RAID是指獨立磁碟的冗餘陣列。它是一種用於連線多個輔助儲存裝置以提高效能，資料冗餘或兩者兼備的技術。它能夠承受一個或多個驅動器(磁碟)故障，具體取決於所使用的RAID級別。
它由一系列磁碟組成，其中連線多個磁碟以實現不同的目標。
RAID技術
RAID技術有7個級別的RAID方案。 這些模式為：RAID 0，RAID 1，....，RAID 6。
這些級別包含以下特徵：
- 它包含一組物理磁碟驅動器。
- 在此技術中，作業系統將這些單獨的磁碟視為單個邏輯磁碟。
- 在該技術中，資料分布在陣列的物理驅動器上。
- 冗餘磁碟容量用於儲存奇偶校驗資訊。
- 在磁碟發生故障的情況下，可以幫助奇偶校驗資訊恢復資料。
標準RAID級別
1. RAID 0
RAID級別0提供資料剝離，即資料可以跨多個磁碟放置。它是基於剝離意味著如果一個磁碟發生故障，那麼陣列中的所有資料都將丟失。
此級別不提供容錯，但會提高系統效能。
範例：
| Disk 0 |
Disk 1 |
Disk 2 |
Disk 3 |
| 20 |
21 |
22 |
23 |
| 24 |
25 |
26 |
27 |
| 28 |
29 |
30 |
31 |
| 32 |
33 |
34 |
35 |
在上圖中，沒有重複資料。 因此，一旦丟失的塊無法恢復。
RAID 0的優點：
- 在此級別中，吞吐量會增加，因為多個資料請求可能不在同一磁碟上。
- 此級別充分利用磁碟空間並提供高效能。
- 它至少需要2個驅動器。
RAID 0的缺點：
- 它不包含任何錯誤檢測機制。
RAID 0 不是真正的RAID，因為它不是容錯的。
在此級別中，任一磁碟發生故障都會導致相應陣列中的資料完全丟失。
2. RAID 1
此級別稱為資料映象，因為它將資料從驅動器1複製到驅動器2。它在發生故障時提供100％冗餘。
範例：
| Disk 0 |
Disk 1 |
Disk 2 |
Disk 3 |
| A |
A |
B |
B |
| C |
C |
D |
D |
| E |
E |
F |
F |
| G |
G |
H |
H |
只有驅動器的一半空間用於儲存資料。驅動器的另一半空間是已儲存資料的映象。
RAID 1的優點：
- RAID 1的主要優點是容錯。 在此級別中，如果一個磁碟發生故障，則另一個磁碟會自動接管。
- 在此級別中，即使任何一個驅動器發生故障，陣列也將起作用。
RAID 1的缺點：
- 在此級別中，每個驅動器需要一個額外的驅動器用於映象，因此費用更高。
3. RAID 2
- RAID 2由使用漢明碼奇偶校驗的位級條帶化組成。 在此級別中，單詞中的每個資料位都記錄在單獨的磁碟上，資料字的ECC程式碼儲存在不同的設定磁碟上。
- 由於其高成本和複雜結構，該水平尚未商業化使用。 RAID 3可以以較低的成本實現相同的效能。
RAID 2的優點：
- 此級別使用一個指定的驅動器來儲存奇偶校驗
- 它使用漢明碼進行錯誤檢測。
RAID 2的缺點：
4. RAID 3
- RAID 3由具有專用奇偶校驗的位元組級條帶化組成。 在此級別中，為每個磁碟部分儲存奇偶校驗資訊並將其寫入專用奇偶校驗驅動器。
- 在驅動器發生故障的情況下，存取奇偶校驗驅動器，並從其餘裝置重建資料。 更換故障驅動器後，可以在新驅動器上恢復丟失的資料。
- 在此級別，資料可以批次傳輸。 因此，高速資料傳輸是可能的。
| Disk 0 |
Disk 1 |
Disk 2 |
Disk 3 |
| A |
B |
C |
P(A, B, C) |
| D |
E |
F |
P(D, E, F) |
| G |
H |
I |
P(G, H, I) |
| J |
K |
L |
P(J, K, L) |
RAID 3的優點：
- 在此級別中，使用奇偶校驗驅動器重新生成資料。
- 它包含高資料傳輸速率。
- 在此級別中，並行存取資料。
RAID 3的缺點：
- 它需要一個額外的平價驅動器。
- 它為小型檔案的操作提供了緩慢的效能。
5. RAID 4
- RAID 4包括使用奇偶校驗磁碟進行塊級剝離。 RAID 4採用基於奇偶校驗的方法，而不是複製資料。
- 由於奇偶校驗的工作方式，此級別允許最多恢復1個磁碟故障。 在此級別中，如果多個磁碟發生故障，則無法恢復資料。
- 級別3和級別4都需要至少三個磁碟才能實現RAID。
| Disk 0 |
Disk 1 |
Disk 2 |
Disk 3 |
| A |
B |
C |
P0 |
| D |
E |
F |
P1 |
| G |
H |
I |
P2 |
| J |
K |
L |
P3 |
在此圖中，可以觀察到一個專用於奇偶校驗的磁碟。
在此級別中，可以使用XOR函式計算奇偶校驗。 如果資料位為0,0,0,1，那麼奇偶校驗位為XOR(0,1,0,0)= 1。如果奇偶校驗位為0,0,1,1，則奇偶校驗位為XOR(0,0,1,1)= 0。這意味著，偶數個數導致奇偶校驗0，奇數個數導致奇偶校驗1。
| C1 |
C2 |
C3 |
C4 |
Parity |
| 0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
| 0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
假設在上圖中，C2由於某些磁碟故障而丟失。 然後使用所有其他列的值和奇偶校驗位，可以重新計算儲存在C2中的資料位。 此級別允許恢復丟失的資料。
6. RAID 5
- RAID 5是對RAID 4系統的略微修改。唯一的區別是在RAID 5中，奇偶校驗在驅動器之間旋轉。
- 它由帶有DISTRIBUTED奇偶校驗的塊級條帶化組成。
- 與RAID 4相同，此級別允許最多恢復1個磁碟故障。 如果多個磁碟發生故障，則無法進行資料恢復。
| Disk 0 |
Disk 1 |
Disk 2 |
Disk 3 |
Disk 4 |
| 0 |
1 |
2 |
3 |
P0 |
| 5 |
6 |
7 |
P1 |
4 |
| 10 |
11 |
P2 |
8 |
9 |
| 15 |
P3 |
12 |
13 |
14 |
| P4 |
16 |
17 |
18 |
19 |
該表顯示了奇偶校驗位如何旋轉。引入此級別是為了使隨機寫入效能更好。
RAID 5的優點：
- 該級別具有成本效益並且提供高效能。
- 在此級別中，奇偶校驗分布在陣列中的磁碟上。
- 它用於使隨機寫入效能更好。
RAID 5的缺點：
- 在此級別中，磁碟故障恢復需要較長時間，因為必須從所有可用驅動器計算奇偶校驗。
- 並行驅動器故障時，此級別無法生存。
7. RAID 6
- 此級別是RAID 5的擴充套件。它包含具有2個奇偶校驗位的塊級剝離。
- 在RAID 6中，可以承受2個並行磁碟故障。 假設使用的是RAID 5和RAID 1。當磁碟發生故障時，需要更換故障磁碟，如果同時另一個磁碟發生故障，那麼將無法恢復任何資料。因此在這種情況下，可以使用兩個並行磁碟故障中倖存的部分。
| Disk 1 |
Disk 2 |
Disk 3 |
Disk 4 |
| A0 |
B0 |
Q0 |
P0 |
| A1 |
Q1 |
P1 |
D1 |
| Q2 |
P2 |
C2 |
D2 |
| P3 |
B3 |
C3 |
Q3 |
RAID 6的優點：
- 此級別執行RAID 0以剝離資料，RAID 1執行映象。 在此級別中，在映象之前執行剝離。
- 在此級別中，所需的驅動器應為2的倍數。
RAID 6的缺點：
- 它沒有使用100％磁碟功能，因為一半用於映象。
- 它包含的可伸縮性非常有限。