什么是SSD RAID，RAID如何提高SSD读写性能？

SSD RAID是一种提高固态硬盘（SSD）性能的方法，通常用于通过在SSD上分布冗余数据块来保护数据。独立磁盘冗余阵列（RAID）是一种数据存储虚拟化技术，它将多个物理存储驱动器组合成单个或多个逻辑单元，以实现数据冗余和优化性能。

现在大多数主板都内置了RAID，但一般没有必要，因为可以将RAID控制器插入没有RAID的主板上。落地式RAID单元广泛用于具有大量数据和高速缓存的大型存储区域网络（SAN），RAID还用于游戏PC和商业用户。

虽然SSD比硬盘驱动器（HDD）更可靠，但SSD没有移动部件，因此它仍然容易出现故障，从而导致数据丢失。SSD RAID主要用于防止此类数据丢失，这可以进一步提高性能。此外，SSD RAID对于数据读/写速度和保护特别重要的应用程序非常有用且有效。

主要特性

SSD RAID可靠且注重性能的存储解决方案配备了必要的工具和存储交付机制，下面给出了一些SSD RAID功能特效。

更快的数据读/写速度

SSD RAID因其快速的数据读写能力而被广泛推荐，其中SSD RAID优于单个SSD。配置多块SSD的RAID阵列对数据的读写影响很大。例如，条带化方法可以将单个文件分布在多个SSD上，通过将连续数据分散到多个驱动器中进行访问来提高数据读/写速度。RAID 0作为至少具有两个驱动器的条带卷而流行，并且可以通过将多个SSD容量添加在一起来增加容量。

容错能力

SSD RAID的容错能力是一个特别有吸引力的特性，吸引了很多企业。镜像功能可确保容错能力，RAID级别取决于系统设备中使用的SSD数量。容错通常用于通过将冗余数据块分布在多个SSD上来保护数据，并且可以配置为通过备份或纠正方法来保护数据完整性。

管理工具

SSD RAID管理工具简化了RAID控制器的配置和管理，并使其能够通过用户界面（UI）或命令行界面（CLI）进行管理。专用软件可检测和监控多个SSD状态并允许配置控制器。也就是说，SSD RAID管理工具的功能可能会因平台而异。

工作原理

SSD RAID基于三个关键概念（条带化、镜像和奇偶校验）工作，以提高性能并确保更高的数据安全性。

条带化

条带化涉及将数据划分为块并将数据块分布在多个存储设备上，其中数据均匀地分布在两个或多个驱动器上。这种方法允许将单个文件分布在多个SSD驱动器上，这有助于提高数据读/写速度和性能。当分布在多个SSD上时，数据可以通过多种方式进行划分。

镜像

镜像涉及复制数据，将数据同时写入两个或多个单独的SSD。如果阵列中的单个驱动器发生故障，将数据复制到另一个驱动器可以恢复数据，这对于关键数据更有效。

将相同的数据写入两个或更多驱动器使数据恢复变得快速而简单。当阵列中的一个驱动器发生故障时，RAID控制器允许将数据从正常驱动器复制到新的SSD。如果发生故障，数据将立即在第二个驱动器上可用，该驱动器可以在不停机的情况下运行。

奇偶校验位

SSD RAID涉及用于性能安全的奇偶校验计算，其中数据跨多个SSD进行条带化。奇偶校验计算功能用于驱动器阵列中，通过计算驱动器中的数据并将结果存储在另一个驱动器上来实现容错。它通常通过二进制或通过执行 XOR（异或）运算来比较一个SSD中的位与第二个驱动器中的位并将计算结果存储在第三个驱动器上来计算。

硬件RAID与软件RAID区别

存储系统在全盘层面应用RAID，通过冗余来更细粒度地管理数据。你可以通过使用硬件RAID或软件RAID来实现此目的，当然，无论哪种方式最适合你当前的技术堆栈。

硬件RAID需要在服务器中安装专用控制器并在主板或单独的RAID卡上执行。RAID卡通过向系统提供逻辑磁盘来管理RAID阵列。硬件RAID允许同时进行多种不同的RAID配置，并且数据访问通常会更快，并且容错能力也会增强。

另一方面，软件RAID在内部服务器上执行，通常需要安装RAID驱动程序或软件来创建和管理RAID基础设施。如果你没有RAID控制器并且SSD直接连接到主板，则可以通过操作系统中的实用程序软件来控制RAID配置。

强烈建议对本地存储使用软件RAID，并且许多操作系统都提供软件RAID实现。此外，它通常更便宜，并且除了存储阵列之外不需要太多专用硬件。

不同RAID级别的SSD

SSD RAID可配置为不同级别，从而提高性能级别和数据安全性。存储网络行业协会（SNIA）标准化了RAID级别及其相关数据格式。

RAID 0

在RAID 0系统中，所有SSD都连接到单个存储池中，以结合速度来提高性能，其中数据在阵列中的存储驱动器上分割成块。使用多个控制器可以进一步增强性能，但如果任何存储驱动器发生故障，你将丢失所有数据。RAID 0系统非常适合定期备份存储的用户，并且非常适合需要高速读写数据的非关键系统。

RAID 1

RAID 1系统提供更高的可靠性，其中数据镜像第二个SSD。在该系统中，通过在数据驱动器和镜像驱动器上写入，数据被同时存储两次。如果驱动器出现故障，可以从镜像驱动器恢复。也就是说，RAID 1的执行速度较慢，并且所需的SSD数量会增加一倍。它是关键存储的理想选择，适用于数据安全比性能更重要的小型服务器。

RAID 2

RAID 2系统使用具有专用汉明码奇偶校验的位级条带化，并且每个连续位存储在不同的驱动器上。它使用汉明码奇偶校验来记录纠错码（ECC），这是跨位计算的；每个数据位都记录在单独的磁盘上，ECC代码存储在不同的驱动器上。

尽管如此，RAID 2价格昂贵且更复杂，并且一般不被任何商业系统使用。

RAID 3

RAID 3使用具有专用奇偶校验的字节级条带化，其中数据被条带化到不同驱动器上的每个连续字节中。使用RAID 3，传输大量数据时具有高吞吐量，但可能需要大量配置，即使对于小文件传输也是如此。

与RAID 2一样，RAID 3需要一个特殊的控制器来同步存储驱动器，并且一般不被任何商业系统使用。

RAID 4

RAID 4系统使用带有专用奇偶校验位的块级条带化。如果请求单个数据块，则每个SSD独立运行，不需要同步。RAID 4的主要优点是输入和输出（I/O）并行性，一次I/O读取操作不需要分布在所有数据驱动器上，并且可以并行执行，这有助于提高性能。

如今，RAID 4已被RAID-DP广泛取代，RAID-DP是具有两个奇偶校验磁盘的RAID 4的专有实现。

RAID 5

RAID 5系统使用块级数据条带化和分布式奇偶校验存储驱动器，它是标准级配置。奇偶校验写入和I/O操作均匀分布在所有数据驱动器上。

此外，RAID 5具有成本效益，并且已在SSD子系统中变得流行。它通过奇偶校验数据提高安全性，并通过跨存储驱动器交错数据提高速度。当驱动器发生故障时，可以根据分布式奇偶校验来计算后续读取，它们不会丢失任何数据。

与RAID 3类似，RAID 5需要至少三个驱动器，但奇偶校验分布在所有驱动器之间，这与RAID 3单独的奇偶校验驱动器不同。

RAID 6

RAID 6 系统使用具有双重分布式奇偶校验（而非单一奇偶校验）的块级条带化，从而为最多两个SSD故障提供容错能力。它对于更大的驱动器容量和阵列尺寸非常有效，特别是对于高可用性系统。RAID 6至少需要四个存储驱动器，即使两个数据驱动器同时失效，RAID 6也能正常工作。故障驱动器正在更换，但大容量SSD的恢复时间较长。

RAID 6非常适合需要更好性能和高效存储以及出色安全性的系统。它与RAID 5类似，但应用不那么广泛。这是一项复杂的技术，因为重建阵列可能需要很长时间。

嵌套RAID

对于某些情况，嵌套或混合RAID可能是一个很好的解决方案。流行的混合RAID系统包括RAID 1+0 (RAID 10) 和RAID 5+0 (RAID 50)。其中，RAID 10是单个阵列中多个镜像SSD (RAID 1) 和数据条带 (RAID 0) 的组合，该阵列使用一系列镜像驱动器的条带集构建。

主要优势

SSD RAID可能不是必需的，但系统的性能和速度、数据安全性以及可靠性和耐用性使其成为确保数据可用性和冗余的流行方法，其主要优势表现在以下三个方面。

性能和速度

SSD RAID在性能方面更胜一筹，具有多个SSD的SSD RAID阵列会对性能产生巨大影响，因为它将数据划分为块并将数据块分布在存储设备上可以提高读/写速度和整体性能。SSD RAID的顺序读写速度约为单个驱动器的两倍。SSD RAID配置的性能优于任何机械驱动器RAID设置，专用硬件RAID控制器的性能优于基于软件的RAID解决方案。

数据安全

SSD RAID比单个SSD保证了更高的数据安全性，使用单个驱动器存在数据丢失的风险。无论如何，如果SSD损坏，则可能会破坏整个数据集。SSD RAID允许用户将数据存储在RAID阵列中的多个驱动器中，因此如果阵列中的任何SSD损坏，另一个SSD将保护数据的副本，你都可以恢复数据。

可靠性和耐用性

SSD RAID是一种有效的选择，即使系统中的各个部件出现故障，也可以确保数据仍然可用。SSD RAID可以在阵列中的一次或多次故障中幸存下来，如果驱动器发生故障，可以更换它，系统会自行重建。

SSD RAID耐用性可以帮助企业保护数据，并使其比单个基于SSD的系统更加可靠。

RAID如何影响SSD性能？

SSD因其速度和耐用性而广受欢迎，可提升笔记本电脑、台式机和服务器的性能。在RAID阵列中使用分组SSD可为服务器提供额外的性能提升。因此，SSD RAID是高性能I/O非常重要的服务器中数据集应用程序的理想解决方案。

条带化将单个数据文件分布在多个SSD上，这些SSD均匀分布，从而实现事务文件的高速存储并提高整体性能。此外，镜像将数据文件复制到多个SSD上，如果阵列中的单个驱动器发生故障，则可以进行数据恢复，从而提高数据安全性并使数据恢复变得快速而简单。

具有RAID配置的SSD结合了用于数据事务的高速存储和用于关键业务应用程序的冗余。SSD的数据传输速度一般为300至600MBps（读取和写入速度），SSD RAID可以将传输速度快速提高至1,000MBps，具体取决于RAID阵列中SSD的配置和数量。为了实现更快的数据读/写操作以及处理关键数据，SSD RAID可提高性能并最大限度地保护数据。

HDD RAID与SSD RAID

HDD RAID和SSD RAID是提高性能和数据安全性的不错选择。下面给出了它们之间的一些比较，可供参考：

SSD RAID值得选用吗？

诚然，SSD RAID阵列可以进一步提高性能、速度和可靠性。对于计算速度和数据安全性很重要且不关心成本的企业或大型系统，SSD RAID可能是他们的完美解决方案。

哪些用户不应该将SSD与RAID结合使用？

SSD RAID更昂贵，并且对于初学者或非技术用户来说可能是一个复杂的维护问题。

• 成本： SSD比HDD贵，构建SSD RAID阵列需要多个SSD，所以系统预算有限的企业不应使用SSD RAID，除非有额外的备份存储。
• 维护问题：毫无疑问，SSD RAID存在相互冲突的维护问题，因为碎片整理会影响其使用寿命。对于初学者或非技术用户来说，这可能会带来额外的麻烦。专家人员有限的小型企业或个人系统应避免使用任何RAID系统或SSD RAID。
• 速度要求不高：单个SSD的速度足以满足一般用途。在大多数情况下，对于小型系统和个人用途来说，快速计算速度是可选的，在这些情况下，单个SSD就可以表现良好。

你需要使用SSD RAID吗？

目前市场上有许多具有有用功能的SSD RAID产品方案，应根据你的业务需求和成本以及成本来考虑。虽然SSD RAID系统可以提高企业数据管理的整体速度和性能，但它可能是一种昂贵且过于复杂的选择，不适合小型企业或个人使用，在选用时务必慎重。

总结

SSD RAID是一种将多个固态硬盘（Solid State Drive）组合在一起以提高性能、可靠性或数据冗余的技术。RAID代表”Redundant Array of Independent Disks”，即独立磁盘冗余阵列。是一种有助于提高性能、可靠性和冗余的技术，简单概况起来包括：

1. 性能提升： SSD RAID可以通过将多个固态硬盘组合在一起，增加数据读写操作的并行处理能力，从而提高存储系统的整体性能。这对于需要快速数据访问的应用程序和服务非常有用，如数据库、虚拟化环境、大数据分析等。
2. 数据冗余： 在某些RAID配置中，数据可以被复制到多个硬盘上，从而实现数据冗余。这意味着如果一个硬盘失效，数据仍然可以从其他硬盘中恢复，从而提高数据的可靠性和可用性。
3. 容错能力： RAID配置可以提供一定程度的容错能力，即在一个或多个硬盘失效时仍然保持数据的可用性。不同的RAID级别提供不同程度的容错能力，因此在选择RAID配置时需要考虑数据的重要性和业务需求。
4. 数据分布和均衡： 在某些RAID级别中，数据被分布到不同的硬盘上，以实现负载均衡，从而提高性能。这对于处理大量数据的应用程序非常有用。
5. RAID控制器： 对于硬件RAID，通常需要RAID控制器来管理磁盘组合、数据分布和冗余。一些服务器和存储设备内置了RAID控制器，而其他系统可能需要单独的RAID卡。

需要注意的是，尽管SSD RAID可以提供许多优势，但也需要注意一些因素，如数据备份、定期监测硬盘健康状态以及避免单点故障等。在使用SSD RAID之前，建议详细了解各种RAID级别的特点和适用场景，以确保选择合适的配置。