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磁盘阵列的原理及相关知识( 四 )

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RAID 0 1完全做到了容错包括不停机（non-stop），当某一磁盘发生故障，可将此磁盘拆下来而不影响其他磁盘的操作 。等新的磁盘换上去之后，系统即时做镜像，将数据重新复制上去，RAID 0 1在容错及存取的性能上为所有RAID level之冠 。
在磁盘阵列的技术上，从RAID 1到RAID 5，不停机的意思表示在工作时如发生磁盘故障，系统能持续工作而不停顿，仍然可作磁盘的存取，正常地读写数据；而容错则表示即使磁盘故障，数据仍能保持完整，可让系统存取到正确的数据，而SCSI的磁盘阵列更可在工作中抽换磁盘，并可自动重建故障磁盘的数据 。磁盘阵列之所以能做到容错及不停机，是因为它有冗余的磁盘空间可以利用，这也就是Redundant的意义 。
RAID 2
RAID 2是把数据分散为位元/位元组（bit/byte）或块（block），加入海明码Hamming Code, 在磁盘阵列中作间隔写入（interleaving）到每个磁盘中，而且地址都一样，也就是在各个磁盘中，其数据都在相同的磁道（clinder or track）及扇区中 。RAID 2又称为并行阵列（parallel array）其设计是使用共轴同步（spindle synchronize）的技术，存取数据时，整个磁盘阵列一起动作，在各个磁盘的相同位置作平行存取，所以有最好的存取时间，其总线是特别的设计，以大带宽（band wide）并传输所存取数据，所以有最好的传输时间 。在大型档案的存取应用，RAID 2有最好的性能，但如果档案太小，会将其性能拉下来，因为磁盘的存取是以扇区为单位，而RAID 2的存取是所有磁盘平行动作，而且是作单位元或位元组的存取，故小于一个扇区的数据量会使其性能大打折扣 。RAID 2是设计给需要连续且大量数据的电脑使用的，如大型电脑（mainframe to supercomputer），作影像处理或CAD/CAM的工作站等，并不适用于一般的多用户环境、网络服务器，小型机或PC 。
RAID 2的安全采用内存阵列（memory array）的技术，使用多个额外的磁盘作单位错误校正（single-bit correction）及双位错误检测（double-bit detection）；至于需要多少个额外的磁盘，则视其所采用的方法及结构而定，例如八个数据磁盘的阵列可能需要三个额外的磁盘，有三十二数据磁盘的高档阵列可能需要七个额外的磁盘 。
RAID 3
RAID 3的数据储存及存取方式都和RAID 2一样，查在安全方面以奇偶校验取代海明码做错误校正及检测，所以只需要一个额外的校检磁盘（parity disk） 。奇偶校验值的计算是以各个磁盘的相对应位作XOR的逻辑运算，然后将结果写入奇偶校验磁盘，任何数据的修改都要做奇偶校验计算，如下图：
在上图中，磁盘0~4是数据盘，磁盘5是校验盘，校验盘的数据是由数据盘0~4的同一位置的数据作XOR的运算计算出来的 。
我们可以看出其数据这种分段的方式是要配合共轴同步的并行操作，譬如每个磁盘的传输率为10MB/sec，则4个数据盘的并行传输速率是40MB，所以RAID 3较诸单硬盘，其性能有很大的提升 。
如某一磁盘故障，换上新的磁盘后，整个磁盘阵列（包括奇偶校验磁盘）需重新计算一次，将故障磁盘的数据恢复并写入新磁盘中；如奇偶校验磁盘故障，则重新计算奇偶校验值，以达容错的要求 。
较之RAID 1及RAID 2，RAID 3有较高的磁盘空间利用率，其性能比RAID 2稍差，因为要做奇偶校验计算；共轴同步的平行存取在读档案时有很好的性能，但在写入时较慢，需要重新计算及修改奇偶校验磁盘的内容 。RAID 3和RAID 2有同样的应用方式，适用大档案及大量数据输入输出的应用，并不适用于PC及网络服务器 。
RAID 3因为采用共轴同步的并行操作，要把每个盘的数据同时送出，所以需有很大的总线频宽（band width）以达到并行的目的，在硬件结构上的差异，RAID 3和RAID 5是不会出现在同一控制器上的，有很多厂商号称提供RAID 0，1，3，5，其实3是假的，并无共轴同步并行操作能力，有厂商说明是Pseudo 3（假的3）并不欺骗客户 。

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