一、什么是 RAID ？

计算机的组成部件中，CPU、内存的速度远高于磁盘，导致磁盘 I/O 经常成为系统的性能瓶颈。同时，磁盘设备用于存储数据，磁盘的损坏将会导致数据丢失，增加系统风险。基于以上性能和安全问题，在磁盘存储中提出了 RAID（Redundant Array of Independent Disks）冗余磁盘阵列技术。

RAID 技术通过组合多个物理磁盘，形成一个独立的逻辑盘，它能够比单个物理磁盘提供更好的性能和更大的容量。同时由于有多个物理磁盘做冗余处理，数据存储多份，在部分磁盘损坏时，能够保证数据可用，提高了数据安全性。

RAID 技术通常需要有独立的硬件支撑，称之为 RAID 卡，RAID 卡有自己的 CPU 和缓存，通过集成或借用主板上的控制器来管理硬盘。有 RAID 卡后，一般把磁盘连接到 RAID 卡上，而不是直接插在主板上，RAID 卡插在主板对应的插槽里。

二、RAID 级别

RAID 磁盘阵列可以设置成不同的级别，常见的比如 RAID0，RAID1，RAID3，RAID5，RAID10，RAID50 等等，其中 RAID10 是 RAID0 和 RAID1 的组合，RAID50 是 RAID0 和 RAID5 的组合。不同的 RAID 级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本。

RAID0 和 RAID1 相对简单，通常服务器板载控制器已经达到了这种要求，RAID5, RAID10 等需要增加独立的 RAID 卡。

	RAID-0	RAID-1	RAID-3	RAID-5	RAID-10
别名	条带	镜像	专用奇偶位条带	分布奇偶位条带	镜像阵列条带
容错性	没有	有	有	有	有
冗余类型	没有	复制	奇偶校验	奇偶校验	复制
热备盘选项	没有	有	有	有	有
读性能	高	低	高	高	中间
随机写性能	高	低	最低	低	中间
连续写性能	高	低	低	低	中间
需要的磁盘数	一个或多个	只需2个或2N个	三个或更多	三个或更多	只需4个或4N个
可用容量	总的磁盘容量	50%磁盘容量	(n-1)/n的容量	(n-1)/n的容量	50%磁盘容量
典型应用	无故障的迅速读写，要求安全性不高，如图形工作站等	随机数据写入，要求安全性高，如服务器数据库领域	连接数据传输，要求安全性高，如视频编辑，大型数据库等	随机数据传输，要求安全性高，如金融，数据库，存储等	要求数据量大，安全性高，如银行、金融等领域

RAID0：一块及以上硬盘就可做 RAID0

• 优势：数据读取写入最快，最大优势提高硬盘容量，比如 3 块 80G 的硬盘做 RAID0 可用总容量为240G，速度是一样。
• 缺点：无冗余能力，一块硬盘损坏，数据全无。
• 建议：做 RAID0 可以提供更好的容量以及性能，推荐对数据安全性要求不高的使用。

RAID1：至少 2 块硬盘可做 RAID1

• 优势：镜像，数据安全强，2 块硬盘做 RAID，一块正常运行，另外一块镜像备份数据，保障数据的安全。一块硬盘坏了，另外一块硬盘也有完整的数据，保障运行。
• 缺点：性能提升不明显，做 RAID1 之后硬盘使用率为50%。
• 建议：对数据安全性比较看重，性能没有太高要求的场景使用。

RAID5：至少需要 3 块硬盘 RAID5

• 优势：以上优势，RAID5 兼顾，任意 N-1 块硬盘都有完整的数据。
• 缺点：只允许单盘故障，一盘出现故障得尽快处理。有盘坏情况下，RAID5 IO/CPU 性能下降严重。
• 建议：盘不多，对数据安全性和性能提示都有要求，RAID5 是个不错选择，鉴于磁盘出问题时的性能下降，可考虑 RAID10。

RAID10：至少需要 4 块硬盘。RAID10 是 2 块硬盘组成 RAID1，2组 RAID1 再组成 RAID0，所以必须需要 4 块硬盘。

• 优势：兼顾安全性和速度，4盘的情况下，RAID10 允许 2 块盘故障，随着硬盘数量的提升，容错量也会相对应提升。
• 缺点：对盘的数量要求稍高，磁盘使用率为一半。
• 建议：硬盘数量足够的情况，建议 RAID10。

三、RAID 卡参数

Read Policy（读策略）：

• Read Ahead（预先读取），使用此策略后，从虚拟磁盘中读取所需数据时，会把后续数据同时读出放在 Cache 中，用户随后访问这些数据时可以直接在 Cache 中命中，节省响应时间，提高了数据读取速度。要使用该策略，要求 RAID 卡支持数据掉电保护功能，且如果此时超级电容异常，可能导致数据丢失。
• No Read Ahead（无预先读取），停用预先读取功能，使用此策略后，RAID 卡接收到数据读取命令时，才从虚拟磁盘读取数据，不会做预读取的操作。

Write Policy（写入政策）：

• Write Back（回写），使用此策略后，需要向虚拟磁盘写数据时，会直接写入 Cache 中，当写入的数据积累到一定程度，RAID 卡才将数据刷新到虚拟磁盘，这样不但实现了批量写入，而且提升了数据写入的速度。当控制器 Cache 收到所有的传输数据后，将给主机返回数据传输完成信号。要使用该策略，要求 RAID 卡支持数据掉电保护功能，且如果此时超级电容异常，可能导致数据丢失。
• Write Through ( 透写 )，使用此策略后，RAID 卡向虚拟磁盘直接写入数据，不经过 Cache。当磁盘子系统接收到所有传输数据后，控制器将给主机返回数据传输完成信号。此种方式不要求 RAID 卡支持 BBU，即使 BBU 故障，也无影响，缺点是写入速度较低。
• Write Back with BBU（BBU可用时回写），使用此策略后，当 RAID 卡 BBU 在位且状态正常时，RAID 卡到虚拟磁盘的写操作会经过 Cache 中转（即回写方式）。当 RAID 卡 BBU 不在位或 BBU 故障时，RAID 卡到虚拟磁盘的写操作会自动切换为不经过 Cache 的直接写入（即透写方式）。

注：
BBU，全称 Battery Backup Unit，电池备份单元，在电源供应出问题的时候，为 RAID 卡缓存供电。

四、RAID 卡优缺点

优点：

• 将小的物理磁盘整合在一起，整体作一个独立的逻辑磁盘，提供比单个物理磁盘高得多的容量。
• 多台物理磁盘可并行工作，提高了数据传输率。
• 提供校验和冗余，增强了数据安全性。

缺点：

• RAID 卡使用了缓存，需要安装电池，否则在断电场景下，容易丢失数据。
• RAID 卡需要额外的硬件支撑，导致成本增加。