RAID 5

RAID 5 是一種存儲性能、數據安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。 RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 5可以為系統提供數據安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁碟空間利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的數據讀取速度，只是多了一個奇偶校驗信息，寫入數據的速度比對單個磁碟進行寫入操作稍慢。同時由於多個數據對應一個奇偶校驗信息，RAID 5的磁碟空間利用率要比RAID 1高，存儲成本相對較低，是目前運用較多的一種解決方案。

基本介紹

• 中文名：分散式奇偶校驗的獨立磁碟結構
• 外文名：raid 5
• 領域：數據安全
• 校驗：異或校驗

工作原理

RAID5和RAID4一樣，數據以塊為單位分布到各個硬碟上。RAID 5不對數據進行備份，而是把數據和與其相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID5的各個磁碟上，並且奇偶校驗信息和相對應的數據分別存儲於不同的磁碟上。當RAID5的一個磁碟數據損壞後，利用剩下的數據和相應的奇偶校驗信息去恢復被損壞的數據。

校驗

RAID5校驗位算法原理

P=D1 xor D2 xor D3 … xor Dn （D1,D2,D3 … Dn為數據塊，P為校驗，xor為異或運算）

XOR(Exclusive OR)的校驗原理如下表：

A值	B值	Xor結果
0	0	0
1	0	1
0	1	1
1	1	0

這裡的A與B值就代表了兩個位，從中可以發現，A與B一樣時，XOR結果為0，A與B不一樣時，XOR結果就是1，而且知道XOR結果和A與B中的任何一個數值，就可以反推出另一個數值。比如A為1，XOR結果為1，那么B肯定為0，如果XOR結果為0，那么B肯定為1。這就是XOR編碼與校驗的基本原理。

讀寫

用簡單的語言來表示，至少使用3塊硬碟（也可以更多）組建RAID5磁碟陣列，當有數據寫入硬碟的時候，按照1塊硬碟的方式就是直接寫入這塊硬碟的磁軌，如果是RAID5的話這次數據寫入會根據算法分成3部分，然後寫入這3塊硬碟，寫入的同時還會在這3塊硬碟上寫入校驗信息，當讀取寫入的數據的時候會分別從3塊硬碟上讀取數據內容，再通過檢驗信息進行校驗。當其中有1塊硬碟出現損壞的時候,就從另外2塊硬碟上存儲的數據可以計算出第3塊硬碟的數據內容。也就是說raid5這種存儲方式只允許有一塊硬碟出現故障，出現故障時需要儘快更換。當更換故障硬碟後，在故障期間寫入的數據會進行重新校驗。 如果在未解決故障又壞1塊，那就是災難性的了。

存儲

RAID5把數據和相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID5的各個磁碟上，並且奇偶校驗信息和相對應的數據分別存儲於不同的磁碟上，其中任意N-1塊磁碟上都存儲完整的數據，也就是說有相當於一塊磁碟容量的空間用於存儲奇偶校驗信息。因此當RAID5的一個磁碟發生損壞後，不會影響數據的完整性，從而保證了數據安全。當損壞的磁碟被替換後，RAID還會自動利用剩下奇偶校驗信息去重建此磁碟上的數據，來保持RAID5的高可靠性。

做raid 5陣列所有磁碟容量必須一樣大，當容量不同時，會以最小的容量為準。 最好硬碟轉速一樣，否則會影響性能，而且可用空間=磁碟數n-1，Raid 5 沒有獨立的奇偶校驗盤，所有校驗信息分散放在所有磁碟上， 只占用一個磁碟的容量。

創建

Windows Server 2003中創建RAID 5

在Windows Server 2003系統中創建RAID-5卷的方法：

第1步，打開“計算機管理”視窗，選中“磁碟管理”目錄。在右窗格中用滑鼠右鍵單擊準備創建RAID-5卷的動態磁碟，在彈出的快捷選單中選擇“新建卷”命令。

第2步，在嚮導歡迎頁中單擊“下一步”按鈕，打開“選擇卷類型”對話框。在“選擇要創建的卷”區域中選中RAID-5單選框，並單擊“下一步”按鈕。

第3步，在“選擇磁碟”對話框中，將“可用”磁碟列表中的所有磁碟通過“添加”按鈕添加到“已選的”磁碟列表中（在“已選的”磁碟列表中至少要有三塊磁碟），其他參數保持默認值。單擊“下一步”按鈕。

第4步，打開“指派驅動器號和路徑”對話框，選中“指派以下驅動器號”單選框。單擊右側的下拉三角按鈕，為該RAID-5卷指派驅動器號，以便於訪問和管理。單擊“下一步”按鈕。

第5步，在“卷區格式化”對話框中保持“按下列設定格式化這個卷”單選框為選中狀態，“檔案系統”和“分配單位大小”選項均採用默認值。在“卷標”編輯框中輸入一個卷標用於和其他卷進行區別，並選中“快速格式化”複選框。單擊“下一步”按鈕。

第6步，“正在完成新建卷嚮導”對話框的“用戶已選擇下列設定”列表中顯示了以上所有的設定。如果沒有問題，則單擊“完成”按鈕，系統開始創建RAID-5卷並對其進行格式化操作以及進行數據同步操作。同步操作所需的時間視卷的容量和系統性能而定，所實現的RAID-5卷會以特殊顏色標識出來。

完成格式化操作並進行數據同步後，RAID-5卷所包含的各個磁碟卷將顯示“狀態良好”的狀態信息。

RAID 5故障分析

RAID-5故障原因分析這裡說的RAID-5故障，是指RAID-5邏輯盤丟失或不可訪問。導致RAID-5故障的原因主要有以下幾種：

（1）RAID控制器出現物理故障

RAID控制器如果出現物理故障，將不能被計算機識別，也就無法完成對RAID-5中各個物理成員盤的控制，在這種情況下，通過RAID控制器虛擬出來的邏輯盤自然就不存在了。

（2）RAID信息出錯

RAID控制器將物理盤配置為RAID-5後，會生成一些參數，包括該RAID-5的盤序、條帶大小、左右結構情況、同步異步情況、RAID-5在每塊物理盤中的起始地址等，還會記錄有關該RAID-5的相關信息，包括組成該RAID-5的物理盤數目、物理盤的容量大小等，所有這些信息和參數就被稱為RAID信息，也稱為RAID元數據，它們會被保存到RAID控制器中，有時候也會保存到RAID-5的成員盤中。

RAID信息出錯就是指該RAID-5的配置信息和參數出現錯誤，導致RAID程式不能正確地組織管理RAID-5中的成員盤，從而導致RAID-5邏輯盤丟失或不能訪問。

（3）RAID-5成員盤出現物理故障

RAID-5可以允許其中一塊成員盤離線而不影響數據的完整性，如果RAID-5中的某一塊成員盤出現物理故障，比如電路損壞、磁頭損壞、固件損壞、出現壞扇區等，該成員盤就不能正常使用，但剩下的成員盤可以利用異或運算計算出離線成員盤中的數據，所以RAID-5還不會崩潰。

如果系統管理員沒有及時替換出現故障的成員盤，當再有一塊成員盤再出現故障離線後，RAID-5將徹底崩潰。

（4）人為誤操作

如果誤將RAID-5中兩塊以上成員盤同時拔出、或者給RAID-5除塵時將成員盤拔出後忘了原來的順序、以及不小心刪除了RAID-5的配置信息等，都會造成RAID-5崩潰。

（5）RAID控制器的穩定性

RAID-5的數據分布結構中有校驗塊的存在，當RAID-5中有成員盤離線時，算法將變得更加複雜，RAID控制器將會工作在一個比較吃力的狀態。而RAID控制器的負載太重便會極大地增加數據讀寫時出現I/O滯留的可能性，從而導致更多成員盤離線，或者導致RAID信息出錯。

RAID5數據恢復

RAID-5數據恢復思路RAID-5陣列中數據的分布與RAID-0類似，數據也是分布到每塊硬碟上，與RAID-0不同的是，RAID-5中每個條帶組中總有一個條帶是校驗塊。

RAID-5能夠支持在一塊盤離線的情況下保證數據的正常訪問，如果有兩塊或兩塊以上硬碟同時離線，或者RAID信息出錯等原因，陣列便會失效，這時就需要對數據進行重組。

對RAID-5的數據進行重組，也需要先把物理盤區RAID化，作為單盤進行分析，如圖中的四塊物理盤，把四塊物理盤中的數據按照“A、B、C、D、E、F、G、H……”的順序拼接好，就是RAID-5邏輯盤中完整的數據。

因為RAID-5的每塊物理盤中都有校驗信息，所以分析RAID-5就需要比RAID-0多一個因素，即校驗塊的位置和方向，另外，RAID-5中數據塊的走向也會不一樣，分為異步和同步，也就是說，RAID-5 有四個因素很重要，第一個是RAID中每個條帶的大小，也就是“A”或“B”。

這些數據塊所占用的扇區數；第二個因素是RAID中硬碟的排列順序，也就是盤序；第三個因素是校驗塊的循環方向；第四個因素是數據塊的走向。

根據RAID5的這些屬性結構，把所有取出來的數據按照順序銜接成一個鏡像檔案或者是鏡像盤，這就成為完整的原RAID-5邏輯盤的結構了，直接訪問這個重組出來的鏡像檔案或鏡像盤，就得到了原RAID-5邏輯盤中的數據。