一、基础知识

1、简介

raid是磁盘阵列控制，通常被称为磁盘阵列卡或RAID卡，是一种专为存储阵列而设计的硬件接口卡。通过物理层或逻辑层实现数据冗余和性能提升，来保障数据的安全性和可靠性。适用于需要高可靠性和高性能的存储环境，如数据库服务器、在线交易处理系统、备份和恢复等场景。特别适合需要高可用性和数据保护的环境，如关键任务系统。

2、工作原理

RAID的工作原理是在多个磁盘上分配数据，并以标准化方式促进输入/输出操作的重叠。通过将数据分布在多个磁盘上，RAID技术可以实现数据冗余，提高容错能力，并在多个磁盘上并行读写数据，从而提升数据传输速度和存储性能。简单来说，RAID把多个硬盘组合成为一个逻辑硬盘，因此，操作系统只会把它当作一个实体硬盘。

3、功能特点

• 提高IO能力，磁盘读写并行
• 提高耐用性，磁盘冗余算法来实现

二、RAID 分类

RAID 层级不同，数据会以多种模式分散于各个硬盘，RAID 层级的命名会以 RAID 开头并带数字，例如：RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 7、RAID 01、RAID 10、RAID 50、RAID 60。每种等级都有其理论上的优缺点，不同的等级在两个目标间获取平衡，分别是增加数据可靠性以及增加存储器 （群）读写性能。

三、主流 RAID 级别及应用场景

1、RAID 0

以 chunk 为单位，可以并行处理读写数据，所以在所有的级别中，RAID 0 的速度是最快的。 但是RAID 0 既没有冗余功能，也不具备容错能力，如果一个物理磁盘损坏，所有数据都会丢失。

• 原理：将数据分割成小块，并行写入多块磁盘（如 2 块盘，A1 写 Disk 1，A2 写Disk 2）；
• 冗余：0（无），即任意 1 块磁盘损坏，所有数据丢失；
• 性能：读 / 写速度 ≈ 磁盘数量 × 单盘速度（并行读写，性能最强）；
• 容量利用率：100%（总容量 = 所有磁盘容量之和，无浪费）；
• 磁盘要求：至少 2 块（越多性能越强）；
• 适用场景：数据可重建，优先性能。

2、RAID 1

也称为镜像，两组以上的n个磁盘相互作为镜像，实现数据的完全冗余。RAID 1 提供了最高的数据安全性，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，但磁盘利用率只有50%，且写入速度相对较慢。它适用于保存关键性重要数据的场合。

• 原理：将同一份数据 “完全复制” 到 2 块磁盘（如数据写Disk 1的同时，同步写Disk 2，两块盘数据完全一致）；
• 冗余：1（允许 1 块盘损坏），即1 块盘坏后，另一块盘可直接替代，数据无丢失；
• 性能：读速度 ≈ 2 × 单盘速度（可并行读），写速度 ≈ 单盘速度（需同步写两块盘，无并行优势）；
• 容量利用率：50%（总容量 = 最小磁盘容量，如 2 块 1TB 盘，可用容量仅 1TB）；
• 磁盘要求：仅 2 块（部分设备支持 “多盘镜像”，但本质仍是两两镜像，利用率不变）；
• 适用场景：数据不能丢，容量需求小。

3、RAID 5

也称为分布式奇偶校验，它将数据和奇偶校验信息分散在多个磁盘上。RAID 5 可以容错一个磁盘的故障，同时提供较高的读写速度和磁盘利用率。它是目前综合性能最佳的数据保护解决方案之一，广泛应用于数据中心等场景。

• 原理：结合 RAID 0 和 RAID 1 ，数据分块并行写入多块磁盘，同时将“校验信息”（用于恢复数据）分散存到所有磁盘（无固定校验盘，避免单点故障）；
• 冗余：1（允许 1 块盘损坏），即 1 块盘坏后，可通过其他磁盘的 “数据 + 校验信息” 计算恢复数据；
• 性能：读速度 ≈ 磁盘数量 × 单盘速度（并行读），写速度略低于单盘（需计算校验信息）；
• 容量利用率：(n-1)/n（n 为磁盘数量）；
• 磁盘要求：至少 3 块（n≥3，n 越多容量利用率越高）；
• 适用场景：容量、性能、安全三者平衡。

4、RAID 6

类似 RAID 5，但提供了更强的容错能力，可以容错两个磁盘的故障。但是 RAID 6 需要更多的磁盘空间，成本更高，且写入性能相对较差。它主要用于对数据安全等级要求非常高的场合。

• 原理：在 RAID 5 基础上增加 “第二份校验信息”，数据分块写入，同时生成 2 套不同的校验信息，分散存到所有磁盘；
• 冗余：2（允许 2 块盘同时损坏），即 2 块盘同时坏，仍可通过 “剩余数据 + 双校验” 恢复；
• 性能：读速度基本等同于 RAID 5，写速度约等于 RAID 5 的 70%-80%（需计算两份校验）；
• 容量利用率：(n-2)/n（n 为磁盘数量）；
• 磁盘要求：至少 4 块（n≥4，磁盘数量越多，“双盘故障” 的实际风险越低）；
• 适用场景：大容量存储，需防多盘故障。

5、RAID 10 （1+0）

RAID 10 也被称为 RAID 1+0，是 RAID 1 与 RAID 0 的结合体。它首先创建多个 RAID 1 镜像对，然后将这些镜像对组合成一个 RAID 0 阵列。这种结构既提供了 RAID 0 的高性能，又具备了 RAID 1 的数据冗余和容错能力。由于采用了RAID 0的条带化技术，RAID 10 能够并行读写多个磁盘，从而显著提高数据传输速度。

• 原理：先将磁盘分成 “镜像组”（每 2 块盘做 RAID 1），再对所有镜像组做 RAID 0。如 4 块盘：Disk 1 + Disk 2 做 RAID 1，Disk 3 + Disk 4 做 RAID 1，再将两个镜像组做 RAID 0；
• 冗余：1（每个镜像组允许 1 块盘损坏，只要不同时坏同一镜像组的 2 块盘，数据就安全）；
• 性能：读 / 写速度 ≈ 镜像组数量 × 单盘速度（并行读写能力强，无 RAID 5/6 的写惩罚，性能接近 RAID 0）；
• 容量利用率：50%（总容量 = 镜像组数量 × 单镜像组容量）；
• 磁盘要求：至少 4 块（需偶数，2 的倍数，如 4、6、8 块）；
• 适用场景：关键业务，高 IO + 高安全。

四、RAID 主流级别对比

RAID 等级	最少硬盘	最大容错	可用容量	读性能	写性能	安全性	应用目的	应用场景
0	1	0	n	n	n	低	性能＞容量＞安全	数据可重建，如临时缓存、游戏盘
1	2	n-1	1	n	1	高	安全＞容量＞性能	小容量关键数据，如系统盘、日志盘
5	3	1	n-1	n-1	n-1	高	容量≈安全≈性能	通用场景，如文件服务器、中小型数据库
6	4	2	n-2	n-2	n-2	极高	容量＞安全＞性能	大容量存储，如监控归档、历史数据
10	4					高	安全≈性能＞容量	关键业务、数据库