# RAID
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獨立磁碟冗餘陣列 (RAID, Redundant Array of Independent Disks) 簡稱磁碟陣列，由多顆磁碟機組成一個陣列，將資料以分段 (striping) 的方式同時對不同的磁碟做讀寫的動作。 使用 RAID 有以下目的：

提升可靠度：provides reliability via redundancy.
增進效能：improving performance by means of parallelism.

RAID 把多個硬碟組合成為一個邏輯磁區，因此 OS 只會把它當作一個硬碟。RAID Level 高低不完全代表系統效能或可靠度的高低，端視管理員的需求。

### RAID 0：Striping/Span

將資料切割存放到多部硬碟中且不會重複存放。

優點：效能改善，可進行平行讀寫，適用於具有高效能需求的系統。理論上，硬碟越多效能就等於[單一硬碟效能]×[硬碟數]。事實上受限於匯流排I/O瓶頸及其它硬體因素的影響，RAID 效能會隨邊際遞減。
缺點：完全沒有容錯能力

### RAID 1：Mirroring

必須由 2 個以上的硬碟所組成，有資料寫入時，直接同時寫入兩個硬碟，故內部資料是完全一樣的。

優點：系統可靠度很高，極佳的資料安全性，實作容易。
缺點：效率最差，且需花費兩倍的成本。

### RAID 0+1：Mirror + Striping

結合了 RAID 0 與 RAID 1 兩種模式。至少要 4 顆以上的磁碟，且硬碟總數需為偶數。

優點：擁有 RAID 1 容錯力，以及 RAID 0 整體讀寫速度。
缺點：一次最少要用上 4 顆硬碟，且也要浪費一半的總容量，成本很高。

### RAID 2：Hamming Code

加入了錯誤修正碼 (ECC, Error Correction Code)，不同的位元儲存在不同的硬碟中，具錯誤檢查與更正能力，當一部硬碟壞掉時，可由其它硬碟的內容來更正。例如：4 個 Bits 的資料需要 7 部硬碟來儲存，4 部存資料，3 部存Hamming Code。

[感覺] 無實質產品，幾乎可以用 mirror 了 ...

### RAID 3：Parallel with Parity

多利用一顆磁碟儲存同位元資訊達到容錯功能。當硬碟有問題，可由同位元檢測得知。所需的硬碟數較 RAID 2 節省。不是個好方法，因為全部的 disk 都不斷被寫 (Bit－interleaving)，效能低落。

[感覺] 同位元 Ap = A1 XOR A2 XOR A3，同位元 (parity) 是效能瓶頸所在。

### RAID 4：Parallel with Parity (block)

跟 RAID 3 相同，不過其支援的資料交插是以 block 為單位計算的。P-disk 不斷被寫，效能瓶頸。

### RAID 5：Striping with Rotating Parity

RAID 5 是一種儲存效能、資料安全和儲存成本兼顧的儲存解決方案，有較多的商業應用。與 RAID 4 雷同，但是 RAID 5 把同位元分散依序儲存於陣列中的每顆磁碟內，改善了 P-disk 不斷被寫的效能瓶頸。

### RAID 6：Read Solomon Code

RAID 6 增加第 2 個獨立的奇偶校驗資訊塊。容許 2 個硬碟同時損壞，至少必須具備 4 或 4 個以上硬碟才能生效。RAID 6 在硬體磁碟陣列卡的功能中，也是最常見的磁碟陣列等級。

[例題] RAID-5 Reliability

Let the probability of 1-year up time of a disk be p
The probability of 1-year up time of a RAID-0 having 4 disks :

p4 (~0.96 if p=0.99)

The probability of 1-year up time of a RAID-5 having 5 disks :

p5+(5,1)(1-p)*p4 (~0.999 if p=0.99)