陣列簡介
由加利福尼亞大學伯克利分校（UniversityofCalifornia-Berkeley）在1988年，發表的文章：“ACaseforRedundantArraysofInexpensiveDisks”。文章中，談到了RAID這個辭彙，而且定義了RAID的5層級。伯克利大學研究目的是反映當時CPU快速的性能。CPU效能每年大約成長30～50%，而硬磁機只能成長約7%。研究小組希望能找出一種新的技術，在短期內，立即提升效能來平衡計算機的運算能力。在當時，柏克萊研究小組的主要研究目的是效能與成本。
另外，研究小組也設計出容錯（fault-tolerance），邏輯數據備份（logicaldataredundancy），而產生了RAID理論。研究初期，便宜（Inexpensive）的磁碟也是主要的重點，但後來發現，大量便宜磁碟組合併不能適用於現實的生產環境，後來Inexpensive被改為independent，許多獨立的磁碟組。
獨立磁碟冗餘陣列（RAID，redundantarrayofindependentdisks）是把相同的數據存儲在多個硬碟的不同的地方（因此，冗餘地）的方法。通過把數據放在多個硬碟上，輸入輸出操作能以平衡的方式交疊，改良性能。因為多個硬碟增加了平均故障間隔時間（MTBF），儲存冗餘數據也增加了容錯。
分類
磁碟陣列其樣式有三種，一是外接式磁碟陣列櫃、二是內接式磁碟陣列卡，三是利用軟體來仿真。
外接式磁碟陣列櫃最常被使用大型伺服器上，具可熱交換（HotSwap）的特性，不過這類產品的價格都很貴。
內接式磁碟陣列卡，因為價格便宜，但需要較高的安裝技術，適合技術人員使用操作。硬體陣列能夠提供線上擴容、動態修改陣列級別、自動數據恢復、驅動器漫遊、超高速緩衝等功能。它能提供性能、數據保護、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行操作。
利用軟體仿真的方式，是指通過網路作業系統自身提供的磁碟管理功能將連線的普通SCSI卡上的多塊硬碟配置成邏輯盤，組成陣列。軟體陣列可以提供數據冗餘功能，但是磁碟子系統的性能會有所降低，有的降低幅度還比較大，達30%左右。因此會拖累機器的速度，不適合大數據流量的伺服器。
原理
磁碟陣列作為獨立系統在主機外直連或通過網路與主機相連。磁碟陣列有多個連線埠可以被不同主機或不同連線埠連線。一個主機連線陣列的不同連線埠可提升傳輸速度。
和當時PC用單磁碟內部集成快取一樣，在磁碟陣列內部為加快與主機互動速度，都帶有一定量的緩衝存儲器。主機與磁碟陣列的快取互動，快取與具體的磁碟互動數據。
在套用中，有部分常用的數據是需要經常讀取的，磁碟陣列根據內部的算法，查找出這些經常讀取的數據，存儲在快取中，加快主機讀取這些數據的速度，而對於其他快取中沒有的數據，主機要讀取，則由陣列從磁碟上直接讀取傳輸給主機。對於主機寫入的數據，只寫在快取中，主機可以立即完成寫操作。然後由快取再慢慢寫入磁碟。
優缺點
優點
提高傳輸速率。RAID通過在多個磁碟上同時存儲和讀取數據來大幅提高存儲系統的數據吞吐量（Throughput）。在RAID中，可以讓很多磁碟驅動器同時傳輸數據，而這些磁碟驅動器在邏輯上又是一個磁碟驅動器，所以使用RAID可以達到單個磁碟驅動器幾倍、幾十倍甚至上百倍的速率。這也是RAID最初想要解決的問題。因為當時CPU的速度增長很快，而磁碟驅動器的數據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最後成功了。
通過數據校驗提供容錯功能。普通磁碟驅動器無法提供容錯功能，如果不包括寫在磁碟上的CRC（循環冗餘校驗）碼的話。RAID容錯是建立在每個磁碟驅動器的硬體容錯功能之上的，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/恢復的措施，甚至是直接相互的鏡像備份，從而大大提高了RAID系統的容錯度，提高了系統的穩定冗餘性。
缺點
RAID0沒有冗餘功能，如果一個磁碟（物理）損壞，則所有的數據都無法使用。
RAID1磁碟的利用率最高只能達到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RAID0和RAID1的折中方案。RAID0+1可以為系統提供數據安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁碟空間利用率要比Mirror高。
RAID級別
RAID 0示意圖RAID0是最早出現的RAID模式，即DataStripping數據分條技術。RAID0是組建磁碟陣列中最簡單的一種形式，只需要2塊以上的硬碟即可，成本低，可以提高整個磁碟的性能和吞吐量。RAID0沒有提供冗餘或錯誤修復能力，但實現成本是最低的。
RAID0最簡單的實現方式就是把N塊同樣的硬碟用硬體的形式通過智慧型磁碟控制器或用作業系統中的磁碟驅動程式以軟體的方式串聯在一起創建一個大的卷集。在使用中電腦數據依次寫入到各塊硬碟中，它的最大優點就是可以整倍的提高硬碟的容量。如使用了三塊80GB的硬碟組建成RAID0模式，那么磁碟容量就會是240GB。其速度方面，各單獨一塊硬碟的速度完全相同。最大的缺點在於任何一塊硬碟出現故障，整個系統將會受到破壞，可靠性僅為單獨一塊硬碟的1/N。
為了解決這一問題，便出現了RAID0的另一種模式。即在N塊硬碟上選擇合理的帶區來創建帶區集。其原理就是將原先順序寫入的數據被分散到所有的四塊硬碟中同時進行讀寫。四塊硬碟的並行操作使同一時間內磁碟讀寫的速度提升了4倍。
在創建帶區集時，合理的選擇帶區的大小非常重要。如果帶區過大，可能一塊磁碟上的帶區空間就可以滿足大部分的I/O操作，使數據的讀寫仍然只局限在少數的一、兩塊硬碟上，不能充分的發揮出並行操作的優勢。另一方面，如果帶區過小，任何I/O指令都可能引發大量的讀寫操作，占用過多的控制器匯流排頻寬。因此，在創建帶區集時，我們應當根據實際套用的需要，慎重的選擇帶區的大小。
帶區集雖然可以把數據均勻的分配到所有的磁碟上進行讀寫。但如果我們把所有的硬碟都連線到一個控制器上的話，可能會帶來潛在的危害。這是因為當我們頻繁進行讀寫操作時，很容易使控制器或匯流排的負荷超載。為了避免出現上述問題，建議用戶可以使用多個磁碟控制器。最好解決方法還是為每一塊硬碟都配備一個專門的磁碟控制器。
雖然RAID0可以提供更多的空間和更好的性能，但是整個系統是非常不可靠的，如果出現故障，無法進行任何補救。所以，RAID0一般只是在那些對數據安全性要求不高的情況下才被人們使用。
2、RAID1
RAID 1示意圖RAID1主要是通過二次讀寫實現磁碟鏡像，所以磁碟控制器的負載也相當大，尤其是在需要頻繁寫入數據的環境中。為了避免出現性能瓶頸，使用多個磁碟控制器就顯得很有必要。
3、RAID0+1
從RA
RAID0+1示意圖4、RAID:LSIMegaRAID、Nytro和Syncro
MegaRAID、Nytro和Syncro都是LSI針對RAID而推出的解決方案，並且一直在創造更新。
LSIMegaRAID的主要定位是保護數據，通過高性能、高可靠的RAID控制器功能，為數據提供高級別的保護。LSIMegaRAID在業界有口皆碑。
LSINytro的主要定位是數據加速，它充分利用當今備受追捧的快閃記憶體技術，極大地提高數據I/O速度。LSINytro包括三個系列：LSINytroWarpDrive加速卡、LSINytroXD套用加速存儲解決方案和LSINytroMegaRAID套用加速卡。NytroMegaRAID主要用於DAS環境，NytroWarpDrive加速卡主要用於SAN和NAS環境，NytroXD解決方案由NytroWarpDrive加速卡和NytroXD智慧型高速快取軟體兩部分構成。
LSISyncro的定位主要用於數據共享，提高系統的可用性、可擴展性，降低成本。
LSI通過MegaRAID提供基本的可靠性保障;通過Nytro實現加速;通過Syncro突破容量瓶頸，讓價格低廉的存儲解決方案可以大規模擴展，並且進一步提高可靠性。
5、RAID2：帶海明碼校驗
從概念上講，RAID2同RAID3類似，兩者都是將數據條塊化分布於不同的硬碟上，條塊單位為位或位元組。然而RAID2使用一定的編碼技術來提供錯誤檢查及恢復。這種編碼技術需要多個磁碟存放檢查及恢覆信息，使得RAID2技術實施更複雜。因此,在商業環境中很少使用。下圖左邊的各個磁碟上是數據的各個位，由一個數據不同的位運算得到的海明校驗碼可以保存另一組磁碟上。由於海明碼的特點，它可以在數據發生錯誤的情況下將錯誤校正，以保證輸出的正確。它的數據傳送速率相當高，如果希望達到比較理想的速度，那最好提高保存校驗碼ECC碼的硬碟，對於控制器的設計來說，它又比RAID3，4或5要簡單。沒有免費的午餐，這裡也一樣，要利用海明碼，必須要付出數據冗餘的代價。輸出數據的速率與驅動器組中速度最慢的相等。
6、RAID3：帶奇偶校驗碼的並行傳送
這種校驗碼與RAID2不同，只能查錯不能糾錯。它訪問數據時一次處理一個帶區，這樣可以提高讀取和寫入速度。校驗碼在寫入數據時產生並保存在另一個磁碟上。需要實現時用戶必須要有三個以上的驅動器，寫入速率與讀出速率都很高，因為校驗位比較少，因此計算時間相對而言比較少。用軟體實現RAID控制將是十分困難的，控制器的實現也不是很容易。它主要用於圖形（包括動畫）等要求吞吐率比較高的場合。不同於RAID2，RAID3使用單塊磁碟存放奇偶校驗信息。如果一塊磁碟失效，奇偶盤及其他數據盤可以重新產生數據。如果奇偶盤失效，則不影響數據使用。RAID3對於大量的連續數據可提供很好的傳輸率，但對於隨機數據，奇偶盤會成為寫操作的瓶頸。
7、RAID4：帶奇偶校驗碼的獨立磁碟結構
RAID4和RAID3很象，不同的是，它對數據的訪問是按數據塊進行的，也就是按磁碟進行的，每次是一個盤。在圖上可以這么看，RAID3是一次一橫條，而RAID4一次一豎條。它的特點和RAID3也挺象，不過在失敗恢復時，它的難度可要比RAID3大得多了，控制器的設計難度也要大許多，而且訪問數據的效率不怎么好。
8、RAID5：分散式奇偶校驗的獨立磁碟結構
從它的示意圖上可以看到，它的奇偶校驗碼存在於所有磁碟上，其中的p0代表第0帶區的奇偶校驗值，其它的意思也相同。RAID5的讀出效率很高，寫入效率一般，塊式的集體訪問效率不錯。因為奇偶校驗碼在不同的磁碟上，所以提高了可靠性。但是它對數據傳輸的並行性解決不好，而且控制器的設計也相當困難。RAID3與RAID5相比，重要的區別在於RAID3每進行一次數據傳輸，需涉及到所有的陣列盤。而對於RAID5來說，大部分數據傳輸只對一塊磁碟操作，可進行並行操作。在RAID5中有“寫損失”，即每一次寫操作，將產生四個實際的讀/寫操作，其中兩次讀舊的數據及奇偶信息，兩次寫新的數據及奇偶信息。
9、RAID6：帶有兩種分布存儲的奇偶校驗碼的獨立磁碟結構
名字很長，但是如果看到圖，大家立刻會明白是為什麼，請注意p0代表第0帶區的奇偶校驗值，而pA代表數據塊A的奇偶校驗值。它是對RAID5的擴展，主要是用於要求數據絕對不能出錯的場合。當然了，由於引入了第二種奇偶校驗值，所以需要N+2個磁碟，同時對控制器的設計變得十分複雜，寫入速度也不好，用於計算奇偶校驗值和驗證數據正確性所花費的時間比較多，造成了不必須的負載。我想除了軍隊沒有人用得起這種東西。
10、RAID7：最佳化的高速數據傳送磁碟結構
RAID7所有的I/O傳送均是同步進行的，可以分別控制，這樣提高了系統的並行性，提高系統訪問數據的速度；每個磁碟都帶有高速緩衝存儲器，實時作業系統可以使用任何實時操作晶片，達到不同實時系統的需要。允許使用SNMP協定進行管理和監視，可以對校驗區指定獨立的傳送信道以提高效率。可以連線多台主機，因為加入高速緩衝存儲器，當多用戶訪問系統時，訪問時間幾乎接近於0。由於採用並行結構，因此數據訪問效率大大提高。需要注意的是它引入了一個高速緩衝存儲器，這有利有弊，因為一旦系統斷電，在高速緩衝存儲器內的數據就會全部丟失，因此需要和UPS一起工作。當然了，這么快的東西，價格也非常昂貴。
11、RAID10：高可靠性與高效磁碟結構
這種結構無非是一個帶區結構加一個鏡象結構，因為兩種結構各有優缺點，因此可以相互補充，達到既高效又高速的目的。大家可以結合兩種結構的優點和缺點來理解這種新結構。這種新結構的價格高，可擴充性不好。主要用於數據容量不大，但要求速度和差錯控制的資料庫中。
12、RAID53：高效數據傳送磁碟結構
越到後面的結構就是對前面結構的一種重複和再利用，這種結構就是RAID3和帶區結構的統一，因此它速度比較快，也有容錯功能。但價格十分高，不易於實現。這是因為所有的數據必須經過帶區和按位存儲兩種方法，在考慮到效率的情況下，要求這些磁碟同步真是不容易。
規範
RAID0：RAID0連續以位或位元組為單位分割數據，並行讀/寫於多個磁碟上，因此具有很高的數據傳輸率，但它沒有數據冗餘，因此並不能算是真正的RAID結構。RAID0隻是單純地提高性能，並沒有為數據的可靠性提供保證，而且其中的一個磁碟失效將影響到所有數據。因此，RAID0不能套用於數據安全性要求高的場合。
RAID1：它是通過磁碟數據鏡像實現數據冗餘，在成對的獨立磁碟上產生互為備份的數據。當原始數據繁忙時，可直接從鏡像拷貝中讀取數據，因此RAID1可以提高讀取性能。RAID1是磁碟陣列中單位成本最高的，但提供了很高的數據安全性和可用性。當一個磁碟失效時，系統可以自動切換到鏡像磁碟上讀寫，而不需要重組失效的數據。
RAID01/10:根據組合分為RAID10和RAID01，實際是將RAID0和RAID1標準
ID0運作。性能上，RAID0+1比RAID1+0有著更快的讀寫速度。可靠性上，當RAID1+0有一個硬碟受損，其餘三個硬碟會繼續運作。RAID0+1隻要有一個硬碟受損，同組RAID0
RAID2：將數據條塊化地分布於不同的硬碟上，條塊單位為位或位元組，並使用稱為“加重平均糾錯碼（漢明碼）”的編碼技術來提供錯誤檢查及恢復。
RAID3：它同RAID2非常類似，都是將數據條塊化分布於不同的硬碟上，區別在於RAID3使用簡單的奇偶校驗，並用單塊磁碟存放奇偶校驗信息。如果一塊磁碟失效，奇偶盤及其他數據盤可以重新產生數據；如果奇偶盤失效則不影響數據使用。RAID3對於大量的連續數據可提供很好的傳輸率，但對於隨機數據來說，奇偶盤會成為寫操作的瓶頸。
aRAID5：RAID5不單獨指定的奇偶盤，而是在所有磁碟上交叉地存取數據及奇偶校驗信息。在RAID5上，讀/寫指針可同時對陣列設備進行操作，提供了更高的數據流量。RAID5更適合於小數據塊和隨機讀寫的數據。RAID3與RAID5相比，最主要的區別在於RAID3每進行一次數據傳輸就需涉及到所有的陣列盤；而對於RAID5來說，大部分數據傳輸只對一塊磁碟操作，並可進行並行操作。在RAID5中有“寫損失”，即每一次寫操作將產生四個實際的讀/寫操作，其中兩次讀舊的數據及奇偶信息，兩次寫新的數據及奇偶信息。
RAID6：與RAID5相比，RAID6增加了第二個獨立的奇偶校驗信息塊。兩個獨立的奇偶系統使用不同的算法，數據的可靠性非常高，即使兩塊磁碟同時失效也不會影響數據的使用。但RAID6需要分配給奇偶校驗信息更大的磁碟空間，相對於RAID5有更大的“寫損失”，因此“寫性能”非常差。較差的性能和複雜的實施方式使得RAID6很少得到實際套用。
RAID7：這是一種新的RAID標準，其自身帶有智慧型化實時作業系統和用於存儲管理的軟體工具，可完全獨立於主機運行，不占用主機CPU資源。RAID7可以看作是一種存儲計算機（StorageComputer），它與其他RAID標準有明顯區別。除了以上的各種標準（如表1），我們可以如RAID0+1那樣結合多種RAID規範來構築所需的RAID陣列，例如RAID5+3（RAID53）就是一種套用較為廣泛的陣列形式。用戶一般可以通過靈活配置磁碟陣列來獲得更加符合其要求的磁碟存儲系統。
RAID5E(RAID5Enhancement):RAID5E是在RAID5級別基礎上的改進，與RAID5類似，數據的校驗信息均勻分布在各硬碟上，但是，在每個硬碟上都保留了一部分未使用的空間，這部分空間沒有進行條帶化，最多允許兩塊物理硬碟出現故障。看起來，RAID5E和RAID5加一塊熱備盤好像差不多，其實由於RAID5E是把數據分布在所有的硬碟上，性能會比RAID5加一塊熱備盤要好。當一塊硬碟出現故障時，有故障硬碟上的數據會被壓縮到其它硬碟上未使用的空間，邏輯盤保持RAID5級別。
RAID5EE:與RAID5E相比，RAID5EE的數據分布更有效率，每個硬碟的一部分空間被用作分布的熱備盤，它們是陣列的一部分，當陣列中一個物理硬碟出現故障時，數據重建的速度會更快。
RAID50：RAID50是RAID5與RAID0的結合。此配置在RAID5的子磁碟組的每個磁碟上進行包括奇偶信息在內的數據的剝離。每個RAID5子磁碟組要求三個硬碟。RAID50具備更高的容錯能力，因為它允許某個組內有一個磁碟出現故障，而不會造成數據丟失。而且因為奇偶位分部於RAID5子磁碟組上，故重建速度有很大提高。優勢：更高的容錯能力，具備更快數據讀取速率的潛力。需要注意的是：磁碟故障會影響吞吐量。故障後重建信息的時間比鏡像配置情況下要長。
RAID技術的套用
DAS--directaccessstoragedevice直接訪問存儲設備
DAS是磁碟存儲設備的術語，以前被用在大、中型機上。使用在PC機上還包括硬碟設備DAS的最新形式是RAID。“直接訪問”指訪問所有數據的時間是相同的。
NAS--NetworkAttachedStorage網路附加存儲設備
一種特殊目的的伺服器，它具有嵌入式的軟體系統，可以通過網路對個種的系統平台提供檔案共享服務。
SAN--StorageAreaNetworks存儲區域網
一種高速的專用網路，用於建立伺服器、磁碟陣列和磁帶庫之間的一種直接聯接。它如同擴展的存儲器匯流排，將專用的集線器、交換器以及網關或橋路互相連線在一起。SAN常使用光纖通道。一個SAN可以是本地的或者是遠程的，也可以是共享的或者是專用的。SAN打破了存儲器與伺服器之間的束縛，允許獨立地選擇最佳的存儲器或者是最佳的伺服器，從而提高可擴性和靈活性。
混合RAID
混合RAID部署在混合RAID中，讀取操作在更高速的SSD中進行，而出於冗餘考慮，寫入操作則在SSD和HDD中進行。混合RAID適合於數據等級較低的套用，例如網際網路網關、檔案伺服器或者虛擬機
混合RAID的好處是什麼?
混合RAID陣列的性能遠遠超過標準HDDRAID陣列，而且成本比純SSDRAID陣列更低。相比純HDDRAID陣列，混合陣列加速IOPS並降低延遲，使數據中心和雲計算環境能夠託管更多用戶，每秒鐘在每台伺服器上執行更多交易，減少了支持任何特定工作負載所需的伺服器數量。除了伺服器數量縮減會減少數據中心伺服器的占地空間之外，在財務上體現出的好處就是降低了採購額外伺服器所需的資本開支，以及供電、冷卻與維護相關的運營開支。
混合RAID解決方案
Adaptec混合RAID解決方案不過，從套用的角度看，因為大多數軟體並不能識別出採用兩種有著不同特點的存儲的可能性。為了充分利用混合RAID，必須部署一種具有智慧型存儲處理能力、SSD感知的RAID控制卡。Adaptec6系列、5Z系列、5系列、2系列和Q系列控制卡經過最新的固件升級之
IOMeter原始性能Adaptec混合RAID陣列提供了比標準HDD陣列更高的IOPs性能，同時寫I/O性能也沒有降級，見下圖-IOMeter原始性能。
AS SSD套用性能