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磁盘阵列 RAID 技术基本原理

RAID 技术可以将一个硬盘上的任务分散或copy到多个（少则两个）磁盘上，借此来提高了性能或建立数据冗余以防驱动器发生故障。可以通过设定设备的 RAID 模式来决定设备以何种方式处理数据。RAID 配置可让多个硬盘驱动器以不同的方式（例如使用条带技术或镜像技术）组合成单一的运行单元。

RAID 的两个关键目标是提高数据可靠性和 I/O 性能。磁盘阵列中，数据分散在多个磁盘中，然而对于计算机系统来说，就像一个单独的磁盘。通过把相同数据同时写入到多块磁盘（典型地如镜像），或者将计算的校验数据写入阵列中来获得冗余能力，当单块磁盘出现故障时可以保证不会导致数据丢失。有些 RAID 等级允许更多地 磁盘同时发生故障。在这样的冗余机制下，可以用新磁盘替换故障磁盘， RAID 会自动根据剩余磁盘中的数据和校验数据重建丢失的数据，保证数据一致性和完整性。数据分散保存在 RAID 中的多个不同磁盘上，并发数据读写要大大优于单个磁盘，因此可以获得更高的聚合 I/O 带宽。当然，磁盘阵列会减少全体磁盘的总可用存储空间，牺牲空间换取更高的可靠性和性能。比如， RAID1 存储空间利用率仅有 50% ， RAID5 会损失其中一个磁盘的存储容量，空间利用率为 (n-1)/n 。

磁盘阵列

磁盘阵列简称RAID。磁盘阵列是由多个硬盘按照不同的方式组合成一个大型的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生的加成效果来提升整个磁盘系统的效能。根据不同的组合方式可组成不同的磁盘阵列，比如RAID0、RAID1、Span以及Pm等，通过USB接口或Type-C接口连接在电脑上，从而实现数据的存储。

通俗一点，可以把它理解成一个银行里的大容量保险柜，你可以把东西存进去和拿出来，但如果没有「人」在，就无法从里面存取任何资料。一样的道理，磁盘阵列离开了电脑是不能单独使用的，因为它本身不含任何操作系统也不具备运算能力。所以局限比较大，依赖电脑使用，限制使用地点。

RAID的操作步骤　

标准的RAID写操作，需包括以下几个步骤：

　　（1）以校验盘中读取数据

　　（2）以目标数据盘中读取数据

　　（3）以旧校验数据，新数据及已存在数据，生成新的校验数据

　　（4）将新校验数据写入校验盘

　　（5）将新数据写入目标数据盘

　　当主机将一个待写入阵列RAID组中的数据发送到阵列时，阵列控制器将该数据保存在缓存中并立即报告主机该数据的写入工作已完成。该数据写入到阵列硬盘的工作由阵列控制器完成，该数据可继续存放在Cache中直到Cache满，而且要为新数据腾出空间而必须刷新时或阵列需停机时，控制器会及时将该数据从Cache写入阵列硬盘中。

　　这种缓存回写技术使得主机不必等待RAID校验计算过程的完成，即可处理下一个读写任务，这样，主机的读写效率大为增加。当主机命令将一个数据写入硬盘，则阵列控制器将该数据写入缓存上面的位置，只有新数据才会被控制器按Write-Back Cache的方式之后写入硬盘。