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这是一个典型问题关于 RAID 级别。
什么是：
- 通常使用的 RAID 级别（包括 RAID-Z 系列）？
- 它们通常出现在哪些部署中？
- 各自的优点和缺点？
答案1
RAID：原因和时间
RAID 代表独立磁盘冗余阵列（有些被称为“便宜”以表明它们是“普通”磁盘；历史上，内部冗余磁盘非常昂贵；由于这些磁盘不再可用，因此该缩写词已适应）。
从最一般的层面上讲，RAID 是一组执行相同读写操作的磁盘。SCSI IO 在卷（“LUN”）上执行，并以一种可提高性能和/或增加冗余的方式分布到底层磁盘。性能的提高是条带化的功能：数据分布在多个磁盘上，以允许读写同时使用所有磁盘的 IO 队列。冗余是镜像的功能。整个磁盘可以作为副本保存，也可以多次写入单个条带。或者，在某些类型的 RAID 中，不是逐位复制数据，而是通过创建包含奇偶校验信息的特殊条带来获得冗余，这些条带可用于在发生硬件故障时重新创建任何丢失的数据。
有几种配置可以提供不同级别的这些好处，本文将对此进行介绍，每种配置都偏向于性能或冗余。
评估哪种 RAID 级别适合您的一个重要方面取决于其优势和硬件要求（例如：驱动器数量）。
另一个重要方面最多这些类型的 RAID (0,1,5) 的特点是它们不是确保数据的完整性，因为它们是从实际存储的数据中抽象出来的。因此 RAID 无法防止文件损坏。如果文件被损坏任何意味着，损坏的数据将被镜像或奇偶校验并提交到磁盘。但是，RAID-Z 确实声称可以提供文件级的数据完整性。
直接连接 RAID：软件和硬件
RAID 可以在两个层面上实现：硬件和软件。在真正的硬件 RAID 解决方案中，有一个专用的硬件控制器，带有专用于 RAID 计算和处理的处理器。它通常还具有电池供电的缓存模块，以便即使在断电后也可以将数据写入磁盘。这有助于消除系统未完全关闭时的不一致问题。一般来说，好的硬件控制器比软件控制器性能更好，但它们的成本也相当高，而且复杂性也更高。
软件 RAID 通常不需要控制器，因为它不使用专用的 RAID 处理器或单独的缓存。通常这些操作由 CPU 直接处理。在现代系统中，这些计算消耗的资源很少，但会产生一些边际延迟。RAID 由操作系统直接处理，或者在以下情况下由伪控制器处理假RAID。
一般来说，如果有人要选择软件 RAID，他们应该避免使用 FakeRAID，并使用其系统的操作系统原生软件包，例如 Windows 中的动态磁盘、Linux 中的 mdadm/LVM 或 Solaris、FreeBSD 和其他相关发行版中的 ZFS。FakeRAID 使用硬件和软件的组合，这导致最初的外观像硬件 RAID，但实际性能却像软件 RAID。此外，将阵列移动到另一个适配器（如果原始适配器发生故障）通常非常困难。
集中存储
RAID 的另一个常见应用是集中式存储设备，通常称为 SAN（存储区域网络）或 NAS（网络附加存储）。这些设备管理自己的存储，并允许连接的服务器以各种方式访问存储。由于多个工作负载包含在相同的几个磁盘上，因此通常需要具有高水平的冗余度。
NAS 和 SAN 之间的主要区别在于块级导出和文件系统级导出。SAN 导出整个“块设备”，例如分区或逻辑卷（包括建立在 RAID 阵列之上的分区或逻辑卷）。SAN 的示例包括光纤通道和 iSCSI。NAS 导出“文件系统”，例如文件或文件夹。NAS 的示例包括 CIFS/SMB（Windows 文件共享）和 NFS。
RAID 0
适用情形：不惜一切代价加快速度！
不好的情况：您很关心自己的数据。
RAID0（又称条带化）有时被称为“驱动器发生故障时剩余的数据量”。它实际上与“RAID”的本质相反，其中的“R”代表“冗余”。
RAID0 获取您的数据块，将其分成与磁盘数量相同的块（2 个磁盘 → 2 块，3 个磁盘 → 3 块），然后将每块数据写入单独的磁盘。
这意味着单个磁盘故障会破坏整个阵列（因为您有第 1 部分和第 2 部分，但没有第 3 部分），但它提供了非常快速的磁盘访问。
它不常用于生产环境，但可用于具有严格临时数据且可能丢失而不会产生影响的情况。它通常用于缓存设备（例如 L2Arc 设备）。
总可用磁盘空间是阵列中所有磁盘的总和（例如 3x 1TB 磁盘 = 3TB 空间）
RAID 1
适用情况：磁盘数量有限，但需要冗余
不适合的情况：你需要大量的存储空间
RAID 1（又称镜像）获取您的数据并将其复制到两个或多个磁盘上（尽管通常只有 2 个磁盘）。如果使用两个以上的磁盘，则每个磁盘上存储相同的信息（它们都是相同的）。当您拥有少于三个磁盘时，这是确保数据冗余的唯一方法。
RAID 1 有时可提高读取性能。一些 RAID 1 实现会从两个磁盘读取数据，从而使读取速度加倍。一些 RAID 1 实现会只从其中一个磁盘读取数据，这不会带来任何额外的速度优势。其他 RAID 1 实现会从两个磁盘读取相同的数据，从而确保每次读取时阵列的完整性，但这会导致读取速度与单个磁盘相同。
它通常用于磁盘扩展很少的小型服务器，例如可能只有两个磁盘空间的 1RU 服务器或需要冗余的工作站。由于其“丢失”空间的开销很高，因此对于小容量、高速（且高成本）的驱动器来说，成本可能过高，因为您需要花费两倍的钱才能获得相同级别的可用存储。
总可用磁盘空间是阵列中最小磁盘的大小（例如，2x 1TB 磁盘 = 1TB 空间）。
RAID 1E
这1ERAID 级别与 RAID 1 类似，数据始终写入（至少）两个磁盘。但与 RAID1 不同的是，它允许奇数个磁盘，只需将数据块交错在多个磁盘之间即可。
性能特征与 RAID1 类似，容错能力与 RAID 10 类似。此方案可扩展到三个以上奇数个磁盘（可能称为 RAID 10E，但很少见）。
RAID 10
适用情况：您需要速度和冗余
糟糕的情况：您无法承受失去一半的磁盘空间
RAID 10 是 RAID 1 和 RAID 0 的组合。1 和 0 的顺序非常重要。假设您有 8 个磁盘，它将创建 4 个 RAID 1 阵列，然后在 4 个 RAID 1 阵列之上应用 RAID 0 阵列。它至少需要 4 个磁盘，并且必须成对添加其他磁盘。
这意味着每对磁盘中有一个可能会发生故障。因此，如果您有 A、B、C 和 D 组，其中磁盘分别为 A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2，那么您可以丢失每组（A、B、C 或 D）中的一个磁盘，但阵列仍可正常运行。
但是，如果你丢失了同一组中的两个磁盘，那么阵列将完全丢失。你可能会丢失取决于（但不保证） 50％的磁盘。
RAID 10 可保证高速和高可用性。
RAID 10 是一种非常常见的 RAID 级别，尤其是对于高容量驱动器，在重建 RAID 阵列之前，单个磁盘故障更有可能导致第二个磁盘故障。在恢复过程中，性能下降比 RAID 5 低得多，因为它只需从一个驱动器读取即可重建数据。
可用磁盘空间为总空间的 50%。（例如 8x 1TB 驱动器 = 4TB 可用空间）。如果您使用不同的大小，则每个磁盘中只会使用最小的大小。
值得注意的是，Linux 内核的软件 raid 驱动程序 md 允许具有奇数个驱动器的 raid10 配置，即 3 或 5 个磁盘 raid10：
https://en.wikipedia.org/wiki/Non-standard_RAID_levels#Linux_MD_RAID_10
RAID 01
适用情况：绝不
不合适情况：总是
它与 RAID 10 相反。它创建两个 RAID 0 阵列，然后将 RAID 1 置于其上。这意味着您可以丢失每组中的一块磁盘（A1、A2、A3、A4 或 B1、B2、B3、B4）。
要绝对清楚的是：
- 如果你有一个包含 8 个磁盘的 RAID10 阵列，其中一个磁盘坏了（我们称之为 A1），那么你将有 6 个冗余磁盘和 1 个无冗余磁盘。如果另一个磁盘坏了，85％您的阵列仍有可能继续工作。
- 如果您有一个包含 8 个磁盘的 RAID01 阵列，并且其中一个磁盘坏了（我们将其称为 A1），那么您将有 4 个冗余磁盘和 3 个无冗余磁盘。如果另一个磁盘坏了，则57%您的阵列仍有可能继续工作。
与 RAID 10 相比，它并没有提供额外的速度，但冗余度却大大降低，因此应该不惜一切代价避免。
RAID 5
适用情况：您想要平衡冗余度和磁盘空间，或者有大量随机读取工作负载。
不良情况：您具有较高的随机写入工作负载或较大的驱动器。
几十年来，RAID 5 一直是最常用的 RAID 级别。它提供阵列中所有驱动器的系统性能（小型随机写入除外，这会产生轻微的开销）。它使用简单的 XOR 运算来计算奇偶校验。当单个驱动器发生故障时，可以使用已知数据的 XOR 运算从剩余驱动器重建信息。
不幸的是，如果发生驱动器故障，重建过程会占用大量 IO。RAID 中的驱动器越大，重建所需的时间就越长，并且发生第二个驱动器故障的可能性就越大。由于大型慢速驱动器需要重建的数据更多，而重建所需的性能却更低，因此通常不建议将 RAID5 与 7200 RPM 或更低的驱动器一起使用。
raid5 的最大规模约为 12 TB，在此规模下重建几乎肯定会导致另一个驱动器故障，从而导致所有数据丢失。
此数字基于 SATA 驱动器的不可恢复读取错误 (URE) 率 10^14，这是驱动器制造商通常报告的。实际上，这意味着驱动器每读取 100,000,000,000,000 位就会抛出一个 URE。这或多或少等于 12 TB。
如果我们以具有七个 2 TB 驱动器的 RAID 5 为例。当一个驱动器发生故障时，还剩下六个驱动器。为了重建 RAID，控制器需要读取六个驱动器，每个驱动器 2 TB。从上图可以看出，在重建完成之前几乎肯定会发生另一个 URE。一旦发生这种情况，RAID 5 及其上的所有数据都会丢失。
RAID 5 还必须置于可靠的（电池供电）写入缓存之后。这样可以避免小写入的开销，以及写入过程中发生故障时可能出现的不稳定行为。
RAID 5 是向阵列添加冗余存储的最经济有效的解决方案，因为它只需要丢失 1 个磁盘（例如 12x 146GB 磁盘 = 1606GB 可用空间）。它至少需要 3 个磁盘。
RAID 6
适用情况：您想使用 RAID 5，但磁盘太大或太慢
不好的情况：您有大量的随机写入工作负载。
RAID 6 与 RAID 5 类似，但它使用两个磁盘的奇偶校验，而不是一个磁盘（第一个是 XOR，第二个是 LSFR），因此您可以丢失阵列中的两个磁盘而不会丢失数据。写入损失比 RAID 5 更高，并且磁盘空间会少一个。
值得考虑的是，raid6 最终会遇到与 raid5 类似的问题。驱动器越大，重建时间越长，潜在错误越多。最终导致在重建完成之前 raid 和所有数据都发生故障。
- http://www.zdnet.com/article/why-raid-6-stops-working-in-2019
- http://queue.acm.org/detail.cfm?id=1670144
RAID 50
适用情况：您有很多磁盘需要放在单个阵列中，而由于容量原因，RAID 10 不是一种选择。
不好的情况：您拥有太多磁盘，以至于在重建完成之前可能会同时发生许多故障。或者当您没有很多磁盘时。
RAID 50 是一种嵌套级别，与 RAID 10 非常相似。它将两个或多个 RAID 5 阵列组合在一起，并在 RAID 0 中跨它们条带化数据。这既提供了性能，又提供了多磁盘冗余，只要多个磁盘从不同的RAID 5 阵列。
在 RAID 50 中，磁盘容量为 nx，其中 x 是条带化的 RAID 5 的数量。例如，如果是一个简单的 6 磁盘 RAID 50（最小可能），如果您在两个 RAID 5 中有 6x1TB 磁盘，然后将其条带化为 RAID 50，则您将拥有 4TB 可用存储空间。
RAID 60
适用情况：您有与 RAID 50 类似的用例，但需要更多冗余。
不好的情况：阵列中没有大量磁盘。
RAID 6 与 RAID 60 的关系就如同 RAID 5 与 RAID 50 的关系。本质上，您拥有多个 RAID 6，然后数据在 RAID 0 中被条带化。此设置允许集合中任何单个 RAID 6 的最多两个成员发生故障而不会丢失数据。RAID 60 阵列的重建时间可能很长，因此通常最好为阵列中的每个 RAID 6 成员配备一个热备用。
在 RAID 60 中，磁盘容量为 n-2x，其中 x 是条带化的 RAID 6 的数量。例如，如果是一个简单的 8 磁盘 RAID 60（最小可能），如果您在两个 RAID 6 中有 8x1TB 磁盘，然后将其条带化为 RAID 60，则您将拥有 4TB 可用存储空间。如您所见，这提供的可用存储空间与 RAID 10 在 8 个成员阵列上提供的存储空间相同。虽然 RAID 60 的冗余度略高，但重建时间会大得多。通常，只有当您拥有大量磁盘时才考虑使用 RAID 60。
RAID-Z
适用情况：您在支持 ZFS 的系统上使用 ZFS。
不良情况：性能需要硬件 RAID 加速。
RAID-Z 解释起来有点复杂，因为 ZFS 从根本上改变了存储和文件系统的交互方式。ZFS 涵盖了卷管理（RAID 是卷管理器的功能）和文件系统的传统角色。因此，ZFS 可以在文件的存储块级别而不是卷的条带级别执行 RAID。这正是 RAID-Z 所做的，将文件的存储块写入多个物理驱动器，包括每个条带集的奇偶校验块。
举个例子可能会更清楚。假设您在 ZFS RAID-Z 池中有 3 个磁盘，块大小为 4KB。现在您将一个正好为 16KB 的文件写入系统。ZFS 会将其拆分为四个 4KB 块（就像普通操作系统一样）；然后它将计算两个奇偶校验块。这六个块将放置在驱动器上，类似于 RAID-5 分配数据和奇偶校验的方式。这是对 RAID5 的改进，因为无需读取现有数据条带来计算奇偶校验。
另一个示例建立在前一个示例的基础上。假设文件只有 4KB。ZFS 仍将必须构建一个奇偶校验块，但现在写入负载已减少到 2 个块。第三个驱动器将可以自由地为任何其他并发请求提供服务。只要写入的文件不是池的块大小乘以驱动器数减一的倍数（即 [文件大小] <> [块大小] * [驱动器 - 1]），就会看到类似的效果。
ZFS 处理卷管理和文件系统也意味着您不必担心对齐分区或条带块大小。ZFS 会使用推荐的配置自动处理所有这些问题。
ZFS 的性质抵消了一些经典的 RAID-5/6 缺陷。ZFS 中的所有写入都以写入时复制的方式完成；写入操作中所有更改的块都将写入磁盘上的新位置，而不是覆盖现有块。如果写入因任何原因失败，或者系统在写入过程中失败，则写入事务要么在系统恢复后完全发生（借助 ZFS 意图日志），要么根本不发生，从而避免潜在的数据损坏。RAID-5/6 的另一个问题是重建期间可能出现数据丢失或静默数据损坏；常规zpool scrub操作可以帮助在数据损坏或驱动器问题导致数据丢失之前发现它们，并且所有数据块的校验和将确保发现重建期间的所有损坏。
RAID-Z 的主要缺点是它仍然是软件 RAID（并且同样存在轻微延迟，这是由 CPU 计算写入负载而不是让硬件 HBA 卸载它造成的）。未来支持 ZFS 硬件加速的 HBA 可能会解决这个问题。
其他 RAID 和非标准功能
由于没有中央机构强制执行任何类型的标准功能，各种 RAID 级别已经发展并被普遍使用标准化。许多供应商生产的产品与上述描述不同。他们发明一些花哨的新营销术语来描述上述概念之一也是很常见的（这种情况在 SOHO 市场最常见）。如果可能，请尝试让供应商实际描述冗余机制的功能（大多数供应商会自愿提供这些信息，因为实际上已经没有秘密武器了）。
值得一提的是，有类似 RAID 5 的实现，允许您仅使用两个磁盘启动阵列。它将数据存储在一个条带上，将奇偶校验存储在另一个条带上，类似于上面的 RAID 5。这将像 RAID 1 一样执行，但有奇偶校验计算的额外开销。优点是您可以通过重新计算奇偶校验来将磁盘添加到阵列中。