10个磁盘驱动所构成。此RAID推荐使用用同样容量/同样转数的磁盘驱动去定义，因为如果在RAID 内定义复数的容量的磁盘驱动，则会以最小容量的磁盘驱动为准构筑RAID ，在此情况下，容量大的磁盘驱动作为最小容量的磁盘驱动处理，残余的领域不能使用。此外，该RAID不可使用SATA

Matrix RAID

Matrix RAID即所谓的“矩阵RAID”，是ICH6R南桥所支持的一种廉价的磁盘冗余技术，是一种经济性高的新颖RAID解决方案。Matrix RAID技术的原理相当简单，只需要两块硬盘就能实现了RAID 0和RAID 1磁盘阵列，并且不需要添加额外的RAID控制器，这正是我们普通用户所期望的。Matrix RAID需要硬件层和软件层同时支持才能实现，硬件方面目前就是ICH6R南桥以及更高阶的ICH6RW南桥，而Intel Application Acclerator软件和Windows操作系统均对软件层提供了支持。

Matrix RAID的原理就是将每个硬盘容量各分成两部分(即：将一个硬盘虚拟成两个子硬盘，这时子硬盘总数为4个)，其中用两个虚拟子硬盘来创建RAID0模式以提高效能，而其它两个虚拟子硬盘则透过镜像备份组成RAID 1用来备份数据。在Matrix RAID模式中数据存储模式如下：两个磁盘驱动器的第一部分被用来创建RAID 0阵列，主要用来存储操作系统、应用程序和交换文件，这是因为磁盘开始的区域拥有较高的存取速度，Matrix RAID将RAID 0逻辑分割区置于硬盘前端(外圈)的主因，是可以让需要效能的模块得到最好的效能表现；而两个磁盘驱动器的第二部分用来创建RAID1模式，主要用来存储用户个人的文件和数据。 例如，使用两块120GB的硬盘，可以将两块硬盘的前60GB组成120GB的逻辑分割区，然后剩下两个60GB区块组成一个60GB的数据备份分割区。像需要高效能、却不需要安全性的应用，就可以安装在RAID 0分割区，而需要安全性备份的数据，则可安装在RAID 1分割区。换言之，使用者得到的总硬盘空间是180GB，和传统的RAID 0+1相比，容量使用的效益非常的高，而且在容量配置上有着更高的弹性。如果发生硬盘损毁，RAID 0分割区数据自然无法复原，但是RAID 1分割区的数据却会得到保全。

可以说，利用Matrix RAID技术，我们只需要2个硬盘就可以在获取高效数据存取的同时又

能确保数据安全性。这意味着普通用户也可以低成本享受到RAID 0+1应用模式。

NV RAID

NV RAID是nVidia自行开发的RAID技术，随着nForce各系列芯片组的发展也不断推陈出新。相对于其它RAID技术而言，目前最新的nForce4系列芯片组的NV RAID具有自己的鲜明特点，主要是以下几点：

(1)交错式RAID(Cross-Controller RAID)：交错式RAID即俗称的混合式RAID，也就是将SATA接口的硬盘与IDE接口的硬盘联合起来组成一个RAID模式。交错式RAID在nForce3 250系列芯片组中便已经出现，在nForce 4系列芯片组身上该功能得到延续和增强。

(2)热冗余备份功能：在nForce 4系列芯片组中，因支持Serial ATA 2.0的热插拔功能，用户可以在使用过程中更换损坏的硬盘，并在运行状态下重新建立一个新的镜像，确保重要数据的安全性。更为可喜的是，nForce 4的nVIDIA RAID控制器还允许用户为运行中的RAID系统增加一个冗余备份特性，而不必理会系统采用哪一种RAID模式，用户可以在驱动程序提供的“管理工具”中指派任何一个多余的硬盘用作RAID系统的热备份。该热冗余硬盘可以让多个RAID系统(如一个RAID 0和一个RAID1)共享，也可以为其中一个RAID系统所独自占有，功能类似于时下的高端RAID系统。

(3)简易的RAID模式迁移：nForce 4系列芯片组的NV RAID模块新增了一个名为“Morphing”的新功能，用户只需要选择转换之后的RAID模式，而后执行“Morphing”操作，RAID删除和模式重设的工作可以自动完成，无需人为干预，易用性明显提高。

NV RAID的设置方式

nForce系列芯片组的BIOS里有关SATA和RAID的设置选项有两处，都在Integrated Peripherals（整合周边）菜单内。

SATA 的设置项：Serial-ATA，设定值有[Enabled], [Disabled]。这项的用途是开启或关闭板载Serial-ATA控制器。使用SATA硬盘必须把此项设置为[Enabled]。如果不使用SATA硬盘可以将此项设置为[Disabled]，可以减少占用的中断资源。 RAID的设置项在Integrated Peripherals/Onboard Device（板载设备）菜单内，光标移到Onboard Device，按进入如子菜单：RAID Config就是RAID配置选项，光标移到RAID Config，按就进入如RAID配置菜单：

第一项IDE RAID是确定是否设置RAID，设定值有[Enabled], [Disabled]。如果不做RAID，就保持缺省值[Disabled]，此时下面的选项是不可设置的灰色。

如果做RAID就选择[Enabled]，这时下面的选项才变成可以设置的黄色。IDE RAID下面是4个IDE（PATA）通道，再下面是SATA通道。nForce2芯片组是2个SATA通道，nForce3/4芯片组是4个SATA通道。可以根据你自己的意图设置，准备用哪个通道的硬盘做RAID，就把那个通道设置为[Enabled]。

设置完成就可退出保存BIOS设置，重新启动。这里要说明的是，当你设置RAID后，该通道就由RAID控制器管理，BIOS的Standard CMOS Features里看不到做RAID的硬盘了。

DVRAID

DVRAID是ATTO公司的专有技术，它对数字内容创作环境起到优化作用，并在磁盘出现故障的情况下提供保护避免奇偶RAID的性能损失。DVRAID?支持4K影片编辑，多级2K视频流，

多层未压缩的高清（HD）视频和实时的多层未压缩标清（SD）视频。这种技术可以在高带宽环境下提供均势保护。

RAID损坏处理

如果一个RAID级别被破坏了，可以按以下操作进行检查:先关闭计算机的电源，检查硬盘电源的连接，以及数据线是否与硬盘和RAID控制卡连接正常再重新开机;如果以上操作仍不能解决问题，可能是硬盘的问题，对于RAID 1和RAID 0+1，可以用一个新的硬盘将已经被破坏的硬盘上的数据进行备份，所有的数据都不会丢失的。对于RAID 0和JBOD，必须先删除原有的RAID级别，再进行RAID创建，但要注意，此动作会使硬盘的所有数据丢失，所以，对RAID 0和JBOD，请务必经常对数据进行备份。

数据恢复

1．数据丢失后，用户千万不要对硬盘进行任何操作，将硬盘按顺序卸下来（贴好标记），用镜像软件将每块硬盘做成镜像文件，也可以交给专业数据恢复中心进行。 2．不要对Raid卡进行Rebuild操作，否则会加大恢复数据的难度。 3．标记好硬盘在Raid卡上面的顺序。

4．一旦出现问题，可以拨打专业公司的咨询电话找专业工程师进行咨询，切忌自己试图进行修复，除非你确信自己有足够的技术和经验来处理数据风险。

常见Raid 数据丢失故障情况 1．软件故障：

a．突然断电造成RAID磁盘阵列卡信息的丢失。 b．重新配置RAID阵列信息，导致的数据丢失。 c．磁盘顺序出错，导致系统不能识别数据。

d．误删除、误格式化、误分区、误克隆、文件解密、病毒损坏等情况，导致数据丢失。

2．硬件损坏：

a．raid硬盘报红灯错误，硬盘检测报错情况。 b．raid硬盘出现坏道，导致数据丢失。

c．raid一般都会有几块硬盘，同样有故障允许损坏的硬盘数量（如RAID5允许损坏其中一块），当超出损坏的硬盘数量后，RAID数据将无法正常读取。

磁盘阵列

磁盘阵列（Redundant Arrays of Inexpensive Disks，RAID），有“价格便宜具有冗余能力的磁盘阵列”之意。原理是利用数组方式来作磁盘组，配合数据分散排列的设计，提

升数据的安全性。磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。磁盘阵列还能利用同位检查（Parity Check）的观念，在数组中任一颗硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将数据经计算后重新置入新硬盘中。 目录

由来 ................................................................................................................................................ 14 定义 ................................................................................................................................................ 14 样式 ................................................................................................................................................ 14 缓存 ................................................................................................................................................ 14 优点 ................................................................................................................................................ 14 缺点 ................................................................................................................................................ 15 解决方案......................................................................................................................................... 15

硬件RAID解决方案 ............................................................................................................... 15

1、RAID 0 ........................................................................................................................ 15 2、RAID 1 ........................................................................................................................ 16 3、RAID0+1 ..................................................................................................................... 16 4、RAID: LSI MegaRAID、Nytro和Syncro .................................................................... 16 5、RAID2：带海明码校验 ............................................................................................. 17 6 、RAID3：带奇偶校验码的并行传送 ....................................................................... 17 7、RAID4：带奇偶校验码的独立磁盘结构 ................................................................. 17 8、RAID5：分布式奇偶校验的独立磁盘结构 ............................................................. 17 9、RAID6：带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构 ................................. 18 10、RAID7：优化的高速数据传送磁盘结构 ............................................................... 18 11、RAID10：高可靠性与高效磁盘结构 ..................................................................... 18 12、RAID53：高效数据传送磁盘结构 ......................................................................... 18 软RAID解决方案 ................................................................................................................... 18

一、创建动态磁盘 ......................................................................................................... 18

1、从基本磁盘升级到动态磁盘： ....................................................................... 19 2、将新磁盘设置为动态磁盘 ............................................................................... 19 二、实现软RAID ............................................................................................................ 20

1、卷的类型 ........................................................................................................... 20

①简单卷 ......................................................................................................... 20 ②条带卷 ......................................................................................................... 20 ③跨越卷 ......................................................................................................... 20 ④镜像卷 ......................................................................................................... 21 ⑤RAID-5卷..................................................................................................... 21

规范 ................................................................................................................................................ 21 实现 ................................................................................................................................................ 23

由来

由加利福尼亚大学伯克利分校（University of California-Berkeley）在1987年，发表的文章：“A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”。文章中，谈到了RAID这个词汇，而且定义了RAID的5层级。柏克利大学研究其研究目的为，反应当时CPU快速的性能。CPU效能每年大约成长30～50%，而硬磁机只能成长约7%。研究小组希望能找出一种新的技术，在短期内，立即提升效能来平衡计算机的运算能力。在当时，柏克莱研究小组的主要研究目的是效能与成本。

另外，研究小组也设计出容错（fault-tolerance），逻辑数据备份（logical data redundancy），而产生了RAID理论。研究初期，便宜（Inexpensive）的磁盘也是主要的重点，但后来发现，大量便宜磁盘组合并不能适用于现实的生产环境，后来Inexpensive被改为independent，许多独立的磁盘组。

定义

独立磁盘冗余阵列（RAID，redundant array of independent disks，redundant array of inexpensive disks）是把相同的数据存储在多个硬盘的不同的地方（因此，冗余地）的方法。通过把数据放在多个硬盘上，输入输出操作能以平衡的方式交叠，改良性能。因为多个硬盘增加了平均故障间隔时间（MTBF），储存冗余数据也增加了容错。

样式

磁盘阵列其样式有三种，一是外接式磁盘阵列柜、二是内接式磁盘阵列卡，三是利用软件来仿真。

外接式磁盘阵列柜最常被使用大型服务器上，具可热抽换（Hot Swap）的特性，不过这类产品的价格都很贵。

内接式磁盘阵列卡，因为价格便宜，但需要较高的安装技术，适合技术人员使用操作。 利用软件仿真的方式，由于会拖累机器的速度，不适合大数据流量的服务器。

缓存

磁盘阵列作为独立系统在主机外直连或通过网络与主机相连。磁盘阵列有多个端口可以被不同主机或不同端口连接。一个主机连接阵列的不同端口可提升传输速度。

和目前PC用单磁盘内部集成缓存一样，在磁盘阵列内部为加快与主机交互速度，都带有一定量的缓冲存储器。主机与磁盘阵列的缓存交互，缓存与具体的磁盘交互数据。

在应用中，有部分常用的数据是需要经常读取的，磁盘阵列根据内部的算法，查找出这些经常读取的数据，存储在缓存中，加快主机读取这些数据的速度，而对于其他缓存中没有的数据，主机要读取，则由阵列从磁盘上直接读取传输给主机。对于主机写入的数据，只写在缓存中，主机可以立即完成写操作。然后由缓存再慢慢写入磁盘。

优点

提高传输速率。RAID通过在多个磁盘上同时存储和读取数据来大幅提高存储系统的数据吞吐量（Throughput）。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。

通过数据校验提供容错功能。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。在很多RAID模式中都有较为完备的相互校验/恢复的措施，甚至是直接相互的镜像备份，从而大大提高了RAID系统的容错度，提高了系统的稳定冗余性。

缺点

做不同的RAID，有RAID模式硬盘利用率低，价格昂贵。

RAID0 没有冗余功能，如果一个磁盘（物理）损坏，则所有的数据都无法使用。 RAID1 磁盘的利用率却只有50%，是所有RAID级别中最低的。

解决方案

RAID方案有两种，一种是硬件RAID解决方案，一种是软RAID解决方案。

硬件RAID解决方案

硬件RAID解决方案速度快、稳定性好，可以有效地提供高水平的硬盘可用性和冗余度

1、RAID 0

RAID 0是最早出现的RAID模式，即Data Stripping数据分条技术。RAID 0是组建磁盘阵列中最简单的一种形式，只需要2块以上的硬盘即可，成本低，可以提高整个磁盘的性能和吞吐量。RAID 0没有提供冗余或错误修复能力，是实现成本是最低的。

RAID 0最简单的实现方式就是把N块同样的硬盘用硬件的形式通过智能磁盘控制器或用 操作系统中的磁盘驱动程序以软件的方式串联在一起创建一个大的卷集。在使用中电脑数据依次写入到各块硬盘中，它的最大优点就是可以整倍的提高硬盘的容量。如使用了三块80GB的硬盘组建成RAID 0模式，那么磁盘容量就会是240GB。其速度方面，各单独一块硬盘的速度完全相同。最大的缺点在于任何一块硬盘出现故障，整个系统将会受到破坏，可靠性仅为单独一块硬盘的1/N。

为了解决这一问题，便出一了RAID 0的另一种模式。即在N块硬盘上选择合理的带区来创建带区集。其原理就是将原先顺序写入的数据被分散到所有的四块硬盘中同时进行读写。四块硬盘的并行操作使同一时间内磁盘读写的速度提升了4倍。

在创建带区集时，合理的选择带区的大小非常重要。如果带区过大，可能一块磁盘上的带区空间就可以满足大部分的I/O操作，使数据的读写仍然只局限在少数的一、两块硬盘上，不能充分的发挥出并行操作的优势。另一方面，如果带区过小，任何I/O指令都可能引发大量的读写操作，占用过多的控制器总线带宽。因此，在创建带区集时，我们应当根据实际应用的需要，慎重的选择带区的大小。

带区集虽然可以把数据均匀的分配到所有的磁盘上进行读写。但如果我们把所有的硬盘都连接到一个控制器上的话，可能会带来潜在的危害。这是因为当我们频繁进行读写操作时，很容易使控制器或总线的负荷 超载。为了避免出现上述问题，建议用户可以使用多个磁盘控

制器。最好解决方法还是为每一块硬盘都配备一个专门的磁盘控制器。

虽然RAID 0可以提供更多的空间和更好的性能，但是整个系统是非常不可靠的，如果出现故障，无法进行任何补救。所以，RAID 0一般只是在那些对数据安全性要求不高的情况下才被人们使用。

2、RAID 1

RAID 1称为磁盘镜像，原理是把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上，也就是说数据在写入一块磁盘的同时，会在另一块闲置的磁盘上生成镜像文件，在不影响性能情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上，只要系统中任何一对镜像盘中至少有一块磁盘可以使用，甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时系统都可以正常运行,当一块硬盘失效时，系统会忽略该硬盘，转而使用剩余的镜像盘读写数据，具备很好的磁盘冗余能力。虽然这样对数据来讲绝对安全，但是成本也会明显增加，磁盘利用率为50%，以四块80GB容量的硬盘来讲，可利用的磁盘空间仅为160GB。另外，出现硬盘故障的RAID系统不再可靠，应当及时的更换损坏的硬盘，否则剩余的镜像盘也出现问题，那么整个系统就会崩溃。更换新盘后原有数据会需要很长时间同步镜像，外界对数据的访问不会受到影响，只是这时整个系统的性能有所下降。因此，RAID 1多用在保存关键性的重要数据的场合。 RAID 1主要是通过二次读写实现磁盘镜像，所以磁盘控制器的负载也相当大，尤其是在需要频繁写入数据的环境中。为了避免出现性能瓶颈，使用多个磁盘控制器就显得很有必要。

3、RAID0+1

从RAID 0+1名称上我们便可以看出是RAID0与RAID1的结合体。在我们单独使用RAID 1也会出现类似单独使用RAID 0那样的问题，即在同一时间内只能向一块磁盘写入数据，不能充分利用所有的资源。为了解决这一问题，我们可以在磁盘镜像中建立带区集。因为这种配置方式综合了带区集和镜像的优势，所以被称为RAID 0+1。把RAID0和RAID1技术结合起来，数据除分布在多个盘上外，每个盘都有其物理镜像盘，提供全冗余能力，允许一个以下磁盘故障，而不影响数据可用性，并具有快速读/写能力。RAID0+1要在磁盘镜像中建立带区集至少4个硬盘。

4、RAID: LSI MegaRAID、Nytro和Syncro

MegaRAID、Nytro和Syncro都是LSI 针对RAID而推出的解决方案，并且一直在创造更新。 LSI MegaRAID的主要定位是保护数据，通过高性能、高可靠的RAID控制器功能，为数据提供高级别的保护。LSI MegaRAID在业界有口皆碑。 LSI Nytro的主要定位是数据加速，它充分利用当今备受追棒的闪存技术，极大地提高数据I/O速度。LSI Nytro包括三个系列：LSI Nytro WarpDrive加速卡、LSI Nytro XD 应用加速存储解决方案和LSI Nytro MegaRAID 应用加速卡。Nytro MegaRAID主要用于DAS环境，Nytro WarpDrive加速卡主要用于SAN和NAS环境，Nytro XD解决方案由Nytro WarpDrive加速卡和Nytro XD 智能高速缓存软件两部分构成。

LSI Syncro的定位主要用于数据共享，提高系统的可用性、可扩展性，降低成本。

LSI通过MegaRAID提供基本的可靠性保障;通过Nytro实现加速;通过Syncro突破容量瓶颈，

让价格低廉的存储解决方案可以大规模扩展，并且进一步提高可靠性。

5、RAID2：带海明码校验

从概念上讲，RAID 2 同RAID 3类似， 两者都是将数据条块化分布于不同的硬盘上， 条块单位为位或字节。然而RAID 2 使用一定的编码技术来提供错误检查及恢复。这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息，使得RAID 2技术实施更复杂。因此,在商业环境中很少使用。下图左边的各个磁盘上是数据的各个位，由一个数据不同的位运算得到的海明校验码可以保存另一组磁盘上，具体情况请见下图。由于海明码的特点，它可以在数据发生错误的情况下将错误校正，以保证输出的正确。它的数据传送速率相当高，如果希望达到比较理想的速度，那最好提高保存校验码ECC码的硬盘，对于控制器的设计来说，它又比RAID3，4或5要简单。没有免费的午餐，这里也一样，要利用海明码，必须要付出数据冗余的代价。输出数据的速率与驱动器组中速度最慢的相等。

6 、RAID3：带奇偶校验码的并行传送

这种校验码与RAID2不同，只能查错不能纠错。它访问数据时一次处理一个带区，这样可以提高读取和写入速度。校验码在写入数据时产生并保存在另一个磁盘上。需要实现时用户必须要有三个以上的驱动器，写入速率与读出速率都很高，因为校验位比较少，因此计算时间相对而言比较少。用软件实现RAID控制将是十分困难的，控制器的实现也不是很容易。它主要用于图形（包括动画）等要求吞吐率比较高的场合。不同于RAID 2，RAID 3使用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块磁盘失效，奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据。 如果奇偶盘失效，则不影响数据使用。RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。

7、RAID4：带奇偶校验码的独立磁盘结构

RAID4和RAID3很象，不同的是，它对数据的访问是按数据块进行的，也就是按磁盘进行的，每次是一个盘。在图上可以这么看，RAID3是一次一横条，而RAID4一次一竖条。它的特点的RAID3也挺象，不过在失败恢复时，它的难度可要比RAID3大得多了，控制器的设计难度也要大许多，而且访问数据的效率不怎么好。

8、RAID5：分布式奇偶校验的独立磁盘结构

从它的示意图上可以看到，它的奇偶校验码存在于所有磁盘上，其中的p0代表第0带区的奇偶校验值，其它的意思也相同。RAID5的读出效率很高，写入效率一般，块式的集体访问效率不错。因为奇偶校验码在不同的磁盘上，所以提高了可靠性。但是它对数据传输的并行性解决不好，而且控制器的设计也相当困难。RAID 3 与RAID 5相比，重要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输，需涉及到所有的阵列盘。而对于RAID 5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，可进行并行操作。在RAID 5中有“写损失”，即每一次写操作，将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。

9、RAID6：带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构

名字很长，但是如果看到图，大家立刻会明白是为什么，请注意p0代表第0带区的奇偶校验值，而pA代表数据块A的奇偶校验值。它是对RAID5的扩展，主要是用于要求数据绝对不能出错的场合。当然了，由于引入了第二种奇偶校验值，所以需要N+2个磁盘，同时对控制器的设计变得十分复杂，写入速度也不好，用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多，造成了不必须的负载。我想除了军队没有人用得起这种东西。

10、RAID7：优化的高速数据传送磁盘结构

RAID7所有的I/O传送均是同步进行的，可以分别控制，这样提高了系统的并行性，提高系统访问数据的速度；每个磁盘都带有高速缓冲存储器，实时操作系统可以使用任何实时操作芯片，达到不同实时系统的需要。允许使用SNMP协议进行管理和监视，可以对校验区指定独立的传送信道以提高效率。可以连接多台主机，因为加入高速缓冲存储器，当多用户访问系统时，访问时间几乎接近于0。由于采用并行结构，因此数据访问效率大大提高。需要注意的是它引入了一个高速缓冲存储器，这有利有弊，因为一旦系统断电，在高速缓冲存储器内的数据就会全部丢失，因此需要和UPS一起工作。当然了，这么快的东西，价格也非常昂贵。

11、RAID10：高可靠性与高效磁盘结构

这种结构无非是一个带区结构加一个镜象结构，因为两种结构各有优缺点，因此可以相互补充，达到既高效又高速还可以的目的。大家可以结合两种结构的优点和缺点来理解这种新结构。这种新结构的价格高，可扩充性不好。主要用于容易不大，但要求速度和差错控制的数据库中。

12、RAID53：高效数据传送磁盘结构

越到后面的结构就是对前面结构的一种重复和再利用，这种结构就是RAID3和带区结构的统一，因此它速度比较快，也有容错功能。但价格十分高，不易于实现。这是因为所有的数据必须经过带区和按位存储两种方法，在考虑到效率的情况下，要求这些磁盘同步真是不容易。

软RAID解决方案

一、创建动态磁盘

在安装Windows 2003 Server时，硬盘将自动初始化为基本磁盘。我们不能在基本磁盘分区中创建新卷

集、条带集或者RAID-5组，而只能在动态磁盘上创建类似的磁盘配置。也就是说，如果想创建RAID-0、RAID-1或RAID-5卷，就必须使用动态磁盘。在Windows 2003 Server安装完成后，可使用升级向导将它们转换为动态磁盘。

在将一个磁盘从基本磁盘转换为动态磁盘后，磁盘上包含的将是卷，而不再是磁盘分区。其中的每个卷是硬盘驱动器上的一个逻辑部分，还可以为每个卷指定一个驱动器字母或者挂接点。但是要注意的是只能在动态磁盘上创建卷。动态磁盘有以下几个优于基本磁盘的特点： 卷可以扩展到包含非邻接的空间，这些空间可以在任何可用的磁盘上。 对每个磁盘上可以创建的卷的数目没有任何限制。

Windows 2003将动态磁盘配置信息存储在磁盘上，而不是存储在注册表中或者其他位置。同时，这些信息不能被准确地更新。Windows 2003将这些磁盘配置信息复制到所有其他动态磁盘中。因此，单个磁盘的损坏将不会影响到访问其他磁盘上的数据。

一个硬盘既可以是基本的磁盘，也可以是动态的磁盘，但不能二者兼是，因为在同一磁盘上不能组合多种存储类型。但是，如果计算机有多个硬盘，就可以将各个硬盘分别配置为基本的或动态的。

1、从基本磁盘升级到动态磁盘：

①依次单击“开始”->“所有程序”->“管理工具”->“计算机管理”选项，显示“计算机管理”窗口。 ②在左侧控制台中依次展开“存储”->“磁盘管理”选项，以显示计算机中安装的所有磁盘。 ③右击要设置为动态磁盘的硬盘，并在弹出的快捷菜单中选择“升级到动态磁盘”选项，将显示“升级到动态磁盘”对话框。

④选中要升级的磁盘，然后单击“确定”：按钮，将显示“要升级的磁盘”对话框，在这里要求用户对要升级为动态磁盘的硬盘进行确认。这样做的原因很简单，因为这一升级操作是不可逆的。也就是说，基本磁盘可以升级为动态磁盘，但动态磁盘却不能恢复为基本磁盘。 ⑤单击“升级”按钮，将显示“磁盘管理”提示框，系统再次要求用户对磁盘升级予以确认。当将该磁盘升级为动态磁盘后，Windows98/Me等操作系统将不能再从该磁盘引导启动。 ⑥单击“是”按钮，将显示“升级磁盘”警告框。在这里提示要升级磁盘上的文件系统将被强制卸下，并要求用户对该操作进一步予以确认。

⑦单击“是”按钮，系统将开始磁盘的升级过程。当升级完成后，将显示 “确认”警告框，单击“确定”按钮将重新启动计算机，以完成磁盘的升级过程。 在升级到动态磁盘时，应该注意以下几个方面的问题： 必须以管理员或管理组成员的身份登录才能完成该过程。如果计算机与网络连接，则网络策略设置也可能阻止我们完成此步骤。 将基本磁盘升级到动态磁盘后，就再也不能将动态卷改回到基本分区。这时惟一的方法就是，必须删除磁盘上的所有动态卷，然后使用“还原为基本磁盘”命令。 在升级磁盘之前，应该关闭在那些磁盘上运行的程序。

为保证升级成功，任何要升级的磁盘都必须至少包含1MB的未分配空间。在磁盘上创建分区或卷时，“磁盘管理”工具将自动保留这个空间，但是带有其他操作系统创建的分区或卷的磁盘上可能就没有这个空间。

扇区大小超过512字节的磁盘，不能从基本磁盘升级为动态磁盘。

一旦升级完成，动态磁盘就不能包含分区或逻辑驱动器，也不能被非Windows 2003的其他操作系统所访问。

2、将新磁盘设置为动态磁盘

①计算机安装新硬盘后，当第一次访问“计算机管理”中的“磁盘管理”工具时，将自动运行“写入签名和升级磁盘向导”窗口。

②单击“下一步”按钮，将显示“选择要写入签名的磁盘”页面，在该列表中选择要写入签名的

磁盘。需要注意的是，磁盘在安装到系统前必须进行签名。

③单击“下一步”按钮，将显示“选择要升级的磁盘”页面，选择要升级为动态磁盘的磁盘。 ④单击“下一步”按钮，将显示“完成写入签名和升级磁盘向导”页面，在这里要求确认签名并升级的磁盘。如果有任何不妥，可单击“上一步”按钮返回并重新进行设置。 ⑤单击“完成”按钮，动态磁盘升级过程完成。

二、实现软RAID

软RAID也必须在多磁盘系统中才能实现。实现RAID-1最少要拥有两块硬盘，而实现RAID-5则最少要拥有三块硬盘。通常情况下，操作系统所在磁盘采用RAID-1，而数据所在磁盘采用RAID-5。

1、卷的类型

①简单卷

简单卷由单个物理磁盘上的磁盘空间组成，它可以由磁盘上的单个区域或链接在一起的相同磁盘上的多个区域组成。可以在同一磁盘中扩展简单卷或把简单卷扩展到其他磁盘。如果跨多个磁盘扩展简单卷，则该卷就是跨区卷。

只能在动态磁盘上创建简单卷。简单卷不能包含分区或逻辑驱动器，也不能由MS-DOS 或Windows 2003以外的其他Windows操作系统访问。如果网络中的计算机还在运行Windows98或更早版本，那么应该创建分区而不是动态卷。 如果想在创建简单卷后增加它的容量，则可通过磁盘上剩余的未分配空间来扩展这个卷。要扩展一个简单卷，则该卷必须使用Windows 2003中所用的NTFS版本格式化。同时不能扩展基本磁盘上作为以前分区的简单卷。也可将简单卷扩展到同一计算机的其他磁盘的区域中。当将简单卷扩展到一个或多个其他磁盘时，它会变成为一个跨区卷。在扩展跨区卷之后，不删除整个跨区卷便不能将它的任何部分删除。要注意的是跨区卷不能是镜像卷或带区卷。

②条带卷

利用条带卷，可以将两个或者更多磁盘(最多为32块硬盘)的空余空间组成为一个卷。在向条带卷中写入数据时，数据被分割为64KB的块，并均衡地分布在阵列中的所有磁盘上。一个阵列是两个或者多个磁盘的集合。条带卷可以有效地提高磁盘的读取性能，但是它并不提供容错功能，任何一块硬盘的损坏都会导致全部数据的丢失。条带卷类似于RAID-0。

③跨越卷

利用跨越卷，也可以将来自两个或者更多磁盘(最多为 32块硬盘)的空余磁盘空间组成为一个卷。与条带卷所不同的是，将数据写入跨越卷时，首先填满第一个磁盘上的空余部分，然后再将数据写入下一个磁盘，依次类推。虽然利用跨越卷可以快速增加卷的空量，但是跨越卷既不能提高对磁盘数据的读取性能，也不提供任何容错功能。当跨越卷中的某个磁盘出现

故障时，存储在该磁盘上的所有数据将全部丢失。

④镜像卷

利用镜像卷即RAID-1卷，可以将用户的相同数据同时复制到两个物理磁盘中。如果其中的一个物理磁盘出现故障，虽然该磁盘上的数据将无法使用，但系统能够继续使用尚未损坏而仍继续正常运转的磁盘进行数据的读写操作，从而通过另一磁盘上保留完全冗余的副本，保护磁盘上的数据免受介质故障的影响。由此可见，镜像卷的磁盘空间利用率只有50%(即每组数据有两个成员)，所以镜像卷的成本相对较高。要创建一个镜像卷，必须使用另一磁盘上的可用空间。动态磁盘中现有的任何卷(甚至是系统卷和引导卷)，都可以使用相同的或不同的控制器镜像到其他磁盘上大小相同或更大的另一个卷。最好使用大小、型号和制造厂家都相同的磁盘作镜像卷，以避免可能产生的兼容性错误。 镜像卷可以大大地增强读性能，因为容错驱动程序同时从两个磁盘成员中同时读取数据，所以读取数据的速度会有所增加。当然，由于容错驱动程序必须同时向两个成员写数据，所以它的写性能会略有降低。镜像卷可包含任何分区(包括启动分区或系统分区)，但是镜像卷中的两个硬盘都必须是Windows 2003动态磁盘。

⑤RAID-5卷

在RAID-5卷中，Windows 2003通过给该卷的每个硬盘分区中添加奇偶校验信息带区来实现容错。如果某个硬盘出现故障，Windows 2003便可以用其余硬盘上的数据和奇偶校验信息重建发生故障的硬盘上的数据。 由于要计算奇偶校验信息，所以RAID-5卷上的写操作要比镜像卷上的写操作慢一些。但是，RAID-5卷比镜像卷提供更好的读性能。其中的原因很简单，Windows 2003可以从多个磁盘上同时读取数据。与镜像卷相比RAID-5卷的性价比较高，而且RAID-5卷中的硬盘数量越多，冗余数据带区的成本越低。

规范

RAID技术主要包含RAID 0～RAID 50等数个规范，它们的侧重点各不相同，常见的规范有如下几种：

RAID 0：RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上，因此具有很高的数据传输率，但它没有数据冗余，因此并不能算是真正的RAID结构。RAID 0只是单纯地提高性能，并没有为数据的可靠性提供保证，而且其中的一个磁盘失效将影响到所有数据。因此，RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合。

RAID 1：它是通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据。当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能。RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的，但提供了很高的数据安全性和可用性。当一个磁

盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据。

RAID 01/10:根据组合分为RAID 10和RAID 01，实际是将RAID 0和RAID 1标准结合的产物，在连续地以位或字节为单位分割数据并且并行读/写多个磁盘的同时，为每一块磁盘作磁盘镜像

进行冗余。它的优点是同时拥有RAID 0的超凡速度和RAID 1的数据高可靠性，但是CPU占用率同样也更高，而且磁盘的利用率比较低。RAID 1+0是先镜射再分区数据，再将所有硬盘分为两组，视为是RAID 0

的最低组合，然后将这两组各自视为RAID 1运作。RAID 0+1则是跟RAID 1+0的程序相反，是先分区再将数据镜射到两组硬盘。它将所有的硬盘分为两组，变成RAID 1的最低组合，而将两组硬盘各自视为RAID 0运作。性能上，RAID 0+1比RAID 1+0有着更快的读写速度。可靠性上，当RAID 1+0有一个硬盘受损，其余三个硬盘会继续运作。RAID 0+1 只要有一个硬盘受损，同组RAID 0的另一只硬盘亦会停止运作，只剩下两个硬盘运作，可靠性较低。因此，RAID 10远较RAID 01常用，零售主板绝大部份支持RAID 0/1/5/10，但不支持RAID 01。 RAID 2：将数据条块化地分布于不同的硬盘上，条块单位为位或字节，并使用称为“加重平均纠错码（汉明码）”的编码技术来提供错误检查及恢复。这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息，使得RAID 2技术实施更复杂，因此在商业环境中很少使用。 RAID 3：它同RAID 2非常类似，都是将数据条块化分布于不同的硬盘上，区别在于RAID 3使用简单的奇偶校验，并用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块磁盘失效，奇偶盘及其他数据盘可以重 新产生数据；如果奇偶盘失效则不影响数据使用。RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据来说，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。 RAID 4：RAID 4同样也将数据条块化并分布于不同的磁

盘上，但条块单位为块或记录。RAID 4使用一块磁盘作为奇偶校验盘，每次写操作都需要访问奇偶盘，这时奇偶校验盘会成为写操作的瓶颈，因此RAID 4在商业环境中也很少使用。 RAID 5：RAID 5不单独指定的奇偶盘，而是在所有磁盘上交叉地存取数据及奇偶校验信息。在RAID 5上，读/写指针可同时对阵列设备进行操作，提供了更高的数据流量。RAID 5更适合于小数据块和随机读写的数据。RAID 3与RAID 5相比，最主要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输就需涉及到所有的阵列盘；而对于RAID 5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，并可进行并行操作。在RAID 5中有“写损失”，即每一次写操作将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。

RAID 6：与RAID 5相比，RAID 6增加了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统使用不同的算法，数据的可靠性非常高，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。但RAID 6需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间，相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此“写性能”非常差。较差的性能和复杂的实施方式使得RAID 6很少得到实际应用。

RAID 7：这是一种新的RAID标准，其自身带有智能化实时操作系统和用于存储管理的软件工具，可完全独立于主机运行，不占用主机CPU资源。RAID 7可以看作是一种存储计算机（Storage Computer），它与其他RAID标准有明显区别。除了以上的各种标准（如表1），我

们可以如RAID 0+1那样结合多种RAID规范来构筑所需的RAID阵列，例如RAID 5+3（RAID 53）就是一种应用较为广泛的阵列形式。用户一般可以通过灵活配置磁盘阵列来获得更加符合其要求的磁盘存储系统。

RAID 5E(RAID 5 Enhancement): RAID 5E是在RAID 5级别基础上的改进，与RAID 5类似，数据的校验信息均匀分布在各硬盘上，但是，在每个硬盘上都保留了一部分未使用的空间，这部分空间没有进行条带化，最多允许两块物理硬盘出现故障。看起来，RAID 5E和RAID 5加一块热备盘好象差不多，其实由于RAID 5E是把数据分布在所有的硬盘上，性能会比RAID5 加一块热备盘要好。当一块硬盘出现故障时，有故障硬盘上的数据会被压缩到其它硬盘上未使用的空间，逻辑盘保持RAID 5级别。

RAID 5EE: 与RAID 5E相比，RAID 5EE的数据分布更有效率，每个硬盘的一部分空间被用作分布的热备盘，它们是阵列的一部分，当阵列中一个物理硬盘出现故障时，数据重建的速度会更快。

RAID 50：RAID50是RAID5与RAID0的结合。此配置在RAID5的子磁盘组的每个磁盘上进行包括奇偶信息在内的数据的剥离。每个RAID5子磁盘组要求三个硬盘。RAID50具备更高的容错能力，因为它允许某个组内有一个磁盘出现故障，而不会造成数据丢失。而且因为奇偶位分部于RAID5子磁盘组上，故重建速度有很大提高。优势：更高的容错能力，具备更快数据读取速率的潜力。需要注意的是：磁盘故障会影响吞吐量。故障后重建信息的时间比镜像配置情况下要长。

实现

磁盘阵列有两种方式可以实现，那就是“软件阵列”与“硬件阵列”。

软件阵列是指通过网络操作系统自身提供的磁盘管理功能将连接的普通SCSI卡上的多块硬盘配置成逻辑盘，组成阵列。软件阵列可以提供数据冗余功能，但是磁盘子系统的性能会有所降低，有的降低幅度还比较大，达30%左右。 硬件阵列是使用专门的磁盘阵列卡来实现的。硬件阵列能够提供在线扩容、动态修改阵列级别、自动数据恢复、驱动器漫游、超高速缓冲等功能。它能提供性能、数据保护、可靠性、可用性和可管理性的解决方案。阵列卡专用的处理单元来进行操作，它的性能要远远高于常规非阵列硬盘，并且更安全更稳定。

磁盘阵列其实也分为软阵列 (Software Raid)和硬阵列 (Hardware Raid) 两种。软阵列即通过软件程序并由计算机的 CPU提供运行能力所成。 由于软件程式不是一个完整系统故只能提供最基本的 RAID容错功能，其他如热备用硬盘的设置， 远程管理等功能均一一欠奉。硬阵列是由独立操作的硬件提供整个磁盘阵列的控制和计算功能，不依靠系统的CPU资源。 由于硬阵列是一个完整的系统，所有需要的功能均可以做进去。所以硬阵列所提供的功能和性能均比软阵列好；而且，如果你想把系统也做到磁盘阵列中，硬阵列是唯一的选择。故我们可以看市场上 RAID 5 级的磁盘阵列均为硬阵列， 软阵列只适用于 Raid 0 和 Raid 1。对于我们做镜像用的镜像塔， 肯定不会用 Raid 0或 Raid 1。作为高性能的存储系统，已经得到了越来越广泛的应用。RAID的级别从RAID概念的提出到现在，已经发展了六个级别， 其级别分别是0、1、2、3、4、5等。但是最常用的是0、1、3、5四个级别。