概述

關(guān)于raid方面的內(nèi)容很容易混淆，下面用幾張圖來(lái)幫助大家理解RAID0、RAID1、RAID5、RAID10之間的一些區(qū)別和聯(lián)系。

1、常見(jiàn)的RAID級(jí)別介紹

1.1 RAID0 等級(jí)

Striped Disk Array without Fault Tolerance( 沒(méi)有容錯(cuò)設(shè)計(jì)的條帶磁盤陣列）

RAID0 是一種簡(jiǎn)單的、無(wú)數(shù)據(jù)校驗(yàn)的數(shù)據(jù)條帶化技術(shù)。實(shí)際上不是一種真正的 RAID ，因?yàn)樗⒉惶峁┤魏涡问降娜哂嗖呗浴?RAID0 將所在磁盤條帶化后組成大容量的存儲(chǔ)空間（如圖所示），將數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在所有磁盤中，以獨(dú)立訪問(wèn)方式實(shí)現(xiàn)多塊磁盤的并讀訪問(wèn)。由于可以并發(fā)執(zhí)行 I/O 操作，總線帶寬得到充分利用。再加上不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，RAID0 的性能在所有 RAID 等級(jí)中是最高的。理論上講，一個(gè)由 n 塊磁盤組成的 RAID0 ，它的讀寫(xiě)性能是單個(gè)磁盤性能的 n 倍，但由于總線帶寬等多種因素的限制，實(shí)際的性能提升低于理論值。

RAID0 具有低成本、高讀寫(xiě)性能、 100% 的高存儲(chǔ)空間利用率等優(yōu)點(diǎn)，但是它不提供數(shù)據(jù)冗余保護(hù)，一旦數(shù)據(jù)損壞，將無(wú)法恢復(fù)。 因此， RAID0 一般適用于對(duì)性能要求嚴(yán)格但對(duì)數(shù)據(jù)安全性和可靠性不高的應(yīng)用，如視頻、音頻存儲(chǔ)、臨時(shí)數(shù)據(jù)緩存空間等。

1.2 RAID1 等級(jí)

Mirroring and Duplexing （相互鏡像）

RAID1 稱為鏡像，它將數(shù)據(jù)完全一致地分別寫(xiě)到工作磁盤和鏡像 磁盤，它的磁盤空間利用率為 50% 。 RAID1 在數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)，響應(yīng)時(shí)間會(huì)有所影響，但是讀數(shù)據(jù)的時(shí)候沒(méi)有影響。 RAID1 提供了最佳的數(shù)據(jù)保護(hù)，一旦工作磁盤發(fā)生故障，系統(tǒng)自動(dòng)從鏡像磁盤讀取數(shù)據(jù)，不會(huì)影響用戶工作。

RAID1 與 RAID0 剛好相反，是為了增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性使兩塊 磁盤數(shù)據(jù)呈現(xiàn)完全鏡像，從而達(dá)到安全性好、技術(shù)簡(jiǎn)單、管理方便。 RAID1 擁有完全容錯(cuò)的能力，但實(shí)現(xiàn)成本高。 RAID1 應(yīng)用于對(duì)順序讀寫(xiě)性能要求高以及對(duì)數(shù)據(jù)保護(hù)極為重視的應(yīng)用，如對(duì)郵件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護(hù)。

1.3 RAID5 等級(jí)

Independent Data disks with distributed parity blocks （獨(dú)立的數(shù)據(jù)磁盤與分布式校驗(yàn)塊）

RAID5 應(yīng)該是目前最常見(jiàn)的 RAID 等級(jí)，它的原理與 RAID4 相似，區(qū)別在于校驗(yàn)數(shù)據(jù)分布在陣列中的所有磁盤上，而沒(méi)有采用專門的校驗(yàn)磁盤。對(duì)于數(shù)據(jù)和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，它們的寫(xiě)操作可以同時(shí)發(fā)生在完全不同的磁盤上。因此， RAID5 不存在 RAID4 中的并發(fā)寫(xiě)操作時(shí)的校驗(yàn)盤性能瓶頸問(wèn)題。另外， RAID5 還具備很好的擴(kuò)展性。當(dāng)陣列磁盤 數(shù)量增加時(shí)，并行操作量的能力也隨之增長(zhǎng)，可比 RAID4 支持更多的磁盤，從而擁有更高的容量以及更高的性能。

RAID5 的磁盤上同時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)塊和對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)信息存保存在不同的磁盤上，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)盤損壞時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)同一條帶的其他數(shù)據(jù)塊和對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)重建損壞的數(shù)據(jù)。與其他 RAID 等級(jí)一樣，重建數(shù)據(jù)時(shí)， RAID5 的性能會(huì)受到較大的影響。

RAID5 兼顧存儲(chǔ)性能、數(shù)據(jù)安全和存儲(chǔ)成本等各方面因素，它可以理解為 RAID0 和 RAID1 的折中方案，是目前綜合性能最佳的數(shù)據(jù)保護(hù)解決方案。 RAID5 基本上可以滿足大部分的存儲(chǔ)應(yīng)用需求，數(shù)據(jù)中心大多采用它作為應(yīng)用數(shù)據(jù)的保護(hù)方案。

1.4 RAID10和RAID01 等級(jí)

Very High Reliability combined with High Performance （高可靠性與高性能的組合）

RAID10是先做鏡象，然后再做條帶。

RAID01是先做條帶，然后再做鏡象。

相同的配置下，通常 RAID01 比 RAID10 具有更好的容錯(cuò)能力。

RAID01 兼?zhèn)淞?RAID0 和 RAID1 的優(yōu)點(diǎn)，它先用兩塊磁盤建立鏡像，然后再在鏡像內(nèi)部做條帶化。 RAID01 的數(shù)據(jù)將同時(shí)寫(xiě)入到兩個(gè)磁盤陣列中，如果其中一個(gè)陣列損壞，仍可繼續(xù)工作，保證數(shù)據(jù)安全性的同時(shí)又提高了性能。 RAID01 和 RAID10 內(nèi)部都含有 RAID1 模式，因此整體磁盤利用率均僅為 50% 。

2、關(guān)鍵技術(shù)

2.1 鏡像

鏡像是一種冗余技術(shù)，為磁盤提供保護(hù)功能，防止磁盤發(fā)生故障而造成數(shù)據(jù)丟失。對(duì)于 RAID 而言，采用鏡像技術(shù) 典型地 將會(huì)同時(shí)在陣列中產(chǎn)生兩個(gè)完全相同的數(shù)據(jù)副本，分布在兩個(gè)不同的磁盤驅(qū)動(dòng)器組上。鏡像提供了完全的數(shù)據(jù)冗余能力，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)副本失效不可用時(shí)，外部系統(tǒng)仍可正常訪問(wèn)另一副本，不會(huì)對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行和性能產(chǎn)生影響。而且，鏡像不需要額外的計(jì)算和校驗(yàn)，故障修復(fù)非常快，直接復(fù)制即可。鏡像技術(shù)可以從多個(gè)副本進(jìn)行并發(fā)讀取數(shù)據(jù)，提供更高的讀 I/O 性能，但不能并行寫(xiě)數(shù)據(jù)，寫(xiě)多個(gè)副本會(huì)會(huì)導(dǎo)致一定的 I/O 性能降低。

鏡像技術(shù)提供了非常高的數(shù)據(jù)安全性，其代價(jià)也是非常昂貴的，需要至少雙倍的存儲(chǔ)空間。高成本限制了鏡像的廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用于至關(guān)重要的數(shù)據(jù)保護(hù)，這種場(chǎng)合下數(shù)據(jù)丟失會(huì)造成巨大的損失。另外，鏡像通過(guò)“ 拆分 ”能獲得特定時(shí)間點(diǎn)的上數(shù)據(jù)快照，從而可以實(shí)現(xiàn)一種備份窗口幾乎為零的數(shù)據(jù)備份技術(shù)。

2.2 數(shù)據(jù)條帶

磁盤存儲(chǔ)的性能瓶頸在于磁頭尋道定位，它是一種慢速機(jī)械運(yùn)動(dòng)，無(wú)法與高速的 CPU 匹配。再者，單個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器性能存在物理極限， I/O 性能非常有限。 RAID 由多塊磁盤組成，數(shù)據(jù)條帶技術(shù)將數(shù)據(jù)以塊的方式分布存儲(chǔ)在多個(gè)磁盤中，從而可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行并發(fā)處理。這樣寫(xiě)入和讀取數(shù)據(jù)就可以在多個(gè)磁盤上同時(shí)進(jìn)行，并發(fā)產(chǎn)生非常高的聚合 I/O ，有效提高了整體 I/O 性能，而且具有良好的線性擴(kuò)展性。這對(duì)大容量數(shù)據(jù)尤其顯著，如果不分塊，數(shù)據(jù)只能按順序存儲(chǔ)在磁盤陣列的磁盤上，需要時(shí)再按順序讀取。而通過(guò)條帶技術(shù)，可獲得數(shù)倍與順序訪問(wèn)的性能提升。

數(shù)據(jù)條帶技術(shù)的分塊大小選擇非常關(guān)鍵。條帶粒度可以是一個(gè)字節(jié)至幾 KB 大小，分塊越小，并行處理能力就越強(qiáng)，數(shù)據(jù)存取速度就越高，但同時(shí)就會(huì)增加塊存取的隨機(jī)性和塊尋址時(shí)間。實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)數(shù)據(jù)特征和需求來(lái)選擇合適的分塊大小，在數(shù)據(jù)存取隨機(jī)性和并發(fā)處理能力之間進(jìn)行平衡，以爭(zhēng)取盡可能高的整體性能。

數(shù)據(jù)條帶是基于提高 I/O 性能而提出的，也就是說(shuō)它只關(guān)注性能， 而對(duì)數(shù)據(jù)可靠性、可用性沒(méi)有任何改善。實(shí)際上，其中任何一個(gè)數(shù)據(jù)條帶損壞都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)數(shù)據(jù)不可用，采用數(shù)據(jù)條帶技術(shù)反而增加了數(shù)據(jù)發(fā)生丟失的概念率。

2.3 數(shù)據(jù)校驗(yàn)

鏡像具有高安全性、高讀性能，但冗余開(kāi)銷太昂貴。數(shù)據(jù)條帶通過(guò)并發(fā)性來(lái)大幅提高性能，然而對(duì)數(shù)據(jù)安全性、可靠性未作考慮。數(shù)據(jù)校驗(yàn)是一種冗余技術(shù)，它用校驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)提供數(shù)據(jù)的安全，可以檢測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，并在能力允許的前提下進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)。相對(duì)鏡像，數(shù)據(jù)校驗(yàn)大幅縮減了冗余開(kāi)銷，用較小的代價(jià)換取了極佳的數(shù)據(jù)完整性和可靠性。數(shù)據(jù)條帶技術(shù)提供高性能，數(shù)據(jù)校驗(yàn)提供數(shù)據(jù)安全性， RAID 不同等級(jí)往往同時(shí)結(jié)合使用這兩種技術(shù)。

采用數(shù)據(jù)校驗(yàn)時(shí)， RAID 要在寫(xiě)入數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算，并將得到的校驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 RAID 成員磁盤中。校驗(yàn)數(shù)據(jù)可以集中保存在某個(gè)磁盤或分散存儲(chǔ)在多個(gè)不同磁盤中，甚至校驗(yàn)數(shù)據(jù)也可以分塊，不同 RAID 等級(jí)實(shí)現(xiàn)各不相同。當(dāng)其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)出錯(cuò)時(shí)，就可以對(duì)剩余數(shù)據(jù)和校驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行反校驗(yàn)計(jì)算重建丟失的數(shù)據(jù)。校驗(yàn)技術(shù)相對(duì)于鏡像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于節(jié)省大量開(kāi)銷，但由于每次數(shù)據(jù)讀寫(xiě)都要進(jìn)行大量的校驗(yàn)運(yùn)算，對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度要求很高，必須使用硬件 RAID 控制器。在數(shù)據(jù)重建恢復(fù)方面，檢驗(yàn)技術(shù)比鏡像技術(shù)復(fù)雜得多且慢得多。

海明校驗(yàn)碼和 異或校驗(yàn)是兩種最為常用的 數(shù)據(jù)校驗(yàn)算法。海明校驗(yàn)碼是由理查德.海明提出的，不僅能檢測(cè)錯(cuò)誤，還能給出錯(cuò)誤位置并自動(dòng)糾正。海明校驗(yàn)的基本思想是：將有效信息按照某種規(guī)律分成若干組，對(duì)每一個(gè)組作奇偶測(cè)試并安排一個(gè)校驗(yàn)位，從而能提供多位檢錯(cuò)信息，以定位錯(cuò)誤點(diǎn)并糾正。可見(jiàn)海明校驗(yàn)實(shí)質(zhì)上是一種多重奇偶校驗(yàn)。異或校驗(yàn)通過(guò)異或邏輯運(yùn)算產(chǎn)生，將一個(gè)有效信息與一個(gè)給定的初始值進(jìn)行異或運(yùn)算，會(huì)得到校驗(yàn)信息。如果有效信息出現(xiàn)錯(cuò)誤，通過(guò)校驗(yàn)信息與初始值的異或運(yùn)算能還原正確的有效信息。

3、RAID 應(yīng)用選擇

RAID 等級(jí)的選擇主要有三個(gè)因素，即數(shù)據(jù)可用性、 I/O 性能和成本。　目前，在實(shí)際應(yīng)用中常見(jiàn)的主流 RAID 等級(jí)是 RAID0 ， RAID1 ， RAID3 ， RAID5 ， RAID6 和 RAID10 ，它們之間的技術(shù)對(duì)比情況如表 1 所示。如果不要求可用性，選擇 RAID0 以獲得高性能。如果可用性和性能是重要的，而成本不是一個(gè)主要因素，則根據(jù)磁盤數(shù)量選擇 RAID1 。如果可用性，成本和性能都同樣重要，則根據(jù)一般的數(shù)據(jù)傳輸和磁盤數(shù)量選擇 RAID3 或 RAID5 。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)用戶的數(shù)據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)和具體情況，綜合考慮可用性、性能和成本來(lái)選擇合適的 RAID 等級(jí)。

用戶選擇 RAID 的原則是：在成本預(yù)算內(nèi)，滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求的前提下，選擇最優(yōu)的存儲(chǔ)廠商解決方案。因此，首先用戶需要對(duì)存儲(chǔ)需求作深入的調(diào)研和分析，并給出成本預(yù)算，然后對(duì)眾多存儲(chǔ)廠商的解決方案進(jìn)行分析和對(duì)比，最后選擇出一個(gè)綜合最優(yōu)的存儲(chǔ)方案。其中，存儲(chǔ)產(chǎn)品的擴(kuò)展性和存儲(chǔ)廠家的售后服務(wù)需要重點(diǎn)考察，存儲(chǔ)需求（如容量、性能）可能會(huì)不斷升級(jí)，存儲(chǔ)產(chǎn)品發(fā)生故障后的維修和支持保障，這些都要未雨先繆。

篇幅有限，關(guān)于raid方面的內(nèi)容就介紹到這了，大家可以做個(gè)基本了解，其中的一些區(qū)別和原理，然后什么時(shí)候用RAID5，什么時(shí)候用RAID10有個(gè)底就可以了。

后面會(huì)分享更多運(yùn)維方面的內(nèi)容，感興趣的朋友可以關(guān)注下！！

今年618的形勢(shì)非常可喜，價(jià)格一向堅(jiān)挺的SSD固態(tài)硬盤，終于放水，得益于工藝進(jìn)步和產(chǎn)能提升，SSD的價(jià)格終于回到了合理價(jià)位，從2元/GB的標(biāo)準(zhǔn)下跌到了0.8元/GB，價(jià)格基本上只有以前的一半不到。

那么現(xiàn)在，如果手持一定預(yù)算準(zhǔn)備購(gòu)買固態(tài)硬盤，該怎么選擇呢。是選大容量的單個(gè)SSD，還是選擇小容量的多個(gè)SSD呢？

一、開(kāi)箱

本次使用浦科特的M9PeGn固態(tài)硬盤來(lái)進(jìn)行性能對(duì)比。

假設(shè)預(yù)算為1200元，可以購(gòu)買一片容量為1TB的浦科特M9PeGn，也可以購(gòu)買兩片容量為512GB的浦科特M9PeGn，到底該怎么選？

浦科特M9Pe有多個(gè)產(chǎn)品系列，推薦使用不帶散熱片版本。因?yàn)镸9PeG所附帶的原廠散熱片，非常單薄，散熱效果一般，而自己動(dòng)手更換散熱片，又會(huì)毀掉質(zhì)保標(biāo)，影響質(zhì)保。

雙512GB浦科特M9PeGn

單1TB浦科特M9PeGn

浦科特M9Pe全系列都是 5年質(zhì)保，非常可靠。

性能方面，1TB相比512GB版本，只是在隨機(jī)讀寫(xiě)速度上有所提升，其它方面相差不大。

如果從正面來(lái)看，三塊固態(tài)的PCB是相同的。

1TB和512GB版本，最主要的差別是容量，最大的差別在PCB背面，1TB版本，多了兩顆存儲(chǔ)顆粒。

浦科特M9Pe全系列產(chǎn)品，主控為Marvell88SS1093主控，緩存顆粒為編號(hào)為K4E8E324EBEBCF的三星 1GB緩存，存儲(chǔ)顆粒東芝的TH58TFT1T23BAEF。采用64層3D TLC NAND工藝。1TB版本共有四顆，正反面各兩顆，512GB版本只有正面兩顆。

二、折騰RAID0

將兩塊512GB固態(tài)硬盤安裝在主板

主板自帶了SSD散熱片，可以覆蓋安裝。

雙512GB固態(tài)硬盤，組建RAID0以后，容量和速度理論上都會(huì)翻倍，折騰嘗試一下，看看結(jié)果到底如何。

1、軟RAID0

進(jìn)入WIN10以來(lái)，組建RAID0不再?gòu)?fù)雜，無(wú)須硬件RAID卡或者其他支持，只要把兩塊硬盤插在主板上，根據(jù)提示就可以完成，非常簡(jiǎn)單。

在磁盤管理中，初始化SSD

新建帶區(qū)卷

選擇硬盤，擴(kuò)充容量

格式化后，建立RAID0磁盤分區(qū)

兩塊SSD，共用一個(gè)分區(qū)符號(hào)，容量實(shí)現(xiàn)翻倍。

2、硬RAID0

這張圖片是組建AHCI控制功能硬盤的RAID0界面，對(duì)于NVME協(xié)議的固態(tài)，完全不適用。

兩塊SSD在BIOS中正確識(shí)別

打開(kāi)INTEL RST功能

BIOS按照?qǐng)D示設(shè)置，F(xiàn)10保存，重啟

重啟之后，在高級(jí)功能中，看到INTEL RST選項(xiàng)功能

點(diǎn)擊進(jìn)入，創(chuàng)建RAID VOLUME卷

選擇這兩塊SSD，選取X

卷組建成功，容量為953.9GB

F10保存，重啟。

安裝系統(tǒng)

現(xiàn)在的新版本系統(tǒng)，自帶了NVME驅(qū)動(dòng)，可以正常識(shí)別

如果舊版本系統(tǒng)沒(méi)有自帶NVME驅(qū)動(dòng)，可以把驅(qū)動(dòng)先拷貝在U盤上，安裝前手動(dòng)選擇，進(jìn)行安裝。

由于BIOS中設(shè)置了UEFI驅(qū)動(dòng)控制，硬盤分區(qū)表為GPT格式，因此安裝系統(tǒng)必須在純UEFI環(huán)境下。

在老毛桃PE環(huán)境下安裝系統(tǒng)使用rufus創(chuàng)建純UEFI環(huán)境系統(tǒng)安裝磁盤

完成安裝

三、性能測(cè)試

在機(jī)械硬盤時(shí)代，由于硬盤的機(jī)械結(jié)構(gòu)所限，磁盤的速度非常慢，通過(guò)主板的磁盤控制器組建RAID0，可以實(shí)現(xiàn)硬盤容量和速度的雙倍加成，對(duì)于喜歡折騰的玩家非常合適。但缺點(diǎn)也非常明顯，只要其中一塊硬盤損壞，兩塊硬盤中的所有數(shù)據(jù)全部就會(huì)損壞。

雙512GB固態(tài)硬盤軟件RAID0性能測(cè)試：

AS SSD BENCHMARK測(cè)試

ATTO DISK BENCHMARK測(cè)試

CRYSTALDISKMARK測(cè)試

軟RAID0無(wú)法通過(guò)TXBENCH測(cè)試

ANVILS STORAGE UTILITIES測(cè)試

CRYSTALDISKINFO磁盤信息

雙512GB固態(tài)硬盤硬件RAID0性能測(cè)試：

AS SSD BENCHMARK測(cè)試

ATTO DISK BENCHMARK測(cè)試

CRYSTALDISKMARK測(cè)試

TXBENCH測(cè)試

ANVILS STORAGE UTILITIES測(cè)試

硬件RAID0條件下，無(wú)法讀取磁盤信息

單1TB固態(tài)硬盤性能測(cè)試：

AS SSD BENCHMARK測(cè)試

ATTO DISK BENCHMARK測(cè)試

CRYSTALDISKMARK測(cè)試

TXBENCH測(cè)試

ANVILS STORAGE UTILITIES測(cè)試

CRYSTALDISKINFO磁盤信息

三、總結(jié)

通過(guò)測(cè)試可以看到，將兩塊相同容量的固態(tài)硬盤組建RAID0后，比相同容量的單盤，持續(xù)讀寫(xiě)速度相差無(wú)幾，大部分隨機(jī)讀寫(xiě)測(cè)試速度都是更快一些。特別是隨著數(shù)據(jù)隊(duì)列深度的增加，這種優(yōu)勢(shì)還在持續(xù)增加。畢竟兩塊硬盤有兩個(gè)主控，處理能力肯定比單個(gè)主控更強(qiáng)一些。為了追求極致性能，建議買雙盤組建RAID0使用。

在雙盤組建RAID0模式下，硬RAID0性能明顯要優(yōu)于軟RAID0，大部分測(cè)試都處于領(lǐng)先狀態(tài)。但是在ATTO DISK測(cè)試中，硬RAID0出現(xiàn)了速度不穩(wěn)定的情況，原因不明。

至于選擇小容量雙盤，還是大容量單盤，還需要各位玩家根據(jù)自己的需要來(lái)判斷，畢竟兩塊512GB固態(tài)硬盤可以應(yīng)用在兩臺(tái)不同的電腦，對(duì)于固態(tài)緊缺的玩家來(lái)說(shuō)，非常適用。而對(duì)于擁有多塊固態(tài)硬盤的玩家來(lái)說(shuō)，大容量單盤，配合NVME協(xié)議的固態(tài)移動(dòng)硬盤盒子，是一個(gè)更好的選擇。而且浦科特M9PeGn單盤512G售價(jià)為549元，雙盤售價(jià)就是1098元，而單個(gè)1T盤的售價(jià)是999元，單盤便宜了將近100元，無(wú)疑性價(jià)比更高。

PS：現(xiàn)在主流的使用USB3.1接口，達(dá)到1G/s讀寫(xiě)速度的固態(tài)硬盤盒子方案，主要有ASMEDIA2362和JMS583兩家主控，到底哪家更強(qiáng)一些，將在下篇文章中揭曉。