详解RAID技术（二）补充

上一篇文章详细图解RAID技术讲解了RAID的基础概念， 原理，常见的RAID等级等，此篇文章做一个补充，列出一些非常见的RAID等级、RAID控制器类型及RAID技术的优缺点等

一、非常见RAID等级

1、RAID 2

这是RAID 0的改良版，使用汉明码方式对数据进行编码后分割为独立位元并写入磁盘，并加入错误修正码（ECC）。RAID 2至少需要三块磁盘才能运作。它现在很少使用，因为与RAID 3相比没有优势。

2、RAID 3

采用位元交错存储（Bit-interleaving）技术，将数据位元分割后存储在磁盘中，并将同位元检查单独存储在一个硬盘中。由于数据位元分散在不同磁盘上，即使读取少量数据也可能需要所有硬盘协同工作。因此，这种规格更适用于读取大量数据。

3、RAID 4

与RAID 3不同，它以区段为单位分割数据并存储在磁盘中。每次数据存取都必须从同位元检查硬盘中取出对应数据进行核对。由于过于频繁使用，可能提高硬盘损耗。它使用大型条带，允许从任何单个磁盘读取记录，从而可以用于读操作的重叠I/O。但所有写操作都需更新奇偶校验盘，因此无法进行I/O重叠。RAID 4在某些商用机器上仍有应用，例如NetApp公司设计的NAS系统。

二、RAID 控制器

RAID控制器是管理存储阵列中驱动器的设备，作为操作系统和物理磁盘之间的抽象层，将一组磁盘呈现为逻辑单元。RAID控制器可以提高性能并帮助保护数据免受崩溃的影响。RAID控制器主要分为以下几种类型：

1、硬件RAID（Hardware RAID）：

RAID卡上内置处理器，不占用服务器的CPU资源。它具有最快的读写性能，适用于任何操作系统，并且在系统断电后，可以通过备用电池模块（BBU）和非易失性内存（NVRAM）确保数据写入的完整性。硬件RAID通常用于RAID 5和RAID 6等对性能和安全性要求较高的场景，但价格昂贵。

2、软件RAID（Software RAID）：

主要由CPU处理阵列存储操作。优点是价格低廉，但会消耗较多的CPU资源。它可以通过操作系统内置的RAID功能（如Linux、FreeBSD、Windows Server等）或作为文件系统的一部分来实现。

3、硬件辅助RAID/固件RAID（Firmware-based RAID / Hardware-Assisted Software RAID / Fake RAID）：

这种RAID控制器芯片位于主板上，所有操作都由CPU执行，类似于软件RAID。然而，固件RAID系统仅在启动过程开始时实施，一旦操作系统加载，控制器驱动程序便接管RAID功能。它比纯硬件RAID便宜，但会给CPU带来更大的负担。

三、RAID的优点及局限性

1、优点：

• • 成本效益提升：使用大量价格较低的磁盘可以提高成本效益。
• • 性能提升：使用多个磁盘组合可以提高单个磁盘的性能。RAID 0在读取/写入方面比单个磁盘更快，因为文件系统分布在协同工作的多个磁盘上。
• • 更高的速度和可靠性：在发生故障后，根据配置的不同，计算机的速度和可靠性可以提高。
• • 更高的可用性和弹性：RAID 1通过镜像，可以使两个磁盘包含相同的数据，确保一个磁盘故障时另一个仍能工作，从而增加可用性和弹性。
• • 减少物理硬件负担，提高整体性能：例如，硬件RAID卡可以包含额外的内存作为缓存，而不是依赖服务器资源。
• • 解决I/O磁盘问题：RAID通过从多个磁盘读取/写入数据而不是等待一个磁盘完成任务来提供额外的吞吐量。

2、局限性：

• • 成本较高：嵌套RAID级别比传统RAID级别实现成本更高，因为它们需要更多磁盘，且许多磁盘用于冗余，导致每GB存储成本更高。
• • 故障概率增加：当一个磁盘故障时，阵列中其他驱动器也很快故障的概率会上升，这很可能导致数据丢失，因为所有磁盘通常同时安装，磨损程度相同。
• • 单点故障限制：某些RAID级别（如RAID 1和RAID 5）只能承受单个磁盘故障。
• • 脆弱期：在故障磁盘被替换并填充数据之前，RAID阵列及其数据都是脆弱的。
• • 重建时间长：随着磁盘容量的增加，重建故障磁盘所需的时间也大大增加。
• • 重建失败风险：如果发生磁盘故障，其余磁盘可能包含坏扇区或不可读数据，可能导致阵列无法完全重建。