那么今天呢，我们就谈一谈什么是RAID，而RAID又该怎么用。
本篇小科普分为以下内容：
1、什么是RAID
2、RAID都有哪些类型(上)
a) RAID0
b)RAID1
c)RAID01/10
3、热备份与冷备份(Hot Spare / Cold Spare)
------以下是今天推送内容------
4、RAID都有哪些类型(下)
a)RAID5
b)RAID50
c) RAID6
5、软件RAID与硬件RAID
6、我该怎么用RAID
RAID都有哪些类型(下)
昨天给大家介绍的都是简单的RAID，即除了条带化存储(RAID0)，就是镜像存储(RAID1)，要么就是这两个搞搞在一起……今天呢，我们就来一些进阶的内容，也就是有着冗余容错算法支撑的RAID类型。下面就一起来看看吧!
RAID5(奇偶校验存储)
在谈RAID5之前，我们要先来讲一下什么是奇偶校验。而在讲奇偶校验之前呢，我们又要讲一下什么是“异或”操作
希望这个逻辑链条没有把大家弄糊涂哈……
在计算机中，用晶体管能实现的操作并不是人类世界中我们所认知的“加”“减”“乘”“除”，而是二进制的0和1的“交响”。那么“异或“操作呢，就是二进制世界中的一种操作。它的法则只有八个字：”相同为0，相异为1“。如下表：
这里的A与B值就代表了两个位，从中可以发现，A与B一样时，异或结果为0，A与B不一样时，异或结果就是1，而且知道异或结果和A与B中的任何一个数值，就可以反推出另一个数值。比如A为1，异或结果为1，那么B肯定为0，如果异或结果为0，那么B肯定为1。这就是异或编码与校验的基本原理。
知道了异或操作，我们就可以拿它来做点事情了。想一个问题，如果我想知道一个01串中有奇数还是偶数个1，可以怎么做?对的，就是用异或。将这个01串每一位异或，如果最终答案是1，那么这个01串中就有奇数个1;如果最终是0，则意味着有偶数个1。那么这个最终结果呢，就是奇偶校验的值。大家可以自己手动计算一下试试，碍于篇幅这里就不再做正确性证明了。
于是RAID5的算法描述如下：P = D1 xor D2 xor D3 xor … xor Dn(D1-Dn为数据，P为奇偶校验值，xor为异或运算)。因此，RAID5阵列需要n块硬盘存储数据(D1-Dn)，再多一块盘来存储校验数据P，总计需要n+1块硬盘。
同样，当RAID5中任何一块硬盘坏掉，可以通过对剩余硬盘的数据做XOR异或操作来得知损坏硬盘中的数据。因此，RAID5具有坏掉一块硬盘的冗余容错能力。
总结一下呢，就是RAID5的空间利用率为(n-1)/n，容错率为1/n。由于XOR异或操作最少需要两个操作数，因此RAID5至少需要3个硬盘。在浪费一半存储容量来提供数据保护的RAID10方案面前，RAID5可谓是性价比大大增加。因为不管你有多少块盘，只需要拿出1块来存放冗余数据即可，剩下的都可以利用起来。当然，坏处就是你只能坏一块盘，一旦在降级状态下的重建过程中坏掉第二块盘，你的所有数据就驾鹤西去了。
值得注意的是，RAID5的读取性能非常优秀，接近于RAID0，理论上可以达到单块硬盘的n-1倍;但是在降级状态下，因为读取每一位数据都要进行异或运算，速度将会大大降低。而由于每次写入数据都要进行异或运算，写入性能可谓是惨不忍睹。
RAID50
相信看完了昨天的RAID10之后，大家也能对RAID50猜个八九不离十了吧~对的，RAID10是用2块硬盘组RAID1，之后再组RAID0;而RAID50就是用3块硬盘组成RAID5阵列，之后再用多个RAID5阵列组成RAID0。如图所示：
看完图，想必大家已经能看出来，RAID50的限制是最少6块硬盘，同时硬盘的数量要是3的倍数。而它的空间利用率达到了2/3，容错率也达到了1/3，可谓是比较平衡的一种大量硬盘存储的解决方案了。毕竟如果硬盘数量多，你做RAID5要求只能坏一块硬盘，还是太苛刻了不是嘛。
RAID6
***一种RAID方案呢，我们介绍一下RAID6。首先来看RAID6的各种参数：需要至少4块硬盘，其中有2块存储冗余数据(比RAID5多了一块);同时允许最多2块硬盘坏掉。也就是说，RAID6的空间利用率为(n-2)/n，容错率为2/n。那么它是如何实现的呢?
首先，我们将这两块盘设为P与Q;P的校验值与RAID5的算法是一样的，就是存储XOR异或数据;但是Q采用的就不是这个算法了，毕竟如果一样的话就没有意义了。基本原理是二元一次方程组的求解，也就是aX+bY=c，dX+eY=f，而c和f就分别对应着P与Q存储的校验值。但是普通的乘法会导致校验容量的累加，所以它采用了基于伽罗华域的乘除法，具体理论需参考群、环、域、有限域等数学理论，这里我们就不再细说了。
而RAID6的具体性能呢，首先读取性能与RAID5相似，理论上依然是不降级的情况下是单块硬盘的n-2倍，较为优秀;而写入性能由于加入了基于伽罗华域的乘除法，计算相比XOR异或计算更为复杂，因此比起RAID5来说更是慢上加慢。
RAID类型的科普到这里就结束了，希望这众多的RAID类型没有将大家绕晕……需要注意的是，不管是哪种类型的RAID，阵列内的所有磁盘都需要相同的容量。如果你用不同容量的磁盘做RAID，那么会以容量小的那个为基准，这样可是很浪费的哦!不过，群晖为我们提供了一种不同容量硬盘组RAID的方案，我们之后会在讲解NAS的视频中为大家进行科普，还请大家耐心等待我们的视频呦!
同时，群晖还提供了一个非常实用的小工具，专门用来计算RAID的容量。只需两步就可以计算出你想要的RAID类型的最终可用空间啦，大家可以戳文章底下的原文链接，去试试呦!
软件RAID与硬件RAID
读到这里大家可能发现了一个问题：既然RAID5、RAID6的写性能如此不堪，那么怎么还会成为各大公司大数据存放的最常用解决方案之一呢?别急，这时硬件RAID就派上用场了。接下来我们就一起了解一下吧。
含义
首先，我们先来了解一下相对简单的软件RAID。软件RAID，顾名思义就是用软件实现的RAID，阵列信息等除了在硬盘上保存一份外，剩余的是存储在操作系统里的。以Win10为例，在Win10的专业版中(家庭版不提供此功能)，Win+X调出菜单中的磁盘管理就提供了软RAID的功能。
其中，带区卷就是我们所说的RAID0，镜像卷就是我们所说的RAID1，而RAID-5卷……不用我多说了吧。不过需要注意的是，RAID-5卷只有在Server版的Windows中才提供，也就是Win2003，Win2008 / Win2008R2以及Win2012中才可以使用，普通的Win7、Win8.1以及Win10是不能用RAID-5卷的。
知道了软RAID，那什么是硬件RAID呢?相比较而言，硬件RAID就是有专门的RAID扩展卡插在主板上，然后向外提供SATA / SAS接口。它可以替代主板南桥提供的SATA接口，通过安装专门的驱动来支持挂载在卡上的硬盘。同样，磁盘的阵列信息除了在硬盘上保存一份外，另一份就保存在硬件RAID卡里，而不是操作系统里了。
差别
那么知道了什么是软硬RAID，它们俩差别在哪呢?别急，我们慢慢分析。在RAID0、RAID1以及RAID10中，软硬RAID差别不大，甚至硬RAID控制器的吞吐量不如X86的系统，从而性能甚至略输软RAID。而在需要大量计算的RAID5、RAID6上，硬件RAID将完胜软件RAID。这是为什么呢?
首先，硬件RAID卡拥有自己的处理器，而这块小处理器是专门进行XOR异或操作的(或是RAID6的校验，这要看硬件RAID卡支持的RAID种类)，因此比起我们的X86 CPU来说甚至还要快，同时不占用你的系统资源。也就是硬件RAID卡将需要大量计算的XOR操作或是RAID6的校验操作移至自己的小处理器内，解放了我们的CPU性能。
其次呢，是最重要的一点，就是硬件RAID控制器拥有自己的缓存，而且有电池或者SLC的SSD来对缓存进行保护。这相当于给你的台式机内存加装电池，或者类似Win7的关机休眠功能，关机后，内存仍可以得到供电。重新开机后，打开的程序都还在。
因此硬件RAID控制器可以把上述RAID5频繁读写操作往缓存里面塞，主要针对不连续磁盘块的写操作和以及校验操作，如果够大的话，会预读一部分校验数据到缓存里面。顺序读写磁盘速度是可以接受的(因为磁盘额外寻道时间少)，所以，我写10次校验数据不连续的写操作，可能都是写到带电池的高速缓存中。
而软RAID呢，控制调度是操作系统，但是高速缓存可不是内存哦，因为你的服务器内存木有电池。所以软RAID针对每次写操作都会要求驱动给一个数据写入的确认，软RAID驱动会把这个请求扔给硬盘，问它刚才写入1，2，3，4号盘的数据是不是都写入了?如果写入了给一个确认。它会等到***才执行完的那块硬盘给出确认后，再回复操作系统说，数据写完了。结果就是相当于没有内存，因为每次都要等磁盘确认响应。
总结来说就是，硬件RAID可以在高速缓存中合并非连续写和校验操作，成为连续的写操作一次写入硬盘;而软件RAID则要确认每一次数据和校验写是否都写入到磁盘上去了，还要额外附加一些读操作。这样一看，是不是高下立判了?
我该怎么用RAID
终于到了大家心心念念想看的部分了，就是RAID具体的设置步骤。软件RAID就不再细说了，网上有很多教程，上一节中也给大家简单提及了一下;我们这里就着重讲解一下硬件RAID的设置方式。
注意!Intel、AMD的主板所支持的RAID并不是传统意义上的硬件RAID。虽然它的阵列信息保存在主板BIOS里而非操作系统里，但由于它没有专门的运算处理器、内存缓存以及电池，实际上校验信息的计算还是交给了我们的CPU。因此，极度不建议大家使用主板上自带的RAID5，写入性能将会让你分分钟怀疑人生的……当然，RAID0 / RAID1 / RAID10还是可以尝试的~
首先我们要在BIOS中，将磁盘模式由IDE或者AHCI改为RAID。
保存重启之后，就可以看到具体的RAID信息，在这一屏上就可以看到当前的RAID状态：
此时按下Ctrl+I(注意是GHI的I不是LMN的L也不是123的1)，将进入RAID配置环节：
接下来选择Create就可以创建我们的RAID卷啦。可以使用方向键+回车，也可以使用1234来选择呦。
上图为组建RAID的基本信息，其中***选项为RAID磁盘取名，一般选择默认即可。回车后进入下一个选项，在第二个选项中按左右键可以选择RAID0 / RAID1 / RAID10;第三个选项按回车进入后，需要通过空格键选择需要组建RAID的磁盘。***在选项Create Volume回车，并且按“Y”键保存。至此，你的硬盘已经成功组建RAID啦，退出重启即可。需要注意的是，创建RAID阵列所需的磁盘中的所有数据将被清空，所以大家在尝试之前一定要备份好自己的数据哦!
以上就是RAID科普的全部内容了，相信有不少朋友已经被绕晕了吧?别担心，这期推送的内容其实并不难，实战一下你就明白了。不过我们必须要先提醒大家注意数据安全哦!万一在折腾的过程中把数据弄丢了那就得不偿失了。
