标题:什么是RAID？为什么分raid0、raid1、raid2
作者:网友
日期:2022-04-10 23:22:44
内容:
什么是RAID？为什么分raid0、raid1、raid2、raid3、raid4、raid5、raid6、raidF1、raid z，UNraid，还有JBOD、SHR、SHR2及混合raid。别慌，让我来为大家好好讲解。
日常生活中，随着大家要存储的数据量不断增多，一个三A大作都有上百G，下电影选择蓝光4k、高清资源一部也有70、80G大小。就连手机拍出来的影片，都是四k 级别或者HDR杜比视界，那假如我们的硬盘存储空间不够了怎么办？
是不是要买硬盘？
ok，硬盘到手了，但每个硬盘各有一个分区，七八个盘看着就闹心，比较重要的数据想要保险点，还要手动备份到另一块硬盘。
如何能够充分利用多硬盘的优势呢？
那就不得不提下磁盘阵列RAID,RAID是美国加州 伯克利D.A Patterson教授在一九八八年提出的，中文全称独立磁盘冗余阵列，简称磁盘阵列。
把多块独立的硬盘，组合成一个容量巨大的硬盘组，大幅提升读取写入速度的同时，还带有数据保护功能，总之好处多多。
上RAID车之前，一定要注意磁盘阵列也分很多种不同的类型。
接下来几分钟再聊一下什么是raid0、raid1、raid2、raid3、raid4、raid5、raid6、raidF1、raid z，UNraid还有JBOD、SHR、SHR2和混合raid。
RAID磁盘阵列按照物理类型可以分为两大类。
第一大类是通过硬件实现RAID功能，俗称硬RAID。
硬RAID通常有两种解决方案，一是采用外接式磁盘阵列，这个价格特别贵，一般企业应用才需要，普通用户玩不起。
二是通过在电脑上加装磁盘阵列卡，实现RAID。
阵列卡通常更快、更稳定。更快是因为大部分阵列卡有缓存，可以提升读写速度，更稳定是因为好一点的阵列卡会带电池，即使电脑突然断电，阵列卡电池也会保证数据完全写入硬盘之后再断电，对数据安全有一定保障。
全新的阵列卡很贵，但二手的旧卡很便宜，比较适合低预算的朋友。
硬RAID虽然优点多，但一定要避免一个天坑，那就是主板自带的RAID功能，千万不要尝试。主板稍微有点问题，像是超频失败啊、电池没电啊，都非常容易导致阵列信息丢失。
听我的，不要轻易尝试。
主板自带的RAID功能不如第二大类型，就是利用软件模拟RAID，俗称软瑞。
早期的软RAID不太稳定，速度也不及硬RAID，但随着技术的不断优化，软硬RAID差距不再那么明显，大家常见的民用级NAS里，通常都是软RAID。
说完物理类型，来聊下重头戏：RAID的逻辑分类。
常规的RAID模式编号从0开始一直到七，一共八种，咱们慢慢来说，先从raid0开始说。
这里用一个方便理解的比喻，硬盘是一个水桶读写操作，看成是注水、抽水。
有没有想起上学时候智障数学题同时向游泳池注水、抽水，借助这个比喻理解起来可能相对容易一些。
只有一块硬盘的情况下，就是往一个水桶里注水，水桶的入口大小限制了读写速度。
当有两个水桶时，同时向两个水桶。
我抽水溶解速度就相当于单块硬盘的两倍，这就是RAID0模式。
RAID0是将两个以上的硬盘并联起来，形成一个大的磁盘，这个磁盘容量等于所有硬盘容量之和。
当进行切入操作时，是把数据分段后，分别存在不同的硬盘里读写操作，有几个硬盘同时处理。
在所有的raid阵列中，raid0的速度是最快的，容量也是最大的。但它有个致命的缺点，极致的速度带来的就是不安全。raid0没有冗余和容错能力，阵列只要换一块硬盘，所有数据跟着玩完。
因为数据是分段存的，任意一块硬盘坏了，都会导致数据无法完整的恢复，一定不要用raid0存放重要资料。
那么哪种raid适合存放重要数据呢？
最安全的磁盘阵列就是raid1，raid1模式最少需要两块硬盘，所有硬盘互为镜象，每块硬盘上存的数据都一模一样，阵列中只要有一块硬盘没坏，数据都可以完整读出来。
raid1理论读取速度和raid0相同，有几块硬盘读取速度就是几倍，但写入速度等于单块硬盘，没有任何提升。
当raid1某一块硬盘损坏，而是拔出损坏的盘，这里会恢复数据到新插入的硬盘，这一过程叫重建阵列。
raid1最大问题是性价比低，即使一百块硬盘做raid1仅算一个硬盘的容量，如果各个硬盘大小不一，最终容量会以最小的为准，整体利用率是所有raid分类中最低的。
raid0和raid1像是两个极端，一个超快，一个超安全。
如果想要容量和安全的提升，又不追求极致的速度，那就了解下raid2、raid3、raid4、raid5、raid6。
raid2、raid3、raid4在设计之初，主要针对特定的应用场景，因为各种那样的缺陷，很少会用到，很多阵列卡也都不支持raid2、raid3、raid4，这里仅做简单的介绍。
raid2模式最少三块硬盘，读写时需要对数据进行实时编码、分段写入，不同的硬盘得到的数据总量会比原始数据大，raid2模式在读写时需要实时校验数据，由于采用的校验算法比较复杂，硬件开销偏大。
raid3是在raid2的基础上发展而来，因为采用更简单些的算法，硬件开销相对较少。raid3最少三块硬盘，读写操作时，数据分段写入不同的硬盘，校验数据单独存放在另一个硬盘里，由于每次读写操作都会访问校验盘，导致校验盘长时间高负荷工作，非常容易挂掉。
如果校验盘坏了，那数据就没救了。
raid4和raid3相似，是把校验数据单独存放在一个硬盘里，与raid3不同的是，raid4数数据分段方式不一样，raid3按照bit分割数据，raid4按照数据块分割，数据块大小由系统决定，通常比bit大很多，所以小文件写入会比raid3快。
raid4的缺点是非校验盘损坏时，数据恢复概率比raid3低一些。如果是校验盘损坏，raid3和raid4都救不回来。
接着说下目前广泛应用的raid5和raid6。
raid5原理和raid3相似，区别是raid3把校验数据存放在一个硬盘里，但raid5的校验数据是分散存在各个硬盘里，每个硬盘都有校验数据。
当一块硬盘损坏，所有其他盘里的数据配合校验信息，就可以进行恢复，避免了raid3校验盘坏了导致阵列直接挂了的情况。
raid5模式最少三块硬盘，其中三分之一空间作为冗余存放校验数据，另外三分之二空间存放原始数据。
raid5读取速度和raid0相近，写入速度不及raid0，它因为三分之一空间是校验数据，允许阵列盘损坏一块硬盘的情况下，实现数据完全恢复，安全性比raid0高出很多。
raid5还有一个儿子（RAID F1），主要针对固态硬盘ssd，采用类似raid5的阵列模式，对ssd写入磨损有特定优化，校验数据会尽量存放在一个ssd里，降低其他固态硬盘的写入量。
当发现固态硬盘ssd写入快到上限时，支持自动数据转移。不过ssd这么贵，RAIDF1一般大家接触不到。
另一种常见的raid模式raid6，raid6与raid5相比，增加到了两个硬盘空间存放校验数据，导致raid6至少需要四块硬盘才行。
raid6模式数据安全性非常高，两个冗余硬盘空间使用不同的校验算法，任意换两块硬盘都能实现校验数据完全恢复，安全性相对raid5更高一级。
但因为采用双算法校验数据，校验数据量是raid5的两倍，同时校验算法计算量也偏大，导致raid6读取速度不及raid5。
raid6写入慢，还多占了一个硬盘容量，那岂不是被raid5秒杀？
Raid5也有自身的缺点，机械硬盘在读取数据时，有极低概率遇到不可恢复性读取错误，简称u r e，大概是每十二TB的数据可能会出现一个u r e错误。
当raid5损坏一块硬盘，正在进行重建磁盘阵列时，只要出现一次ure错误，就会导致raid5认为数据出现问题，需要重新开始建立阵列。多次重建阵列，导致硬盘长时间高复合运作。
如果硬盘是同一时期买的，一块硬盘挂了，其他硬盘状态可能也好不到哪里去，非常容易导致更多硬盘损坏。
raid5只允许换一块硬盘，重建过程中再挂到一块硬盘，那数据就救不回来了。个人建议raid5能少用就别用，重建阵列成功率偏低，安全性相对raid6差很多。
raid6之上还有一个RAID7，但raid7是美国s c c公司的专利产品，默认情况下只要涉及国外专利肯定就不会便宜，这里不做太多介绍。
看到这里如果觉得RAID0~6都不太满意，想了解有没有兼有多种优点的RAID？
那肯定是有的，隆重介绍下混合RAID。
常见的混合RAID是raid10，把raid1和raid0两种模式合二为一，既保证了数据安全，又大幅提升了读写速度，缺点是可用容量只有总容量的一半。
raid10最少需要四块硬盘，其中先两两组成raid1，然后把两组raid1组成RAID0。
所以raid10是先raid1，然后RAID0。
那有没有RAID01呢？逻辑上是存在的，但实际没有见到过。
主要原因有三，一是raid10阵列建成后，再添加一组raid1，总容量就可以轻松扩大，但RAID01添加一组raid0，总容量没有变化。
第二是如果坏了一块硬盘，raid01重建时，需要对两块硬盘进行数据恢复，而raid10重建只需要对坏盘进行重建即可。
第三种情况是，假设已经坏了一块硬盘，如果第二块硬盘有问题，raid01模式下只要另一组raid0任意一块硬盘损坏，整个阵列就会挂掉，坏第二块硬盘导致整个阵列挂掉的概率是三分之二。raid10模式下，只要坏盘不在同一RAID阵列就能挺住，损坏概率是三分之一。
对比一下可以看到，raid10可靠性、易用性相对raid01更高，所以应用也更为广泛。
根据raid10模式向外延伸，还可以做出raid50、raid60。
大家可以自己捋一捋这里的逻辑关系。
接着说下稍微小众的JBOD和UNRAID，JBOD英文全称是 justa bunch of disks（只是一堆磁盘）
JBOD的模式下，数据从第一块硬盘开始，一直往后边的硬盘存，系统内也只能看到包含所有硬盘容量的大分区，哪个硬盘坏了，坏盘里的数据就会损坏。
由于第一块硬盘包含了各个盘数据的分段表，如果坏的是第一块硬盘，整个阵列都会报废。
JBOD的优点是系统会把多块硬盘认成一个可用容量，是所有硬盘容量之和，而且每次写入只会占用一块硬盘，读写时其他硬盘处于闲置状态，不会导致过劳死。
但JBOD的缺点是安全性偏低，读写速度和单块硬盘速度一样，没有任何的提升。
然后介绍下和JBOD模式相似的阵列模式UNRAID，UNRAID一听就不好惹，直译就是不组RAID。
UNRAID本身是基于linux的raid系统，和JBOD非常相似，实际上就是带冗余的JBOD，可以设定一块或两块硬盘作为数据校验盘，校验盘要求比其他所有单个硬盘都大，允许连续坏一块或两块的情况下恢复数据。
UNRAID优点明显，扩容非常方便，新买的硬盘插上去就能扩容，也不需要任何各种乱七八糟的校验，而且即使坏了多块硬盘，只是坏盘上的数据丢失，整个阵列不会挂。
UNRAID有两大缺点限制了它的应用，它本身是收费的，官网六盘授权要六十九刀，十二盘授权八十九刀，不限硬盘数量的授权一百二十九刀，价格不算便宜。
第二个缺点是和JBOD一样，就是写入慢，因为额外加了校验算法，实际写入速度可能比JBOD还慢，算是所有阵列里最慢的。但是可用空间很大，感觉适合对性能要求不高，只是用来存数据的朋友。
ok，再来聊一下群晖特有的s hr阵列模式。
群辉是老牌NAS厂商，s hr主要针对不了解阵列的新人，简单点理解，s hr就是根据硬盘的数量和容量，自动判断使用哪种raid模式。
s hr默认一块的硬盘的容量，存放校验数据，假设各硬盘容量一样，当只有一个硬盘时，s hr就是普通硬盘，没有任何保护。
两块硬盘的s hr采用了类似raid1的模式
三块硬盘类似raid5
s hr2用了两个硬盘存放校验数据，需要四块硬盘，类似于RAID6。
s h r可以很方便地把一块冗余盘升级到两块，灵活性相对传统raid更高，但因为是专用格式，数据恢复时需要在群晖里操作，插到电脑上就读不出来，或者需要专用软件才行，对数据恢复有一定限制。
然后剩下最后一个raid，大家再坚持一下，要看完。
RAID Z 是基于ZFS系统的软RAID
ZFS是128位的文件系统，支持很多先进的特性，像是容量可以做到64位的千亿亿倍，可以创建包含多硬盘的存储池，新数据写入也不会覆盖旧数据，还有强大的快照功能。
RAID Z 算是ZFS的特性之一，不需要任何软件和硬件就能实现raid。RAID Z 共分三级，RAID Z1类似RAID 5，两盘存数据一盘存校验。RAID Z2类似RAID 6，两盘存数据两盘存校验。RAID Z3安全程度最高，两盘存数据三盘存校验。
RAIDz配合z f s的其他特性，用起来很香，但RAIDZ也有一些缺点。
一是吃内存，zfs需要用大量内存做缓存，每t空间最好对应1G内存，不然性能会下降,推荐最低8G起步，同时尽量保证使用e c c纠错内存，不然有低概率出现数据错误。
第二个缺点是扩容空间麻烦。如果三块硬盘已经组成raid Z1，想要增加容量，只能再加一组，总共六块硬盘，不如raid5，raid6直接插入一块新硬盘那么方便。
看到这里，基本概念大家都了解了。
如果你要问我推荐哪种RAID？我个人倾向于重要数据raid1，次要数据不组阵列。
如果是自主nas，可以试下UNRAID，大家肯定会说你这不是自相矛盾嘛？
讲了这么多只推荐RAID1，事实上各个RAID都有特定的应用场景，家用级存储不需要追求阵列，如果预算充足，可以试下安全性比较高的raid6或者raid10。
像贫穷的霍夫只能给重要文件上RAID1，其他数据丢了不心疼，心疼也没办法，不穷的话我就直接六块18t硬盘组成raid6了。
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