RAID技術(shù)工作原理及可靠性

1、RAID技術(shù)工作原理及可靠性分析摘 要：介紹了磁盤陣列的基本概念和常用的磁盤陣列種類，分析了RAID0、RAID3和RAID10三種磁盤陣列的可靠性值，同時(shí)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，磁盤陣列的可靠性值基于標(biāo)準(zhǔn)模型在一定程度上可以進(jìn)行量化，能進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算,得出RAID10比相應(yīng)其他的RAID的容量更大，可靠性更佳。該文的可靠性分析對磁盤陣列的進(jìn)一步研究和生產(chǎn)能起到現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)作用。關(guān)鍵字：磁盤陣列；可靠性；鏡像; 磁盤陣列控制器；1 引 言RAID是英文Redundant Array of Independent Disks的縮寫，中文簡稱為獨(dú)立冗余磁盤陣列。簡單的說，RAID是一種把多塊

2、獨(dú)立的硬盤（物理硬盤）按不同的方式組合起來形成一個(gè)硬盤組（邏輯硬盤），從而提供比單個(gè)硬盤更高的存儲性能和提供數(shù)據(jù)備份技術(shù)。組成磁盤陣列的不同方式稱為RAID級別（RAID Levels）。在用戶看起來，組成的磁盤組就像是一個(gè)硬盤，用戶可以對它進(jìn)行分區(qū)，格式化等等?？傊?，對磁盤陣列的操作與單個(gè)硬盤一模一樣。不同的是，磁盤陣列的存儲速度要比單個(gè)硬盤高很多，而且可以提供自動(dòng)數(shù)據(jù)備份。數(shù)據(jù)備份的功能是在用戶數(shù)據(jù)一旦發(fā)生損壞后，利用備份信息可以使損壞數(shù)據(jù)得以恢復(fù)，從而保障了用戶數(shù)據(jù)的安全性。2 磁盤陣列的基本概念和常用的磁盤陣列種類2.1 RIAD技術(shù)簡介RAID包含多塊硬盤，但是在操作系統(tǒng)下是作為一個(gè)

3、獨(dú)立的大型存儲設(shè)備出現(xiàn)。利用RAID技術(shù)于存儲系統(tǒng)的好處主要有以下三種：通過把多個(gè)磁盤組織在一起作為一個(gè)邏輯卷提供磁盤跨越功能；通過把數(shù)據(jù)分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊（Block）并行寫入/讀出多個(gè)磁盤以提高訪問磁盤的速度；通過鏡像或校驗(yàn)操作提供容錯(cuò)能力；最初開發(fā)RAID的主要目的是節(jié)省成本，當(dāng)時(shí)幾塊小容量硬盤的價(jià)格總和要低于大容量的硬盤。目前來看RAID在節(jié)省成本方面的作用并不明顯，但是 RAID可以充分發(fā)揮出多塊硬盤的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出任何一塊單獨(dú)硬盤的速度和吞吐量。除了性能上的提高之外，RAID還可以提供良好的容錯(cuò)能力，在任何一塊硬盤出現(xiàn)問題的情況下都可以繼續(xù)工作，不會受到損壞硬盤的影響。RAID技術(shù)

4、分為幾種不同的等級，分別可以提供不同的速度，安全性和性價(jià)比。根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)腞AID級別可以滿足用戶對存儲系統(tǒng)可用性、性能和容量的要求。常用的RAID級別有以下幾種：NRAID，JBOD，RAID0，RAID1，RAID1+0，RAID3，RAID5等。目前經(jīng)常使用的是RAID5和RAID（1+0）。磁盤陣列（Disk Array）是由一個(gè)硬盤控制器來控制多個(gè)硬盤的相互連接，使多個(gè)硬盤的讀寫同步，減少錯(cuò)誤，增加效率和可靠度的技術(shù)。磁盤陣列卡則是實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)的硬件產(chǎn)品，磁盤陣列卡擁有一個(gè)專門的處理器，還擁有專門的存貯器，用于高速緩沖數(shù)據(jù)。使用磁盤陣列卡服務(wù)器對磁盤的操作就直接通過陣列卡來進(jìn)

5、行處理，因此不需要大量的CPU及系統(tǒng)內(nèi)存資源，不會降低磁盤子系統(tǒng)的性能。陣列卡專用的處理單元來進(jìn)行操作，它的性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)非陣列硬盤，并且更安全更穩(wěn)定。RAID技術(shù)的兩大特點(diǎn)：一是速度、二是安全，由于這兩項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，RAID技術(shù)早期被應(yīng)用于高級服務(wù)器中的SCSI接口的硬盤系統(tǒng)中，隨著近年計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PC機(jī)的CPU的速度已進(jìn)入GHz 時(shí)代。IDE接口的硬盤也不甘落后，相繼推出了ATA66和ATA100硬盤。這就使得RAID技術(shù)被應(yīng)用于中低檔甚至個(gè)人PC機(jī)上成為可能。RAID通常是由在硬盤陣列塔中的RAID控制器或電腦中的RAID卡來實(shí)現(xiàn)的。2.2 RAID分類磁盤陣列其樣式有三種，一是外接

6、式磁盤陣列柜、二是內(nèi)接式磁盤陣列卡，三是利用軟件來仿真。外接式磁盤陣列柜最常被使用大型服務(wù)器上，具可熱交換（Hot Swap）的特性，不過這類產(chǎn)品的價(jià)格都很貴。內(nèi)接式磁盤陣列卡，因?yàn)閮r(jià)格便宜，但需要較高的安裝技術(shù)，適合技術(shù)人員使用操作。硬件陣列能夠提供在線擴(kuò)容、動(dòng)態(tài)修改陣列級別、自動(dòng)數(shù)據(jù)恢復(fù)、驅(qū)動(dòng)器漫游、超高速緩沖等功能。它能提供性能、數(shù)據(jù)保護(hù)、可靠性、可用性和可管理性的解決方案。陣列卡專用的處理單元來進(jìn)行操作。利用軟件仿真的方式，是指通過網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)自身提供的磁盤管理功能將連接的普通SCSI卡上的多塊硬盤配置成邏輯盤，組成陣列。軟件陣列可以提供數(shù)據(jù)冗余功能，但是磁盤子系統(tǒng)的性能會有所降低，有

7、的降低幅度還比較大，達(dá)30%左右。因此會拖累機(jī)器的速度，不適合大數(shù)據(jù)流量的服務(wù)器。2.3 RAID原理磁盤陣列作為獨(dú)立系統(tǒng)在主機(jī)外直連或通過網(wǎng)絡(luò)與主機(jī)相連。磁盤陣列有多個(gè)端口可以被不同主機(jī)或不同端口連接。一個(gè)主機(jī)連接陣列的不同端口可提升傳輸速度。和當(dāng)時(shí)PC用單磁盤內(nèi)部集成緩存一樣，在磁盤陣列內(nèi)部為加快與主機(jī)交互速度，都帶有一定量的緩沖存儲器。主機(jī)與磁盤陣列的緩存交互，緩存與具體的磁盤交互數(shù)據(jù)。在應(yīng)用中，有部分常用的數(shù)據(jù)是需要經(jīng)常讀取的，磁盤陣列根據(jù)內(nèi)部的算法，查找出這些經(jīng)常讀取的數(shù)據(jù)，存儲在緩存中，加快主機(jī)讀取這些數(shù)據(jù)的速度，而對于其他緩存中沒有的數(shù)據(jù)，主機(jī)要讀取，則由陣列從磁盤上直接讀取傳輸

8、給主機(jī)。對于主機(jī)寫入的數(shù)據(jù)，只寫在緩存中，主機(jī)可以立即完成寫操作。然后由緩存再慢慢寫入磁盤。2.4 RAID優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):提高傳輸速率。RAID通過在多個(gè)磁盤上同時(shí)存儲和讀取數(shù)據(jù)來大幅提高存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量（Throughput）。在RAID中，可以讓很多磁盤驅(qū)動(dòng)器同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，而這些磁盤驅(qū)動(dòng)器在邏輯上又是一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器，所以使用RAID可以達(dá)到單個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器幾倍、幾十倍甚至上百倍的速率。這也是RAID最初想要解決的問題。因?yàn)楫?dāng)時(shí)CPU的速度增長很快，而磁盤驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸速率無法大幅提高，所以需要有一種方案解決二者之間的矛盾。RAID最后成功了。通過數(shù)據(jù)校驗(yàn)提供容錯(cuò)功能。普通磁盤驅(qū)動(dòng)器無法提

9、供容錯(cuò)功能，如果不包括寫在磁盤上的CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）碼的話。RAID容錯(cuò)是建立在每個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器的硬件容錯(cuò)功能之上的，所以它提供更高的安全性。在很多RAID模式中都有較為完備的相互校驗(yàn)/恢復(fù)的措施，甚至是直接相互的鏡像備份，從而大大提高了RAID系統(tǒng)的容錯(cuò)度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定冗余性。缺點(diǎn):RAID0沒有冗余功能，如果一個(gè)磁盤（物理）損壞，則所有的數(shù)據(jù)都無法使用。RAID1磁盤的利用率最高只能達(dá)到50%(使用兩塊盤的情況下)，是所有RAID級別中最低的。RAID0+1以理解為是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 0+1可以為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全保障，但保障程度要比 Mirror低而磁盤

10、空間利用率要比Mirror高。2.5 RAID級別 2.5.1 RAID 0 將多個(gè)磁盤合并成一個(gè)大的磁盤，不具有冗余，并行I/O，速度最快。RAID 0亦稱為帶區(qū)集。它是將多個(gè)磁盤并列起來，成為一個(gè)大磁盤。在存放數(shù)據(jù)時(shí)，其將數(shù)據(jù)按磁盤的個(gè)數(shù)來進(jìn)行分段，然后同時(shí)將這些數(shù)據(jù)寫進(jìn)這些盤中，所以在所有的級別中，RAID 0的速度是最快的。但是RAID 0沒有冗余功能，如果一個(gè)磁盤（物理）損壞，則所有的數(shù)據(jù)都會丟失，危險(xiǎn)程度與JBOD相當(dāng)。 理論上越多的磁盤效能就等于單一磁盤效能磁盤數(shù)，但實(shí)際上受限于匯流排 I/O瓶頸及其它因素的影響，RAID效能會隨邊際遞減，也就是說，假設(shè)一個(gè)磁盤的效能是50MB每

11、秒，兩個(gè)磁盤的RAID 0效能約96MB每秒，三個(gè)磁盤的RAID 0也許是130MB每秒而不是150MB每秒，所以兩個(gè)磁盤RAID 0最能明顯感受到效能的提升。 但如果是以軟體方式來實(shí)作RAID，則磁盤的空間則不見得受限于此（例如Linux Software RAID），透過軟體實(shí)作可以經(jīng)由不同的組合而善用所有的磁盤空間。 2.5.2 RAID 1 兩組以上的N個(gè)磁盤相互作鏡像，在一些多線程操作系統(tǒng)中能有很好的讀取速度，理論上讀取速度等于硬盤數(shù)量的倍數(shù)，另外寫入速度有微小的降低。只要一個(gè)磁盤正常即可維持運(yùn)作，可靠性最高。 RAID 1就是鏡像，其原理為在主硬盤上存放數(shù)據(jù)的同時(shí)也在鏡像硬盤上寫一

12、樣的數(shù)據(jù)。當(dāng)主硬盤（物理）損壞時(shí)，鏡像硬盤則代替主硬盤的工作。 因?yàn)橛戌R像硬盤做數(shù)據(jù)備份，所以RAID 1的數(shù)據(jù)安全性在所有的RAID級別上來說是最好的。但無論用多少磁盤做RAID 1，僅算一個(gè)磁盤的容量，是所有RAID中磁盤利用率最低的一個(gè)級別。 如果用兩個(gè)不同大小的磁盤建RAID 1，可用空間為較小的那個(gè)磁盤，較大的磁盤多出來的空間也可以分割成一個(gè)區(qū)來使用，不會造成浪費(fèi)。 2.5.3 RAID 2 這是RAID 0的改良版，以漢明碼（Hamming Code）的方式將數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼后分割為獨(dú)立的位元，并將數(shù)據(jù)分別寫入硬盤中。因?yàn)樵跀?shù)據(jù)中加入了錯(cuò)誤修正碼（ECC，Error Correctio

13、n Code），所以數(shù)據(jù)整體的容量會比原始數(shù)據(jù)大一些，RAID2最少要三臺磁盤機(jī)方能運(yùn)作。2.5.3 RAID 3 采用Bitinterleaving（數(shù)據(jù)交錯(cuò)儲存）技術(shù)，它需要通過編碼再將數(shù)據(jù)位元分 割后分別存在硬盤中，而將同位元檢查后單獨(dú)存在一個(gè)硬盤中，但由于數(shù)據(jù)內(nèi)的位元分散在不同的硬盤上，因此就算要讀取一小段數(shù)據(jù)資料都可能需要所有的硬盤進(jìn) 行工作，所以這種規(guī)格比較適于讀取大量數(shù)據(jù)時(shí)使用。2.5.4 RAID 4 它與RAID 3不同的是它在分割時(shí)是以區(qū)塊為單位分別存在硬盤中，但每次的數(shù)據(jù)存取都必須從同位元檢查的那個(gè)硬盤中取出對應(yīng)的同位元數(shù)據(jù)進(jìn)行核對，由于過于頻繁的使用，所以對硬盤的損耗可

14、能會提高。2.5.5 RAID 5 RAID Level 5是一種儲存性能、數(shù)據(jù)安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。它使用的是Disk Striping（硬盤分割）技術(shù)。RAID 5至少需要三顆硬盤，RAID 5不是對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，而是把數(shù)據(jù)和相對應(yīng)的奇偶校驗(yàn)信息存儲到組成RAID5的各個(gè)磁盤上，并且奇偶校驗(yàn)信息和相對應(yīng)的數(shù)據(jù)分別存儲于不同的磁盤上。當(dāng)RAID5的一個(gè)磁盤數(shù)據(jù)發(fā)生損壞后，可以利用剩下的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的奇偶校驗(yàn)信息去恢復(fù)被損壞的數(shù)據(jù)。 RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全保障，但保障程度要比鏡像低而磁盤空間利用率要比鏡像

15、高。RAID 5具有和RAID 0相近似的數(shù)據(jù)讀取速度，只是因?yàn)槎嗔艘粋€(gè)奇偶校驗(yàn)信息，寫入數(shù)據(jù)的速度相對單獨(dú)寫入一塊硬盤的速度略慢，若使用回寫快取可以讓效能改善不少。同時(shí)由于多個(gè)數(shù)據(jù)對應(yīng)一個(gè)奇偶校驗(yàn)信息，RAID 5的磁盤空間利用率要比RAID 1高，存儲成本相對較便宜。 2.5.6 RAID 6 與RAID 5相比，RAID 6增加了第二個(gè)獨(dú)立的奇偶校驗(yàn)信息塊。兩個(gè)獨(dú)立的奇偶系統(tǒng)使用不同的算法，數(shù)據(jù)的可靠性非常高，即使兩塊磁盤同時(shí)失效也不會影響數(shù)據(jù)的使用。 但RAID 6需要分配給奇偶校驗(yàn)信息更大的磁盤空間，相對于RAID 5有更大的“寫損失”，因此“寫性能”非常差。較差的性能和復(fù)雜的實(shí)作方

16、式使得RAID 6很少得到實(shí)際應(yīng)用。 同一陣列中最多容許兩個(gè)磁盤損壞。更換新磁盤后，資料將會重新算出并寫入新的磁盤中。依照設(shè)計(jì)理論，RAID 6必須具備四個(gè)以上的磁盤才能生效。 可使用的容量為硬盤總數(shù)減去2的差，乘以最小容量，公式為Size=（N-2）*min（S1，S2，S3.Sn），同理，數(shù)據(jù)保護(hù)區(qū)域容量則為最小容量乘以2。 RAID 6在硬體磁盤陣列卡的功能中，也是最常見的磁盤陣列等級。2.5.7 混合RAID JBOD JBOD（ Just a Bunch Of Disks）在分類上，JBOD并不是RAID的等級。 由于并沒有規(guī)范，市場上有兩類主流的做法 1.使用單獨(dú)的連結(jié)端口如SAT

17、A、USB或1394同時(shí)控制多個(gè)各別獨(dú)立的硬盤，使用這種模式通常是較高階的設(shè)備，還具備有RAID的功能，不需要依靠JBOD達(dá)到合并邏輯磁區(qū)的目的。 2.只是將多個(gè)硬盤空間合并成一個(gè)大的邏輯硬盤，沒有錯(cuò)誤備援機(jī)制。資料的存放機(jī)制是由第一顆硬盤開始依序往后存放，即作業(yè)系統(tǒng)看到的是一個(gè)大硬盤（由許多小硬盤組成的）。但如果硬盤損毀，則該顆硬盤上的所有數(shù)據(jù)將無法救回。若第一顆硬盤損壞，通常無法作救援（因?yàn)榇蟛糠謾n案系統(tǒng)將磁盤分割表（partition table）存在磁盤前端，即第一顆），失去磁盤分割表即失去一切數(shù)據(jù)，若遭遇磁盤陣列資料或硬盤出錯(cuò)的狀況，危險(xiǎn)程度較RAID 0更劇。它的好處是不會像RAI

18、D，每次存取都要讀寫全部硬盤。 2.5.8 RAID 7 RAID 7并非公開的RAID標(biāo)準(zhǔn)，而是Storage Computer Corporation的專利硬體產(chǎn)品名稱，RAID 7是以RAID 3及RAID 4為基礎(chǔ)所發(fā)展，但是經(jīng)過強(qiáng)化以解決原來的一些限制。 另外，在實(shí)作中使用大量的快取記憶體以及用以實(shí)現(xiàn)非同步陣列管理的專用即時(shí)處理器，使得RAID 7可以同時(shí)處理大量的IO要求，所以效能甚至超越了許多其他RAID標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)做產(chǎn)品。但也因?yàn)槿绱耍趦r(jià)格方面非常的高昂。2.5.9 RAID 10/01 RAID 10是先鏡射再分割資料，再將所有硬盤分為兩組，視為是RAID 0的最低組合，然后將

19、這兩組各自視為RAID 1運(yùn)作。 RAID 01則是跟RAID 10的程序相反，是先分割再將資料鏡射到兩組硬盤。它將所有的硬盤分為兩組，變成RAID 1的最低組合，而將兩組硬盤各自視為RAID 0運(yùn)作。 當(dāng)RAID 10有一個(gè)硬盤受損，其余硬盤會繼續(xù)運(yùn)作。RAID 01只要有一個(gè)硬盤受損，同組RAID 0的所有硬盤都會停止運(yùn)作，只剩下其他組的硬盤運(yùn)作，可靠性較低。如果以六個(gè)硬盤建RAID 01，鏡射再用三個(gè)建RAID 0，那么壞一個(gè)硬盤便會有三個(gè)硬盤離線。因此，RAID 10遠(yuǎn)較RAID 01常用，零售主機(jī)板絕大部份支援RAID 0/1/5/10，但不支援RAID 01。2.5.10 RAID

20、 50 RAID 50 是RAID 5與RAID 0的組合，先作RAID 5，再作RAID 0，也就是對多組RAID 5彼此構(gòu)成Stripe存取。由于RAID 50是以RAID 5為基礎(chǔ)，而RAID 5至少需要3臺硬盤，因此要以多組RAID 5構(gòu)成RAID 50，至少需要6臺硬盤。以RAID 50最小的6臺硬盤組態(tài)為例，先把6臺硬盤分為2組，每組3臺構(gòu)成RAID 5，如此就得到兩組RAID 5，然后再把兩組RAID 5構(gòu)成RAID 0。 RAID 50在底層的任一組或多組RAID 5中出現(xiàn)1臺硬盤損壞時(shí)，仍能維持運(yùn)作，不過如果任一組RAID 5中出現(xiàn)2臺或兩臺以上硬盤損毀，整組RAID 50就

21、會失效。 RAID 50由于在上層把多組RAID 5構(gòu)成Stripe，效能比起單純的RAID 5高，容量利用率比RAID5要低。 比如同樣9塊硬盤，RAID 50則3個(gè)RAID 5組成RAID 0，每個(gè)RAID 5會浪費(fèi)一塊硬盤，利用率為(1-3/9)，RAID 5則為(1-1/9)。2.5.11 RAID 53 它擁有一個(gè)鏡射條帶陣列，硬盤里其中一個(gè)條帶就是一個(gè)是由3組以上的RAID 5組成RAID 3硬盤陣列。2.5.12 RAID 60 RAID 60 是RAID 6與RAID 0的組合：先作RAID 6，再作RAID 0。換句話說，就是對兩組以上的RAID 6作Stripe存取。RAI

22、D 6至少需具備4臺硬盤，所以RAID 60的最小需求是8臺硬盤。 由于底層是以RAID 6組成，所以RAID 60可以容許任一組RAID 6中損毀最多2臺硬盤，而系統(tǒng)仍能維持運(yùn)作；不過只要底層任一組RAID 6中損毀3臺硬盤，整組RAID 60就會失效，當(dāng)然這種情況的機(jī)率相當(dāng)?shù)汀?比起單純的RAID 6，RAID 60的上層透過結(jié)合多組RAID 6構(gòu)成Stripe存取，因此效能較高。不過使用門檻高，而且容量利用率低是較大的問題。3 磁盤陣列可靠度模型和可靠性值3.1 磁盤陣列可靠度模型一個(gè)磁盤陣列可以有包含多個(gè)不同的RAID級和磁盤容量，為簡化模型，本文僅討論基于8個(gè)相同RAID級硬盤驅(qū)動(dòng)器

23、組成的磁盤陣列，所有計(jì)算均假設(shè)在百分之百運(yùn)轉(zhuǎn)情況下3年內(nèi)可靠性可以達(dá)到0.90的40 GB硬盤驅(qū)動(dòng)器。3.2 RAID 0的可靠性值磁盤陣列RAID 0 的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示， 圖中的磁盤陣列RAID 0由8個(gè)磁盤組成， 因此磁盤陣列的可靠性值就是每一個(gè)單獨(dú)的硬盤驅(qū)動(dòng)器的可靠性的乘積。由圖1可知，1個(gè)磁盤陣列RAID 0 的可靠性值 一個(gè)單獨(dú)的硬盤驅(qū)動(dòng)器的可靠性值 R HDD 是 0.9 ，則 8 個(gè)磁盤組成的 RAID0 磁盤陣列的可靠性值計(jì)算表明，在 3 年內(nèi)沒有任何數(shù)據(jù)損失的可能性是 43% ，而發(fā)生數(shù)據(jù)損失的可能性是：100%-43%=57%3.3 RAID 3的可靠性值RAID 3 屬

24、于并行訪問磁盤陣列， 其結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。在 RAID 3 中， 使用了專門的磁盤存放所有的校驗(yàn)值，并把數(shù)據(jù)分散到剩余的磁盤上，因而 RAID 3 需要至少 3 塊盤陣來運(yùn)行。RAID 3 是使用專門校驗(yàn)盤的并行訪問，其性能優(yōu)勢依賴于緩存技術(shù)和更高的磁盤轉(zhuǎn)速。整個(gè) RAID 3 系統(tǒng)只需要一個(gè)校驗(yàn)盤，就可以使硬盤的利用率提高。RAID 3 可以承受在由 n 個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器組成的磁盤陣列中的一個(gè)硬盤發(fā)生故障，例如：如果奇偶校驗(yàn)硬盤發(fā)生故障，其余用作存儲數(shù)據(jù)用的硬盤不會被影響，但是冗余信息將丟失，如果其中一個(gè)數(shù)據(jù)硬盤發(fā)生故障， RAID 控制器使用剩余的數(shù)據(jù)硬盤，并且奇偶校驗(yàn)硬盤重新計(jì)算丟失的數(shù)據(jù)

25、，系統(tǒng)性能將有稍微的降低直到發(fā)生故障的硬盤驅(qū)動(dòng)器被恢復(fù)，但是不會有數(shù)據(jù)丟失。如果在發(fā)生故障的硬盤恢復(fù)以前另一個(gè)硬盤發(fā)生故障，那么 RAID 組件內(nèi)的所有的數(shù)據(jù)將會丟失。圖 3 中，配置了 n 塊硬盤驅(qū)動(dòng)器的 RAID 3 的可靠性值因此，當(dāng)配置了3塊盤陣( 共有8個(gè)相同RAID級硬盤驅(qū)動(dòng)器，1個(gè)作為奇偶校驗(yàn)硬盤，7 個(gè)作為數(shù)據(jù)盤)時(shí)，可靠性值 計(jì)算表明，3年內(nèi)沒有任何數(shù)據(jù)損失的可能性是 81% 。因此，發(fā)生數(shù)據(jù)損失的可能性是： 100%-81%=19%3.4 RAID 10的可靠性值RAID 10 的結(jié)構(gòu)如圖 3 所示，圖中 RAID 10 是將 RAID 1 的鏡像功能和 RAID 0 的數(shù)

26、據(jù)分割功能混合了起來，因此 RAID 10 需要至少 4 塊硬盤驅(qū)動(dòng)器 (2 塊互為鏡像盤， 2 塊作為數(shù)據(jù)盤 ) 來運(yùn)行。 其中數(shù)據(jù)是在被鏡像的驅(qū)動(dòng)器組之間分割，當(dāng)一個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器在重建的時(shí)候，RAID 10 系統(tǒng)將比奇偶校驗(yàn) RAID 系統(tǒng)的性能更好，這是因?yàn)閬G失的數(shù)據(jù)不是從奇偶校驗(yàn)信息來重新獲得，而是從其余的驅(qū)動(dòng)器上拷貝得到的。在 RAID 10 磁盤陣列中，在鏡像組里有一個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障不會導(dǎo)致任何數(shù)據(jù)丟失，只要每一個(gè)鏡像組里有一個(gè)活動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器，所有的數(shù)據(jù)就仍然是可用的，如果一個(gè)鏡像組里的2個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器都發(fā)生了故障，那么所有的數(shù)據(jù)都會丟失。圖 3 中， RAID 10 的一組陣列的可靠性值當(dāng) RAID 10 分成 4 組時(shí)，因此，1個(gè)RAID 10 磁盤組的分組如下：每次 1 組：+P(AB)+P(CD)+P(AD)+P(CB)每次 2 組：P(ABCD)P(ABD)P(ABC)P(BCD)P(ACD)P(ABCD)每次 3 組：+P(ABCD)+P(ABCD)+P(ABCD)+P(ABCD)每次4組： P(ABCD)RAID10的可靠性值是每組可靠性值之