1、认识RAID5

图1:认识RAID5(点击看大图)

　　RAID 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案，它使用的是Disk Striping(硬盘分割)技术，RAID 5不是利用镜像而是利用分散奇偶校验冗余数据。RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案，RAID 5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。图中假定采用P3的PC服务器，我们一般都需要增加RAID卡实现对RAID 5的支持，保护数据存储安全。

　　支持RAID5的RAID卡一般是使用SCSI RAID卡，它是用来实现RAID功能的板卡，通常是由I/O处理器、SCSI控制器、SCSI连接器和缓存等一系列零组件构成的。RAID卡可以让很多磁盘驱动器同时传输数据，而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器，所以使用RAID可以达到单个的磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率，这也是RAID卡最初想要解决的问题;另外也可以提供容错功能，这是RAID卡的第二个重要功能。

　　因此RAID阵列卡不仅仅是提供数据存储安全保障，还能扩展硬盘的挂载数量，所以，在企业购买阵列卡之后也会增加一些硬盘，来满足数据存储的需要，这里我们仅以四个硬盘组成的RAID 5为例来说明。

　　2、RAID5的写(Write)操作

图2:RAID5的写(Write)操作(点击看大图)

　　图中的四个硬盘组成的RAID 5采用数据分块并行传送的方法，但所有同的是它在数据分块之后计算它们的奇偶校验和。数据存储方式为: P4为磁盘1的数据0，数据3和数据6的奇偶校验信息，其它以此类推;P3为磁盘2的数据1，数据4和数据9的奇偶校验信息;P2为磁盘3的数据2，数据7和数据10的奇偶校验信息;P1为磁盘4的数据5，数据8和数据11的奇偶校验信息。由图中可以看出，RAID 5不对存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。

　　RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高，存储成本相对较低。RAID5是采用奇偶校验的方法维护数据，这些奇偶校验的信息只占用一块磁盘的容量，所以RAID5的实际容量相当于阵列中的磁盘数-1，数据读写速度等于单盘的速度*盘数，RAID5具有最好的综合性能，因此是目前服务器使用最多的选择之一。

　　3、RAID 5的数据损坏(Crash)与恢复(Recover)操作

图3:RAID 5的数据损坏(Crash)操作(点击看大图)

　　当组成RAID5的一个磁盘1数据发生损坏后，磁盘中的数据0、数据3、数据6以及奇偶校验信息P4将全部丢失，如图3所示。

图4:Recover S/W数据恢复方式( 点击看大图)

　　RAID5的数据恢复有二种方式:Recover S/W和Recover H/W，Recover S/W主要是指用软件(如操作系统或第三方软件)做的RAID 5的数据恢复，由于是操作系统下实现RAID，软RAID不能保护系统盘。软件RAID很多情况下已经包含在系统之中，并成为其中一个功能，如 Windows、Netware及Linux。

       软件RAID中的所有操作皆由中央处理器负责，所以系统资源的利用率会很高，从而使系统性能降低。软件RAID是不需要另外添加任何硬件设备，因为它是靠服务器的系统，主要是中央处理器(如图中的PIII)的功能，提供所有现成的资源。

      如果磁盘1坏了，系统将受到影响;必须进行更换新的硬盘，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据，将数据数据0、数据3、数据6和奇偶校验信息P4写到新硬盘(磁盘1)中后，系统才能正常操作运行，如上图4所示。

图5:Recover H/W数据恢复方式(点击看大图)

　　Recover H/W主要是指用硬件做热备份的RAID 5的数据恢复，如果磁盘1坏了，系统一点都不受到影响;当我们更换新的硬盘，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据，将数据0、数据3、数据6和奇偶校验信息P4写到新硬盘(磁盘1)中，在整个数据恢复过程中，系统仍能正常操作运行，如上图5所示。因此笔者推荐在RAID5的时候最好做真正的硬件磁盘阵列。

二、RAID 10的写和恢复操作模式

　　1、认识RAID 10

　　Raid 10是一个Raid 0与Raid1的组合体，它是利用奇偶校验实现条带集镜像，所以它继承了Raid0的快速和Raid1的安全。我们知道，RAID 1在这里就是一个冗余的备份阵列，而RAID 0则负责数据的读写阵列。其实，图6只是一种RAID 10方式，更多的情况是从主通路分出两路，做Striping操作，即把数据分割，而这分出来的每一路则再分两路，做Mirroring操作，即互做镜像。

图6：认识RAID 10

　　由于利用了RAID 0极高的读写效率和RAID 1较高的数据保护、恢复能力，使RAID 10成为了一种性价比较高的等级，目前几乎所有的RAID控制卡都支持这一等级。但是，RAID 10对存储容量的利用率和RAID 1一样低，只有50%。因此，RAID10即高可靠性与高效磁盘结构它是一个带区结构加一个镜象结构，可以达到既高效又高速的目的，RAID 10能提供比RAID 5更好的性能。这种新结构的可扩充性不好，这种解决方案被广泛应用，使用此方案比较昂贵。

　　2、RAID 10的写(Write)操作

图7:RAID 10的写(Write)操作(点击看大图)

　　Raid 10其实结构非常简单，首先创建2个独立的Raid1，然后将这两个独立的Raid1组成一个Raid0，当往这个逻辑Raid中写数据时，数据被有序的写入两个Raid1中。图中磁盘1和磁盘2组成一个Raid1，磁盘2和磁盘3又组成另外一个Raid1;这两个Raid1组成了一个新的Raid0。如写在硬盘1上的数据0、1、3、4，写在硬盘2中则为数据0、2、3、5，硬盘3中的数据为1、2、4、5，因此数据在三个硬盘上的分布不同于Raid1和Raid0，但又具有两者的特性。

　　3、RAID 10的数据损坏(Crash)与恢复(Recover)操作

图8:RAID 10的数据损坏(Crash)操作(点击看大图)

　　虽然Raid10方案造成了50%的磁盘浪费，但是它提供了200%的速度和单磁盘损坏的数据安全性，并且当同时损坏的磁盘不在同一Raid1中，就能保证数据安全性。上图中显示磁盘2损坏了，整个逻辑磁盘仍能正常工作的。

图9:RAID 10恢复(Recover)操作(点击看大图)

　　当我们需要恢复RAID 10中损坏的磁盘2时，只需要更换新的硬盘，安装RAID10的工作原理来进行数据恢复，恢复数据过程中系统仍能正常工作。图8中新换硬盘2，原先的数据0、2、3、5会同步恢复到硬盘2中。

　　总的来说，RAID 10以RAID 0为执行阵列，以RAID 1为数据保护阵列，它具有与RAID 1一样的容错能力，用于容错处理的系统开销与单独的镜像操作基本一样，由于使用RAID 0作为执行等级，因此具有较高的I/O宽带;对于那些想在RAID 1基础上大幅提高性能的用户，它是一个完美的解决方案。RAID 10适用于数据库存储服务器等需要高性能、高容错但对容量要求不大的场合。