RAID 基础

常用的 RAID 级别

• RAID 0
• RAID 1
• RAID 5
• RAID 10

条带化（Striping）

概念：将数据分散到多个硬盘上，同时读写，提高速度

形象比喻

传统方式（不用条带化）：

• 你一个人搬，一次搬10块砖
• 搬100块砖需要跑10趟
• 速度慢，效率低

条带化方式：

• 你找了4个人一起搬（4块硬盘）
• 把100块砖分成4份，每人搬25块
• 4个人同时搬，只需要跑3趟（25÷10=2.5，向上取整）

RAID 各级别详解

RAID 0（条带化）

工作原理：条带化存储

硬盘需求：最少 2 块硬盘

存储方式：数据分块存储在多个硬盘，并行读写，容量叠加

优势：

• 高性能读写，并行操作
• 容量完全利用（例：一块硬盘 100MB/s，两块硬盘组 RAID 0 读写速度为 200MB/s）
• 磁盘利用率 100%

劣势：

• 没有数据冗余
• 任何一块硬盘损坏，所有数据全部丢失

适用场景：高性能读写、最大化利用硬盘空间、非重要数据存储（如视频剪辑缓存）

RAID 1（镜像模式）

工作原理：数据镜像备份

硬盘需求：最少 2 块硬盘

存储方式：数据完全相同地写入每个硬盘，实际可用容量只有一个硬盘的容量

数据读写特性：

写入：

• 需要同时写入所有镜像盘
• 受磁盘 IO 同步、控制器影响
• 写入速度接近单盘速度（并行写入，略有延迟）

读取：

• 单任务读取：速度与单盘相同
• 多任务读取：可将不同任务分配到不同硬盘，提升读取性能

优势：

• 极高的数据安全性（只要有一块盘存活，数据就安全）
• 读取性能优秀（多任务场景）
• 容错能力强（可损坏 N-1 块盘）

劣势：

• 磁盘利用率低（仅 50%）
• 写入性能略低于单盘

适用场景：注重数据安全、高频读取场景（如数据库、重要文件服务器）

RAID 5（条带化 + 奇偶校验）

工作原理：条带化存储 + 分布式奇偶校验

硬盘需求：最少 3 块硬盘

存储方式示例：

文件数据: [A][B][C] + 校验数据[P]

分配到硬盘：
硬盘1: [A]    [P2]   [P3]
硬盘2: [B]    [C]    [P4]
硬盘3: [P1]   [D]    [E]
硬盘4: [第2组数据]...

工作方式：

• 数据条带化分散存储
• 每组数据都有一个校验块（P）
• 校验块也分散存储（不放在同一块盘上，避免单点故障）

容错能力：

• 最多可损坏 1 块硬盘
• 通过所有剩余硬盘的数据和校验信息，可完整恢复损坏硬盘的数据

可用容量：(N-1) 块盘的容量

优势：

• 兼顾性能和安全性
• 利用奇偶校验技术恢复数据
• 读取速度快（接近 RAID 0）
• 磁盘利用率较高（约 67%-90%，取决于硬盘数量）

劣势：

• 写入性能较低（需要计算校验）
• 只能容忍 1 块硬盘损坏

适用场景：需要平衡性能、容量和安全性的应用（如文件服务器、NAS）

RAID 10（RAID 1+0 组合）

工作原理：RAID 1 与 RAID 0 相结合

硬盘需求：最少 4 块硬盘（且必须是偶数）

工作方式：

1. 构建时两两配对形成多个 RAID 1 镜像组
2. 每个镜像组的数据同时写入两块硬盘（实现数据冗余）
3. 将多个 RAID 1 阵列组合成 RAID 0
4. 数据以条带化方式分布在各个镜像组上

容错能力：

• 最好情况：可容忍每个镜像组各损坏 1 块硬盘（理论上可损坏 50% 硬盘）
• 最坏情况：如果同一镜像组的 2 块硬盘都损坏，数据全部丢失
• 实际容错：取决于哪些盘损坏

可用容量：50%（一半容量用于镜像）

优势：

• 高性能读写（RAID 0 的条带化优势）
• 数据冗余安全（RAID 1 的镜像优势）
• 多个镜像组可并行读写

劣势：

• 磁盘利用率低（仅 50%）
• 成本较高（需要双倍硬盘）

适用场景：对性能和安全性都有高要求的关键业务（如数据库服务器、企业核心应用）

RAID 级别对比表

特性	RAID 0	RAID 1	RAID 5	RAID 10
工作方式	条带化	镜像化	条带化+奇偶校验	RAID 1 与 RAID 0 组合
最低需求	2 块	2 块	3 块	4 块（偶数）
容错能力	0 块（无）	N-1 块	最多 1 块	每组最多 1 块
可用容量	100%	50%	(N-1)/N × 100%	50%
读取性能	优秀	良好	优秀	优秀
写入性能	优秀	良好	一般	良好
数据安全	无	高	中	高
成本	低	中	中	高

RAID 实现方式

软 RAID（Software RAID）

定义：通过操作系统将物理磁盘组合成一个逻辑磁盘的方式

特点：

• 占用系统资源（CPU、内存）
• 增加系统负载
• 成本低（无需专用硬件）
• 灵活性高，配置简单

适用场景：预算有限、非关键业务、小规模应用

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硬 RAID（Hardware RAID）

定义：通过专用 RAID 控制器实现的磁盘阵列

特点：

• 通常包含独立的 CPU、内存、缓存等组件
• 独立于操作系统，性能高
• 不占用系统资源
• 具有独立的电源保护、缓存保护（防止断电数据丢失）
• 成本较高

适用场景：企业级应用、关键业务、高性能需求

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总结

选择 RAID 级别时需要考虑：

• RAID 0：追求极致性能，不在乎数据安全
• RAID 1：追求数据安全，读取性能要求高
• RAID 5：平衡性能、容量和安全性
• RAID 10：对性能和安全都有高要求，预算充足