1、前言： 什么是磁盤陣列？ 磁盤陣列的由來： 磁盤陣列，時事所趨： 磁盤陣列有那些優點： 各階層磁盤陣列(RAID)介紹： RAID 0：Striping/Span (切分/延展) RAID 1：Mirroring (磁盤鏡射) RAID 0+1：Mirror + Striping (磁盤鏡射+切分/延展) RAID 3：Parallel with Parity (平行同位檢查) RAID 5：Striping with Rotating Parity (切分/延展+輪轉同位) 前言： 現在己經有很多主機板都內建了IDE RAID芯片，除了提供ATA/133功能外，也提供了磁盤陣列功能，給使用者一個完整的IDE周邊解決方案。

2、不過，應該還有很多人弄不清楚磁盤陣列是什么，對磁盤陣列的使用及工作原理也有很多疑問。

3、在這里我們就來介紹一下磁盤陣列(RAID)的概念與工作原理，相信對各位會有所幫助。

4、 什么是磁盤陣列？ 磁盤陣列簡稱RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)，有”價格便宜且多余的磁盤陣列”之意。

5、其原理是利用數組方式來作磁盤組，配合數據分散排列的設計，提升數據的安全性。

6、磁盤陣列主要針對硬盤，在容量及速度上，無法跟上CPU及內存的發展，提出改善方法。

7、磁盤陣列是由很多便宜、容量較小、穩定性較高、速度較慢磁盤，組合成一個大型的磁盤組，利用個別磁盤提供數據所產生的加成效果來提升整個磁盤系統的效能。

8、同時，在儲存數據時，利用這項技術，將數據切割成許多區段，分別存放在各個硬盤上。

9、 磁盤陣列還能利用同位檢查(Parity Check)的觀念，在數組中任一顆硬盤故障時，仍可讀出數據，在數據重構時，將故障硬盤內的數據，經計算后重新置入新硬盤中。

10、 磁盤陣列的由來： 由美國柏克萊大學(University of California-Berkeley)在1987年，發表的文章：”A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”。

11、文章中，談到了RAID這個字匯，而且定義了RAID的5層級。

12、柏克萊大學研究其研究目的為，反應當時CPU快速的性能。

13、CPU效能每年大約成長30～50%，而硬磁機只能成長約7%。

14、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。

15、在當時，柏克萊研究小組的主要研究目的是效能與成本。

16、 另外，研究小組也設計出容錯(fault-tolerance)，邏輯數據備份(logical data redundancy)，而產生了RAID 理論。

17、研究初期，便宜(Inexpensive)的磁盤也是主要的重點，但后來發現，大量便宜磁盤組合并不能適用于現實的生產環境，后來Inexpensive被改為independence，許多獨立的磁盤組。

18、 磁盤陣列，時事所趨： 自有PC以來，硬盤是最常使用的儲存裝置。

19、但在整個計算機系統架構中，跟CPU與RAM來比，硬盤的速度是PC中最弱的設備之一。

20、所以，為了加速計算機整體的數據流量，增加儲存的吞吐量，進階改進硬盤數據的安全，磁盤陣列的設計因應而生。

21、 硬盤隨著科技的日新月異，現在其容量已達40GB以上，轉速到了1萬轉，甚至15000轉，而且價格實在是很便宜，再加現在企業流行，人力資源規畫(Enterprise Resource Planning：ERP)是每個公司建構網絡的主要目標。

22、所以，利用局域網絡來傳遞數據，服務器所使用的硬盤顯得非常重要，除了容量大、速度快之外，穩定更是基本要求。

23、基于此因，磁盤陣列開始廣泛的應用在個人計算機上。

24、 磁盤陣列其樣式有三種，一是外接式磁盤陣列柜、二是內接式磁盤陣列卡，三是利用軟件來仿真。

25、外接式磁盤陣列柜最常被使用大型服務器上，具可熱抽換(Hot Swap)的特性，不過這類產品的價格都很貴。

26、內接式磁盤陣列卡，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。

27、另外利用軟件仿真的方式，由于會拖累機器的速度，不適合大數據流量的服務器。

28、 由上述可知，現在IDE磁盤陣列大行其道的道理；IDE接口硬盤的穩定度與效能表現已有很大的提升，加上成本考量，所以采用IDE接口硬盤來作為磁盤陣列的決解方案，可說是最佳的方式。

29、 磁盤陣列有那些優點： 1.傳輸速率快 2.儲存容量可提升 3.提升I/O每秒的數量 4.增加數據安全性及穩定性 5.大量數據快速及簡易管理 6.增加可用運時間，減少維護 各階層磁盤陣列(RAID)介紹： 磁盤陣列是由2個以上的硬盤，仿真一個邏輯硬盤出現在系統中；使用磁盤陣列控制器以達成其存在，利用不同數組形式，仿真各種層級。

30、現在我們先來了解磁盤陣列(RAID)到底有幾種模式，一般最常提到及應用的RAID層級分為0、0＋3及5。

31、另外還有一些極少用到的RAID 4及RAID 6在此我們就不提它了。

32、 以下就是各個階層的介紹及圖解： RAID 0：Striping/Span (切分/延展) RAID 1：Mirroring (磁盤鏡射) RAID 0+1：Mirror + Striping (磁盤鏡射+切分/延展) RAID 3：Parallel with Parity (平行同位檢查) RAID 5：Striping with Rotating Parity (切分/延展+輪轉同位) RAID 0：Striping/Span (切分/延展) RAID 0，它是將數據儲存在2個以上的硬盤機，其將全部磁盤驅動器的儲存容量合并，藉由將數據切分到全部的磁盤驅動器上，進行平行讀寫，而達到提高效能增加容量。

33、但是缺點是完全沒有容錯能力，只要有一個磁盤故障，就會導致數組磁盤的所有數據，毀于一旦無法挽回。

34、 以下是原理示意圖及實體概念圖： RAID 1：Mirroring (磁盤鏡射) RAID 1，必須由2個以上的硬盤所組成，由磁盤陣列(RAID)來控制，將數據同時寫入第1個與第2個硬盤，其2組硬盤上的數據完全相同，也就是其中一個硬盤是用來作備份用途；當其中有一個硬盤故障時，系統照常運作正常。

35、RAID 1是所有RAID階層上，經濟效益最好，效能很高，極佳的數據安全性。

36、是所有階層中使用最多最廣最符合當初RAID設計概念的一種。

37、唯一小缺點是，其數組磁盤容量是全部硬盤容量的一半。

38、 RAID 0+1：Mirror + Striping (磁盤鏡射+切分/延展) RAID 0+1，是結合了RAID 0與1兩種模式，這個階層須具備4個或以上的雙數硬盤所組成。

39、這個模式是由2個硬盤遵守RAID 0規范，設定成一組，再由每組間遵循RAID 1的規范，使RAID 0+1擁有容錯力及整體讀寫速度與數據安全性。

40、不過，缺點是成本很高。

41、 RAID 3：Parallel with Parity (平行同位檢查) RAID 3，最少須3個硬盤或以上，這個階層的磁盤陣列具備了同位高階智能型算法，利用一個硬盤來儲存其運算出來的同位值的數據。

42、當數組磁盤中有一個硬盤發生故障時(當然不能是同位碟)，只要換上新硬盤后，磁盤陣列控制器就能利用同位碟的數據，重新演算得到其舊有數據并回寫建立。

43、因為其同位檢查數據是將數據切割成數個區段，利用XOR算法計算出同位數據；而其區段以Bytes計算時，稱為RAID 3，如果是以Block計算時，就稱為RAID 4。

44、所以RAID 3在整體讀寫效能會較慢較差，但在成本上會比RAID 0+1還省一點，其數組磁盤整體容量計算公式為N-1。

45、 RAID 5：Striping with Rotating Parity (切分/延展+輪轉同位) RAID 5，最少須3個硬盤，其工作原理與RAID 3相似，主要差別是其同位數據沒有固定在同個硬盤，是以輪流方式儲存在每個硬盤上，故稱輪轉同位。

46、當磁盤陣列控制器利用XOR演算出同位檢查數據后，會隨著數據分別寫入各臺硬盤上，因此整體讀寫效能比RAID 3要好一些，當然比RAID 0要差。

47、不過在大型數據處理時，需同時讀寫多個硬盤，而同位檢查是由磁盤陣列控制器的XOR邏輯所控制的，所以數據處理越大越多時，一定會有所遺失，但這個階層的RAID還是可以提供很高的容錯能力...。