硬盤的讀寫原理詳解
前言
硬盤的種類主要是SCSI 、IDE 、以及現(xiàn)在流行的SATA等；任何一種硬盤的生產(chǎn)都要一定的標(biāo)準(zhǔn)；隨著相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的升級，硬盤生產(chǎn)技術(shù)也在升級；比如 SCSI標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)經(jīng)歷了SCSI-1 、SCSI-2、SCSI-3；其中目前咱們經(jīng)常在服務(wù)器網(wǎng)站看到的 Ultral-160就是基于SCSI-3標(biāo)準(zhǔn)的；IDE 遵循的是ATA標(biāo)準(zhǔn)，而目前流行的SATA，是ATA標(biāo)準(zhǔn)的升級版本；IDE是并口設(shè)備，而SATA是串口，SATA的發(fā)展目的是替換IDE；
我們知道信息存儲在硬盤里，把它拆開也看不見里面有任何東西，只有些盤片。假設(shè)，你用顯微鏡把盤片放大，會看見盤片表面凹凸不平，凸起的地方被磁化，凹的地方是沒有被磁化；凸起的地方代表數(shù)字1（磁化為1），凹的地方代表數(shù)字0。因此硬盤可以以二進(jìn)制來存儲表示文字、圖片等信息。
01 硬盤的組成
硬盤大家一定不會陌生，我們可以把它比喻成是我們電腦儲存數(shù)據(jù)和信息的大倉庫。一般說來，無論哪種硬盤，都是由盤片、磁頭、盤片主軸、控制電機(jī)、磁頭控制器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口、緩存等幾個部分組成。
所有的盤片都固定在一個旋轉(zhuǎn)軸上，這個軸即盤片主軸。而所有盤片之間是絕對平行的，在每個盤片的存儲面上都有一個磁頭，磁頭與盤片之間的距離比頭發(fā) 絲的直徑還小。所有的磁頭連在一個磁頭控制器上，由磁頭控制器負(fù)責(zé)各個磁頭的運(yùn)動。磁頭可沿盤片的半徑方向動作，（實際是斜切向運(yùn)動），每個磁頭同一時刻也必須是同軸的，即從正上方向下看，所有磁頭任何時候都是重疊的（不過目前已經(jīng)有多磁頭獨(dú)立技術(shù)，可不受此限制）。而盤片以每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)到上萬轉(zhuǎn)的速度在高速旋轉(zhuǎn)，這樣磁頭就能對盤片上的指定位置進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作。
由于硬盤是高精密設(shè)備，塵埃是其大敵，所以必須完全密封。
02 硬盤的工作原理
硬盤在邏輯上被劃分為磁道、柱面以及扇區(qū)
硬盤的每個盤片的每個面都有一個讀寫磁頭，磁盤盤面區(qū)域的劃分如圖所示。
磁頭靠近主軸接觸的表面，即線速度最小的地方，是一個特殊的區(qū)域，它不存放任何數(shù)據(jù)，稱為啟停區(qū)或著陸區(qū)（LandingZone），啟停區(qū)外就是數(shù)據(jù)區(qū)。在最外圈，離主軸最遠(yuǎn)的地方是“0”磁道，硬盤數(shù)據(jù)的存放就是從最外圈開始的。那么，磁頭是如何找到“0”磁道的位置的 呢？在硬盤中還有一個叫“0”磁道檢測器的構(gòu)件，它是用來完成硬盤的初始定位?！?”磁道是如此的重要，以致很多硬盤僅僅因為“0”磁道損壞就報廢，這是 非?？上У?。
早期的硬盤在每次關(guān)機(jī)之前需要運(yùn)行一個被稱為Parking的程序，其作用是讓磁頭回到啟停區(qū)。現(xiàn)代硬盤在設(shè)計上已摒棄了這個雖不復(fù)雜卻很讓人不愉快的小缺陷。硬盤不工作時，磁頭停留在啟停區(qū)，當(dāng)需要從硬盤讀寫數(shù)據(jù)時，磁盤開始旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到額定的高速時，磁頭就會因盤片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流而抬起， 這時磁頭才向盤片存放數(shù)據(jù)的區(qū)域移動。
盤片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流相當(dāng)強(qiáng)，足以使磁頭托起，并與盤面保持一個微小的距離。這個距離越小，磁頭讀寫數(shù)據(jù)的靈敏度就越高，當(dāng)然對硬盤各部件的要求也越 高。早期設(shè)計的磁盤驅(qū)動器使磁頭保持在盤面上方幾微米處飛行。稍后一些設(shè)計使磁頭在盤面上的飛行高度降到約0.1μm～0.5μm，現(xiàn)在的水平已經(jīng)達(dá)到 0.005μm～0.01μm，這只是人類頭發(fā)直徑的千分之一。
氣流既能使磁頭脫離開盤面，又能使它保持在離盤面足夠近的地方，非常緊密地跟隨著磁盤表面呈起伏運(yùn)動，使磁頭飛行處于嚴(yán)格受控狀態(tài)。磁頭必須飛行在盤面上方，而不是接觸盤面，這種位置可避免擦傷磁性涂層，而更重要的是不讓磁性涂層損傷磁頭。
但是，磁頭也不能離盤面太遠(yuǎn)，否則，就不能使盤面達(dá)到足夠強(qiáng)的磁化，難以讀出盤上的磁化翻轉(zhuǎn)（磁極轉(zhuǎn)換形式，是磁盤上實際記錄數(shù)據(jù)的方式）。
硬盤驅(qū)動器磁頭的飛行懸浮高度低、速度快，一旦有小的塵埃進(jìn)入硬盤密封腔內(nèi)，或者一旦磁頭與盤體發(fā)生碰撞，就可能造成數(shù)據(jù)丟失，形成壞塊，甚至造成 磁頭和盤體的損壞。所以，硬盤系統(tǒng)的密封一定要可靠，在非專業(yè)條件下絕對不能開啟硬盤密封腔，否則，灰塵進(jìn)入后會加速硬盤的損壞。另外，硬盤驅(qū)動器磁頭的尋道伺服電機(jī)多采用音圈式旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動步進(jìn)電機(jī)，在伺服跟蹤的調(diào)節(jié)下精確地跟蹤盤片的磁道，所以，硬盤工作時不要有沖擊碰撞，搬動時要小心輕放。
這種硬盤就是采用溫徹斯特（Winchester）技術(shù)制造的硬盤，所以也被稱為溫盤，目前絕大多數(shù)硬盤都采用此技術(shù)。
03 盤面、磁道、柱面和扇區(qū)
硬盤的讀寫是和扇區(qū)有著緊密關(guān)系的。在說扇區(qū)和讀寫原理之前先說一下和扇區(qū)相關(guān)的”盤面”、“磁道”、和“柱面”。
1. 盤面
硬盤的盤片一般用鋁合金材料做基片，高速硬盤也可能用玻璃做基片。硬盤的每一個盤片都有兩個盤面（Side），即上、下盤面，一般每個盤面都會利用，都可以存儲數(shù)據(jù)，成為有效盤片，也有極個別的硬盤盤面數(shù)為單數(shù)。每一個這樣的有效盤面都有一個盤面號，按順序從上至下從“0”開始依次編號。在硬盤系統(tǒng)中，盤面號又叫磁頭號，因為每一個有效盤面都有一個對應(yīng)的讀寫磁頭。硬盤的盤片組在2～14片不等，通常有2～3個盤片，故盤面號（磁頭號）為0～3或 0～5。
2. 磁道
磁盤在格式化時被劃分成許多同心圓，這些同心圓軌跡叫做磁道（Track）。磁道從外向內(nèi)從0開始順序編號。硬盤的每一個盤面有300～1 024個磁道，新式大容量硬盤每面的磁道數(shù)更多。信息以脈沖串的形式記錄在這些軌跡中，這些同心圓不是連續(xù)記錄數(shù)據(jù)，而是被劃分成一段段的圓弧，這些圓弧的角速度一樣。由于徑向長度不一樣，所以，線速度也不一樣，外圈的線速度較內(nèi)圈的線速度大，即同樣的轉(zhuǎn)速下，外圈在同樣時間段里，劃過的圓弧長度要比內(nèi)圈 劃過的圓弧長度大。每段圓弧叫做一個扇區(qū)，扇區(qū)從“1”開始編號，每個扇區(qū)中的數(shù)據(jù)作為一個單元同時讀出或?qū)懭?。一個標(biāo)準(zhǔn)的3.5寸硬盤盤面通常有幾百到幾千條磁道。磁道是“看”不見的，只是盤面上以特殊形式磁化了的一些磁化區(qū)，在磁盤格式化時就已規(guī)劃完畢。
3. 柱面
所有盤面上的同一磁道構(gòu)成一個圓柱，通常稱做柱面（Cylinder），每個圓柱上的磁頭由上而下從“0”開始編號。數(shù)據(jù)的讀/寫按柱面進(jìn)行，即磁 頭讀/寫數(shù)據(jù)時首先在同一柱面內(nèi)從“0”磁頭開始進(jìn)行操作，依次向下在同一柱面的不同盤面即磁頭上進(jìn)行操作，只在同一柱面所有的磁頭全部讀/寫完畢后磁頭 才轉(zhuǎn)移到下一柱面（同心圓的再往里的柱面），因為選取磁頭只需通過電子切換即可，而選取柱面則必須通過機(jī)械切換。電子切換相當(dāng)快，比在機(jī)械上磁頭向鄰近磁道移動快得多，所以，數(shù)據(jù)的讀/寫按柱面進(jìn)行，而不按盤面進(jìn)行。也就是說，一個磁道寫滿數(shù)據(jù)后，就在同一柱面的下一個盤面來寫，一個柱面寫滿后，才移到下一個扇區(qū)開始寫數(shù)據(jù)。讀數(shù)據(jù)也按照這種方式進(jìn)行，這樣就提高了硬盤的讀/寫效率。
一塊硬盤驅(qū)動器的圓柱數(shù)（或每個盤面的磁道數(shù)）既取決于每條磁道的寬窄（同樣，也與磁頭的大小有關(guān)），也取決于定位機(jī)構(gòu)所決定的磁道間步距的大小。
4.扇區(qū)
操作系統(tǒng)以扇區(qū)（Sector）形式將信息存儲在硬盤上，每個扇區(qū)包括512個字節(jié)的數(shù)據(jù)和一些其他信息。一個扇區(qū)有兩個主要部分：存儲數(shù)據(jù)地點(diǎn)的標(biāo)識符和存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段。
扇區(qū)的第一個主要部分是標(biāo)識符。標(biāo)識符，就是扇區(qū)頭標(biāo)，包括組成扇區(qū)三維地址的三個數(shù)字：
盤面號：扇區(qū)所在的磁頭（或盤面）
柱面號：磁道，確定磁頭的徑向方向。
扇區(qū)號：在磁道上的位置。也叫塊號。確定了數(shù)據(jù)在盤片圓圈上的位置。
頭標(biāo)中還包括一個字段，其中有顯示扇區(qū)是否能可靠存儲數(shù)據(jù)，或者是否已發(fā)現(xiàn)某個故障因而不宜使用的標(biāo)記。有些硬盤控制器在扇區(qū)頭標(biāo)中還記錄有指示字，可在原扇區(qū)出錯時指引磁盤轉(zhuǎn)到替換扇區(qū)或磁道。最后，扇區(qū)頭標(biāo)以循環(huán)冗余校驗（CRC）值作為結(jié)束，以供控制器檢驗扇區(qū)頭標(biāo)的讀出情況，確保準(zhǔn)確無誤。
扇區(qū)的第二個主要部分是存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段，可分為數(shù)據(jù)和保護(hù)數(shù)據(jù)的糾錯碼（ECC）。在初始準(zhǔn)備期間，計算機(jī)用512個虛擬信息字節(jié)（實際數(shù)據(jù)的存放地）和與這些虛擬信息字節(jié)相應(yīng)的ECC數(shù)字填入這個部分。
5. 訪盤請求完成過程 ：
確定磁盤地址（柱面號，磁頭號，扇區(qū)號），內(nèi)存地址（源/目）：
當(dāng)需要從磁盤讀取數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)會將數(shù)據(jù)邏輯地址傳給磁盤，磁盤的控制電路按照尋址邏輯將邏輯地址翻譯成物理地址，即確定要讀的數(shù)據(jù)在哪個磁道，哪個扇區(qū)。
為了讀取這個扇區(qū)的數(shù)據(jù)，需要將磁頭放到這個扇區(qū)上方，為了實現(xiàn)這一點(diǎn)：
首先必須找到柱面，即磁頭需要移動對準(zhǔn)相應(yīng)磁道，這個過程叫做尋道，所耗費(fèi)時間叫做尋道時間，
然后目標(biāo)扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下，即磁盤旋轉(zhuǎn)將目標(biāo)扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下。這個過程耗費(fèi)的時間叫做旋轉(zhuǎn)時間。
即一次訪盤請求（讀/寫）完成過程由三個動作組成：
尋道（時間）：磁頭移動定位到指定磁道
旋轉(zhuǎn)延遲（時間）：等待指定扇區(qū)從磁頭下旋轉(zhuǎn)經(jīng)過
數(shù)據(jù)傳輸（時間）：數(shù)據(jù)在磁盤與內(nèi)存之間的實際傳輸
因此在磁盤上讀取扇區(qū)數(shù)據(jù)（一塊數(shù)據(jù)）所需時間：
Ti/o=tseek +tla + n *twm
其中：tseek 為尋道時間、tla為旋轉(zhuǎn)時間、twm 為傳輸時間
04 磁盤的讀寫原理
系統(tǒng)將文件存儲到磁盤上時，按柱面、磁頭、扇區(qū)的方式進(jìn)行，即最先是第1磁道的第一磁頭下（也就是第1盤面的第一磁道）的所有扇區(qū)，然后，是同一柱面的下一磁頭，……，一個柱面存儲滿后就推進(jìn)到下一個柱面，直到把文件內(nèi)容全部寫入磁盤。
（文件的記錄在同一盤組上存放是，應(yīng)先集中放在一個柱面上，然后再順序存放在相鄰的柱面上，對應(yīng)同一柱面，則應(yīng)該按盤面的次序順序存放。）
（從上到下，然后從外到內(nèi)。數(shù)據(jù)的讀/寫按柱面進(jìn)行，而不按盤面進(jìn)行，先）
系統(tǒng)也以相同的順序讀出數(shù)據(jù)。讀出數(shù)據(jù)時通過告訴磁盤控制器要讀出扇區(qū)所在的柱面號、磁頭號和扇區(qū)號（物理地址的三個組成部分）進(jìn)行。磁盤控制器則 直接使磁頭部件步進(jìn)到相應(yīng)的柱面，選通相應(yīng)的磁頭，等待要求的扇區(qū)移動到磁頭下。在扇區(qū)到來時，磁盤控制器讀出每個扇區(qū)的頭標(biāo)，把這些頭標(biāo)中的地址信息與期待檢出的磁頭和柱面號做比較（即尋道），然后，尋找要求的扇區(qū)號。待磁盤控制器找到該扇區(qū)頭標(biāo)時，根據(jù)其任務(wù)是寫扇區(qū)還是讀扇區(qū)，來決定是轉(zhuǎn)換寫電路， 還是讀出數(shù)據(jù)和尾部記錄。找到扇區(qū)后，磁盤控制器必須在繼續(xù)尋找下一個扇區(qū)之前對該扇區(qū)的信息進(jìn)行后處理。如果是讀數(shù)據(jù)，控制器計算此數(shù)據(jù)的ECC碼，然 后，把ECC碼與已記錄的ECC碼相比較。如果是寫數(shù)據(jù)，控制器計算出此數(shù)據(jù)的ECC碼，與數(shù)據(jù)一起存儲。在控制器對此扇區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要處理期間，磁盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
05 局部性原理與磁盤預(yù)讀
由于存儲介質(zhì)的特性，磁盤本身存取就比主存慢很多，再加上機(jī)械運(yùn)動耗費(fèi)，磁盤的存取速度往往是主存的幾百分分之一，因此為了提高效率，要盡量減少磁盤I/O。為了達(dá)到這個目的，磁盤往往不是嚴(yán)格按需讀取，而是每次都會預(yù)讀，即使只需要一個字節(jié)，磁盤也會從這個位置開始，順序向后讀取一定長度的數(shù)據(jù)放入內(nèi)存。這樣做的理論依據(jù)是計算機(jī)科學(xué)中著名的局部性原理：
當(dāng)一個數(shù)據(jù)被用到時，其附近的數(shù)據(jù)也通常會馬上被使用。
程序運(yùn)行期間所需要的數(shù)據(jù)通常比較集中。
由于磁盤順序讀取的效率很高（不需要尋道時間，只需很少的旋轉(zhuǎn)時間），因此對于具有局部性的程序來說，預(yù)讀可以提高I/O效率。
預(yù)讀的長度一般為頁（page）的整倍數(shù)。頁是計算機(jī)管理存儲器的邏輯塊，硬件及操作系統(tǒng)往往將主存和磁盤存儲區(qū)分割為連續(xù)的大小相等的塊，每個存儲塊稱為一頁（在許多操作系統(tǒng)中，頁得大小通常為4k），主存和磁盤以頁為單位交換數(shù)據(jù)。當(dāng)程序要讀取的數(shù)據(jù)不在主存中時，會觸發(fā)一個缺頁異常，此時系統(tǒng)會向磁盤發(fā)出讀盤信號，磁盤會找到數(shù)據(jù)的起始位置并向后連續(xù)讀取一頁或幾頁載入內(nèi)存中，然后異常返回，程序繼續(xù)運(yùn)行。
06 磁盤碎片的產(chǎn)生
俗話說一圖勝千言，先用一張ACSII碼圖來解釋為什么會產(chǎn)生磁盤碎片。
上面的ASCII圖表示磁盤文件系統(tǒng)，由于目前上面沒有任何數(shù)據(jù)文件，所以我把他表示成0。
在圖的最上側(cè)和左側(cè)各有a-z 26個字母，這是用來定位每個數(shù)據(jù)字節(jié)的具體位置，如第1行1列是aa,26行26列是zz。
我們創(chuàng)建一個新文件，理所當(dāng)然的，我們的文件系統(tǒng)就產(chǎn)生了變化，現(xiàn)在是
如圖所示：”內(nèi)容表”(TOC)占據(jù)了前四行,在TOC里存貯著每件文件在系統(tǒng)里所在的位置。
在上圖，TOC包括了一個名字叫hello.txt的文件，其具體內(nèi)容是”Hello, world”，在系統(tǒng)里的位置是ae到le。
接下來再新建一個文件
如圖，我們新建的文件bye.txt緊貼著第一個文件hello.txt。
其實這是最理想的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如果你將你的文件都按照上圖所表示的那樣一個挨著一個，緊緊的貼放在一起的話，那么讀取他們將會非常的容易和迅速，這是因為在硬盤里動得最慢的(相對來說)就是傳動手臂，少位移一些，讀取文件數(shù)據(jù)的時間就會快一些。
然而恰恰這就是問題的所在。現(xiàn)在我想在”Hello, World”后加上些感嘆號來表達(dá)我強(qiáng)烈的感情，現(xiàn)在的問題是：在這樣的系統(tǒng)上，文件所在的行就沒有地方讓我放這些感嘆號了，因為bye.txt占據(jù)了剩下的位置。
現(xiàn)在有倆個方法可以選擇，但是沒有一個是完美的
1.我們從原位置刪除文件，重新建個文件重新寫上”Hello, World!!”. –這就無意中延長了文件系統(tǒng)的讀和寫的時間。
2.打碎文件，就是在別的空的地方寫上感嘆號，也就是”身首異處”–這個點(diǎn)子不錯，速度很快，而且方便，但是，這就同時意味著大大的減慢了讀取下一個新文件的時間。
如果你對上面的文字沒概念,上圖
這里所說的方法二就像是我們的windows系統(tǒng)的存儲方式，每個文件都是緊挨著的，但如果其中某個文件要更改的話，那么就意味著接下來的數(shù)據(jù)將會被放在磁盤其他的空余的地方。
如果這個文件被刪除了，那么就會在系統(tǒng)中留下空格，久而久之，我們的文件系統(tǒng)就會變得支離破碎，碎片就是這么產(chǎn)生的。
試著簡單點(diǎn)，講給mm聽的硬盤讀寫原理簡化版
硬盤的結(jié)構(gòu)就不多說了,我們平常電腦的數(shù)據(jù)都是存在磁道上的,大致上和光盤差不多.讀取都是靠磁頭來進(jìn)行
我們都知道,我們的數(shù)據(jù)資料都是以信息的方式存儲在盤面的扇區(qū)的磁道上,硬盤讀取是由搖臂控制磁頭從盤面的外側(cè)向內(nèi)側(cè)進(jìn)行讀寫的.所以外側(cè)的數(shù)據(jù)讀取速度會比內(nèi)側(cè)的數(shù)據(jù)快很多
其實我們的文件大多數(shù)的時候都是破碎的，在文件沒有破碎的時候,搖臂只需要尋找1次磁道并由磁頭進(jìn)行讀取,只需要1次就可以成功讀取;但是如果文件破碎成 11處,那么搖臂要來回尋找11次磁道磁頭進(jìn)行11次讀取才能完整的讀取這個文件,讀取時間相對沒有破碎的時候就變得冗長。
因此，磁盤碎片往往也是拖慢系統(tǒng)的重要因素之一。
07 硬盤容量及分區(qū)大小的計算
在Linux系統(tǒng)，要計算硬盤容量及分區(qū)大小，我們先通過fdsik -l查看硬盤信息：
Disk /dev/hda: 80.0 GB, 80026361856 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 9729 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/hda1 * 1 765 6144831 7 HPFS/NTFS
/dev/hda2 766 2805 16386300 c W95 FAT32 (LBA)
/dev/hda3 2806 9729 55617030 5 Extended
/dev/hda5 2806 3825 8193118+ 83 linux
/dev/hda6 3826 5100 10241406 83 linux
/dev/hda7 5101 5198 787153+ 82 linux swap / Solaris
/dev/hda8 5199 6657 11719386 83 linux
/dev/hda9 6658 7751 8787523+ 83 linux
/dev/hda10 7752 9729 15888253+ 83 linux
其中 heads 是磁盤面、sectors 是扇區(qū)、cylinders 是柱面；
每個扇區(qū)大小是 512byte，也就是0.5K；
通過上面的例子，我們發(fā)現(xiàn)此硬盤有 255個磁盤面，有63個扇區(qū)，有9729個柱面；所以整個硬盤體積換算公式應(yīng)該是：磁面?zhèn)€數(shù) * 扇區(qū)個數(shù) * 每個扇區(qū)的大小512 * 柱面?zhèn)€數(shù) = 硬盤體積 （單位bytes)
所以在本例中磁盤的大小應(yīng)該計算如下：
255 x 63 x 512 x 9729 = 80023749120 bytes
提示：由于硬盤生產(chǎn)商和操作系統(tǒng)換算不太一樣，硬盤廠家以10進(jìn)位的辦法來換算，而操作系統(tǒng)是以2進(jìn)位制來換算，所以在換算成M或者G 時，不同的算法結(jié)果卻不一樣；所以我們的硬盤有時標(biāo)出的是80G，在操作系統(tǒng)下看卻少幾M；
上面例子中，硬盤廠家算法 和 操作系統(tǒng)算數(shù)比較：
硬盤廠家：80023749120 bytes = 80023749.120 K = 80023.749120 M （向大單位換算，每次除以1000）
操作系統(tǒng)：80023749120 bytes = 78148192.5 K = 76316.594238281 M （向大單位換算，每次除以1024）
我們在查看分區(qū)大小的時候，可以用生產(chǎn)廠家提供的算法來簡單推算分區(qū)的大??；把小數(shù)點(diǎn)向前移動六位就是以G表示的大?。槐热?hda1 的大小約為 6.144831G ；
磁盤陣列
磁盤陣列是由很多塊獨(dú)立的磁盤，組合成一個容量巨大的磁盤組，利用個別磁盤提供數(shù)據(jù)所產(chǎn)生加成效果提升整個磁盤系統(tǒng)效能。利用這項技術(shù)，將數(shù)據(jù)切割成許多區(qū)段，分別存放在各個硬盤上。
獨(dú)立磁盤冗余陣列（RAID，redundant array of independent disks）是把相同的數(shù)據(jù)存儲在多個硬盤的不同的地方（因此，冗余地）的方法。通過把數(shù)據(jù)放在多個硬盤上，輸入輸出操作能以平衡的方式交疊，改良性能。因為多個硬盤增加了平均故障間隔時間（MTBF），儲存冗余數(shù)據(jù)也增加了容錯。
RAID技術(shù)主要有以下三個基本功能：
通過對磁盤上的數(shù)據(jù)進(jìn)行條帶化，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)成塊存取，減少磁盤的機(jī)械尋道時間，提高了數(shù)據(jù)存取速度。
通過對一個陣列中的幾塊磁盤同時讀取，減少了磁盤的機(jī)械尋道時間，提高數(shù)據(jù)存取速度。
通過鏡像或者存儲奇偶校驗信息的方式，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的冗余保護(hù)。
優(yōu)點(diǎn)
提高傳輸速率。RAID通過在多個磁盤上同時存儲和讀取數(shù)據(jù)來大幅提高存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量（Throughput）。在RAID中，可以讓很多磁盤驅(qū)動器同時傳輸數(shù)據(jù)，而這些磁盤驅(qū)動器在邏輯上又是一個磁盤驅(qū)動器，所以使用RAID可以達(dá)到單個磁盤驅(qū)動器幾倍、幾十倍甚至上百倍的速率。這也是RAID最初想要解決的問題。因為當(dāng)時CPU的速度增長很快，而磁盤驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸速率無法大幅提高，所以需要有一種方案解決二者之間的矛盾。RAID最后成功了。
通過數(shù)據(jù)校驗提供容錯功能。普通磁盤驅(qū)動器無法提供容錯功能，如果不包括寫在磁盤上的CRC（循環(huán)冗余校驗）碼的話。RAID容錯是建立在每個磁盤驅(qū)動器的硬件容錯功能之上的，所以它提供更高的安全性。在很多RAID模式中都有較為完備的相互校驗/恢復(fù)的措施，甚至是直接相互的鏡像備份，從而大大提高了RAID系統(tǒng)的容錯度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定冗余性。
缺點(diǎn)
RAID0沒有冗余功能，如果一個磁盤（物理）損壞，則所有的數(shù)據(jù)都無法使用。
RAID1磁盤的利用率最高只能達(dá)到50%(使用兩塊盤的情況下)，是所有RAID級別中最低的。
RAID0+1以理解為是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 0+1可以為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全保障，但保障程度要比 Mirror低而磁盤空間利用率要比Mirror高。
作者：hguisu 來源：https://reurl.cc/V3kAV6
整理：公眾號：開源Linux，cnLinuxer
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