存储入门三步曲3——图文详解RAID5

在服务器存储的庞大市场需求下，RIAD技术普及速度也在成倍增长。此时，从大量用户反馈的信息知道，早期RAID0数据安全性的缺失和RAID1容量的损耗，分别对信息化建设中重要数据存储的安全与成本产生了很大程度的阻碍。如图，可以直观的显现RAID0与RAID1的工作原理。

 

 

 

RAID0

RAID1

(以上两图中,a=a1+a2,b=b1+b2)

　　回顾前文，笔者介绍了容量之王RAID0与稳定之王RAID1各自的特性：RAID0实现了服务器存储中最大的容量，但是同时其安全性却没有任何保障；RAID1实现了系统的最大稳定与安全性，但同时牺牲了总体存储容量的一半，对于当时昂贵的高速传输硬盘来说，把成本提到了最高。

　　那么，怎么才能实现存储中读取速度与数据安全性的兼顾，以达到服务器存储的最大效能呢？在这个前提下，RAID5以成本与性能的协调者身份应运而生。

存储入门之曲三：容量与稳定协调之王RAID5

概念：

　　对于存储来说，容量与稳定都是必须要考虑的问题。有了容量，系统数据稳定性(在此更侧重数据的安全性)若不能保障，遇到故障，到头来只是一场空；有了稳定性，牺牲了容量这个存储的主要目的，却也有些舍本逐末。而RAID5就是在当时存储状况下产生的，主要是实现容量与稳定的和谐统一。

原理：

　　RAID5需要三块或三块以上同厂家、同型号、同容量的硬盘搭建，硬盘需要支持热插拔，所组成的阵列容量是所有硬盘容量减去少于一块硬盘的容量之差。以三块硬盘组成的RAID5阵列为例，如下图，所组成的阵列中有A、B、C三块硬盘，A盘、B盘和C盘都负责存储数据，在三盘数据存储之外，还会在存储的同时自动生成奇、偶校验信息，分别存储在不同的硬盘里，占据相对微小的空间。奇偶校验信息耗费的空间有限，但恢复数据的能力却庞大无比。

RAID5

　　当A、B、C盘中任何一块硬盘出现故障时，拔出故障盘，换上无故障的新盘，存储于另外一盘中的相对奇或偶校验，均能依据存储在不同盘中的奇、偶校验信息对数据进行有效的恢复。

　　以上图的各盘数据包的恢复为例，当三块硬盘中的任何一块出现故障时，换上新硬盘，其恢复可以按照以下的过程来完成：

1)硬盘A故障：

　　热插拔以新硬盘替换A，丢失的数据包a将依照B盘中的a-生成对应的a+校验信息，并在此配对信息基础上建立起原“数据包a”的模型，并将其恢复到故障前的“数据包a”的原貌。

2)硬盘B故障

　　热插拔以新硬盘替换A，丢失的数据包b将依照A盘和C盘中的b+和b-校验信息组合，在此配对信息基础上建立起原“数据包b”的模型，并将其恢复到故障前的“数据包b”的原貌。

3)硬盘C故障

　　热插拔以新硬盘替换C，丢失的数据包c将以B盘里的c+校验信息为基础，生成对应的c-信息，在此组合信息基础上建立起原“数据包c”的模型，并将其恢复到故障前的“数据包c”的原貌。

优点：

　　RAID5的设计原理决定了其最大的优势：实现存储容量与系统稳定性(或称数据安全性)的和谐统一，最大程度的满足用户的存储需求。

　　RAID5需要三块或三块以上的硬盘搭建，所组成的阵列容量为所有硬盘总容量减去少于一块硬盘容量的差值，由此而来的阵列容量介于RAID0与RAID1之间，这样，对于高速硬盘的高昂采购成本起了较为有效的照顾；RAID5通过占用每块硬盘空间的很少一部分对各硬盘存储的数据进行奇偶校验实时记录，当存储数据的一块硬盘出现故障时，通过热插拔设备马上更换新的硬盘上去，新的硬盘会在很短的时间内，以另外一块盘中存储的奇或偶校验值记录信息做依据，将故障硬盘内存储的所有数据进行有效恢复，这样，对于系统的稳定性(或数据的安全性)起了很好的补充。

缺点：

　　笔者一直相信，在这个世界上没有绝对完美的东西，兼顾容量与稳定的RAID5同样不能幸免。

　　RAID5的缺点总体来看，主要有以下两点：

1)存储速度有所降低。

　　无可否认，当对磁盘内数据进行读取时，因为多块硬盘共享数据，使得服务器对于数据的读取速度相对单硬盘有了大幅提高，其实现如笔者在RAID0中所比拟的场景，采取多门多人出的方式，相对单门多人出的方式，其出门的速度要快的多。

　　另一方面，作为RAID5保障系统稳定与数据安全的手段，当对数据进行存储时，由于要同时对存储的单个数据包进行双硬盘奇、偶校验信息备份，使得其存储速度相对单硬盘无校验存储的方式又有所降低。

2)数据的安全性相对折扣

　　在我们所配置的RAID5中，采取如上文RAID5图所示三硬盘存储的方式，如果其中的两块硬盘同时出现故障，由于存储在两盘中的一些配对奇偶校验信息同时丢失，就再也无法找到能够恢复数据的备份信息，其后果必然是导致整体数据无法完整恢复。

总结：RAID5相对RAID0容量和RAID1稳定的极端表现，展示了更多的包容，实现了成本与性能的更加融合；另一方面，RAID5对于RAID0和RAID1的优点进行打折继承的同时，前两者的技术缺陷也在其身上以较为模糊的缺点形式显现。这也决定了一个现实的体现：在安全级别为中高级的数据存储市场，RAID5是目前应用最广泛的存储技术。