前言
磁碟是計算機儲存裝置中讀寫能力最慢的一環，能利用有限的成本提高磁碟讀寫能力這一技術尤為重要。特別是在當下大資料環境下，磁碟的讀寫能力以及可靠性越來越受到重視。
raid（redundant arrays of independent disks）是解決這一問題的重要技術之一，它是由美國加利福尼亞大學伯克利分校於2023年在一篇名為 「a case for redundant arrays of inexpensive disks」 的文章中提出。raid技術的本質是將多個硬碟組合成乙個硬碟使用，它包括了對磁碟讀寫能力提公升、磁碟可靠性的一些解決手段，這些手段被劃分為不同的級別。
而實現這些手段的方法通常採用外接式磁碟陣列，即使用外部擴充套件硬體將多個磁碟連線組合，並提供乙個統一的介面連線計算機，或是計算機主機板已經提供了一些raid介面，以供使用者直接接入多個磁碟，由主機板自行對這些磁碟進行組合，並在bios介面進行配置。還有一種方法則是在軟體層面實現raid，下面簡單介紹一些常用的級別。
注意：raid 技術只是針對於磁碟本身提供冗餘能力，並不能針對資料。如果誤刪資料，同樣盤組其他磁碟資料同樣會被刪除，它只有在磁碟被損壞或不能正常工作時起到資料冗餘的功能。
raid級別
raid 0：strip（條帶卷），將待存資料切割為多個chunk，分散存入下層磁碟組中的各個磁碟。
優點：能提高讀寫能力
缺點：降低了可靠性，只要其中一塊硬碟出錯，整個資料就會損壞。
磁碟利用率：以最小磁碟大小為基準，乘以組合中磁碟數量。例如有10g，20g，40g三塊磁碟組合為raid 0，最終實際可用空間為 10g*3 = 30g。
raid 1：mirror（映象卷），將待存資料在磁碟組中的每個磁碟中各存乙份。
優點：磁碟可靠性得到保障，磁碟越多，冗餘能力越強。部分磁碟出錯，不會導致資料損壞。
缺點：磁碟利用率低，讀寫能力沒有提公升，反而需要映象複製資料會影響效率。
磁碟利用率：容量最小的磁碟儲存量作為整個raid 1的可用容量，最少2塊磁碟。
raid 5：raid 5 實際是對 raid 4 的一次優化策略，它們又都是針對於 raid 0 和 raid 1 的優缺點進行折中的方法。
先介紹 raid 4，raid 4 至少使用 3 塊盤，將待存資料切割為 chunk ，然後分散存入組合中的其中兩塊盤，剩餘的一塊盤作為校驗盤，用於存放前兩塊資料盤的 按位異或值 。如果1號資料盤損壞，則利用校驗盤和2號資料盤再次進行異或運算就可以得到1號資料盤原來的資料，它允許任意一塊磁碟損壞並且提高了資料讀寫能力，但是資料恢復較為耗時，且校驗盤的任務重大。
raid 5 則是對 raid 4 的不足進行了優化，它不指定哪個盤作為校驗盤，而是三塊盤輪流作為校驗盤，比如第一塊 chunk 和第二塊 chunk 分別存入1號和2號盤，3號盤存放它們的校驗資料。然後第三塊 chunk 和第四塊 chunk 存入2號和3號盤，第一塊盤存放這兩個chunk的校驗資料，以此輪流進行（實際哪個盤作為校驗盤的順序可能並非如此，但原理是一樣的）。
其實 raid 6 也是對 raid 5 一次小公升級，在 raid 5 基礎上，輪流使用兩塊盤作為校驗盤，至少使用4塊磁碟，但是 raid 6 實際應用較少，4塊磁碟更傾向於做 raid 10。
優點：有一定冗餘能力，且讀寫能力有所提公升。
缺點：恢復過程出錯則會導致資料永遠丟失，恢復過程依然耗時。
磁碟利用率：實際儲存容量為 最小磁碟的容量*（磁碟數-1）。
raid 01 與 raid 10：它們都是對 raid 0 和 raid 1 的組合使用，均至少使用4塊盤。區別在於 raid 10 在組合過程先兩兩組合為兩個映象卷（4塊磁碟舉例），再將這兩個映象卷組合為乙個條帶卷。而資料儲存過程是將待存資料切割為兩份，然後再在每個映象卷中儲存兩份（乙個映象卷包含2個磁碟）。
raid 01 與 raid 10 組合方式、資料儲存過程相反，此處不再贅述，且 raid 01實際使用較少。因為它是先做條帶，再做映象，資料儲存時先映象，再需要條帶卷自行切割，且在多磁碟（大於4塊磁碟）情況下，每個條帶卷中磁碟數較多，出錯風險更大。
優點：較強的冗餘能力與讀寫能力的提公升。
缺點：磁碟利用率低，綜合來看資料讀寫速率提公升不大。
磁碟利用率：最小磁碟容量*（磁碟數/2），最多可損壞一半磁碟而資料不丟失。
在linux上的基本配置
在linux上使用 mdadm 工具來實現軟體方式的 raid 技術，mdadm 還提供了 raid 相關的一些顯示、測試功能，下面進行分別說明。
注：要想使得磁碟分割槽支援 raid，在建立分割槽時調整型別為 linux raid autodetect（代號fd），以下示例均使用sdb1，sdc1，sdd1，sde1作演示（容量相等）。
建立模式
-c /dev/md_name 建立模式，建立raid
-l # 指明 raid 級別，支援0，1，4，5，6
-n # 指明使用幾塊磁碟
-a yes|no 是否自動建立目標 raid 的裝置檔案
-x # 指明幾塊空閒磁碟，即備用盤，僅支援有冗餘能力的 raid 級別
-c # 指明chunk大小
例1：raid 0
# mdadm -c /dev/md0 -l 0 -n 2 -a yes /dev/sdb1 /dev/sdc1
# mkfs -t ext4 /dev/md0 格式化
# mount /dev/md0 /tes*** 掛載
# cat /proc/mdstat 檢視raid的建立狀態
# mdadm -d /dev/md0 顯示某個卷的詳細資訊
例2：raid 1
# mdadm -c /dev/md1 -l 1 -n 2 -x 1 -a yes /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1
# 隨後格式化，掛載不再宣告
# 此處指明有一塊空閒盤，當某個資料盤損壞，空閒盤則會進行資料同步作為資料盤使用
例3：raid 10
# mdadm -c /dev/md1 -l 1 -n 2 -a yes /dev/sdb1 /dev/sdc1 映象卷1
# mdadm -c /dev/md2 -l 1 -n 2 -a yes /dev/sdd1 /dev/sde1 映象卷2
# mdadm -c /dev/md10 -l 0 -n 2 -a yes /dev/md1 /dev/md2 組成條帶卷
# mkfs -t ext4 /dev/md10 格式化
# mount /dev/md10 /tes*** 掛載
# 拆除順序：解除安裝 ->
/dev/md10 ->
/dev/md1,
/dev/md2
# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1 模擬損壞某個卷上的某個盤（測試命令）
# mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb1 將某個盤從raid卷上移除
# mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb1 向某個卷新增盤
# mdadm -s /dev/md0 停止某個raid卷，即拆散磁碟陣列。如已掛載請先解除安裝裝置
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