RAID阵列已经被使用了超过40年，它的目标是提高硬盘(HDD)存储系统的性能。但是一个单固态硬盘(SSD)往往可以提供与多HDD RAID阵列相当的性能，因此通常被视为HDD RAID阵列的替代品。

　　不过，使用SSD RAID阵列可以带来进一步的性能提升，因此SSD应该被视为RAID的补充，而不是替代RAID。将SSD与HDD相比较时，SSD RAID的性能显然更高。

　　某些SSD RAID配置也可用于在磁盘发生故障时保护数据。虽然SSD比HDD更可靠——因为它们没有移动部件，但它们仍然容易出现故障，闪存本身也会带来一些挑战。

　　因此，在数据保护相当重要的应用中使用SSD时，配置SSD RAID也非常有价值。

　　RAID的目标

　　RAID是“Redundant Array of Inexpensive Disks，廉价磁盘冗余阵列”的缩写，也许该短语中最重要的词是“廉价”。因为RAID这个词是由计算机科学家在1987年正式提出的，他们想要证明在合适的RAID阵列中配置标准廉价磁盘，可以提供优于当时市场上昂贵的高性能磁盘的性能。

　　不过，在这个术语被提出之前，使用磁盘阵列已经司空见惯了，将阵列视作单个存储设备提供给计算机系统，主要用于数据保护。实现数据保护的最简单的阵列配置是提供镜像：存储在一个驱动器上的数据被复制到另一个驱动器，以便每个驱动器都是另一个驱动器的镜像。不过，更重要的是：RAID可用于提高磁盘性能，或者在阵列中的一个(有时是多个)磁盘完全或部分故障时提供数据丢失保护。在使用不同的RAID级别时，它还能够以不同的比例提供这两者的组合。

当同时存在多个SSD共同处理数据时，RAID性能基准显著增加

　　SSD和RAID

　　以下是RAID和SSD协同使用以防止数据丢失的方法：

　　由于SSD没有移动部件，因此一般来说非常可靠。而且因为它们产生的热量比HDD少，所以不会受到热膨胀的影响。即使磁盘出现完全故障的情况很少，存储在SSD上的数据也仍然可能丢失。这是因为过度使用会导致NAND单元之间互相干扰而使单元中存储的Bits被损坏，甚至整个单元损坏。

　　在RAID 1配置中使用SSD RAID，如果一个驱动器发生故障，则不会丢失任何数据，因为它存储的数据也会镜像到SSD RAID阵列中的另一个驱动器上。RAID 1还提供一定程度的性能增强，因为任何读取请求都可以由SSD RAID阵列中的任一驱动器处理。

　　SSD RAID 1阵列的主要缺点是：

　　·用户只能使用两个驱动器总存储容量的一半(存储效率为50%)。

　　·用户消耗的功率大约是单个驱动系统的两倍。(SSD比HDD更节能，因此对于SSD RAID阵列而言，这一点并不重要。)

　　事实上，还有许多其他RAID配置使用不同数量的磁盘，以及诸如RAID条带存储(在不同磁盘之间拆分数据)和存储奇偶校验比特等技术。这些不同的RAID配置提供了性能增益，数据保护和存储效率的不同组合。

　　HDD RAID与SSD RAID

　　考虑到HDD RAID v SSD RAID两种设置之间的相对吸引力，有两个事实是非常关键的：

　　·硬盘更容易出现故障。

　　·HDD提供较低的性能。

　　这很重要，因为RAID阵列可以帮助您实现更好的性能或更好的磁盘故障保护，或两者兼而有之。

　　在HDD存储环境中，单个磁盘性能不足以满足特定工作负载的情况，将比SSD存储环境发生得更加频繁，这是因为HDD提供较低的性能。考虑数据保护能力时也是如此。

　　出于这些原因，在具有SDD存储基础架构的公司中，RAID阵列很可能是存储问题的合理解决方案。

　　而具有SSD存储系统的公司，可能是那些工作负载在存储性能方面具有特别苛刻的要求的公司。在某些情况下，单个SSD可能仍然难以提供所需的性能，并且在这些情况下，SSD RAID阵列可以提供所需的性能提升。

　　因此，在比较HDD RAID与SSD RAID时，要明确这一点：HDD RAID可以将性能从低级别提升到可接受的级别，而SSD RAID可以将性能从可接受的级别提高到非常高的级别。

　　SSD RAID重建时间

　　SSD RAID和HDD RAID都提供数据保护功能，但实际上两者之间存在重大差异。这种差异源于SSD能提供更好的性能，这意味着当SSD RAID阵列中的磁盘发生故障时，可以比HDD RAID阵列更快地执行从其余磁盘进行RAID重建。

　　由于HDD本质上不如SSD可靠，这意味着在RAID重建期间，理论上HDD阵列比SSD RAID阵列更可能发生另一个故障。

　　使用具有不同RAID类型的SSD

　　使用SSD RAID阵列可以提供有效的数据丢失保护和性能增强。最大的问题是：您应该使用SSD RAID阵列中的哪个级别?

　　SDD RAID条带

　　出于数据保护的目的，可以排除RAID 0，因为它使用写入两个磁盘的RAID条带模式来提高性能，不过这不提供数据冗余。另一方面，RAID 1提供完全冗余但只有适度的性能提升，因此如果性能增强不是您采用SSD RAID的主要原因，则应予以考虑。

　　SSD RAID 5和6

　　提供冗余的常用替代方案是RAID 5(使用带有至少三个磁盘的奇偶校验比特的数据条带化)和RAID 6(使用带有最少四个磁盘的条带化和双奇偶校验)。这样做的好处是，在任何两个磁盘发生故障的情况下都可以在不丢失数据。这两种SSD RAID配置都提供了更高的性能，但增强效果并不像SSD RAID 0与单独运行的SSD(即非SSD RAID阵列)之间的差异那么大。

　　SSD RAID 5和RAID 6的问题在于，这两个系统都需要大量的磁盘写入操作来容纳奇偶校验信息。(特别是，每次写入任何数据时，RAID 6都需要两次额外的奇偶校验写入)由于SSD NAND单元在磨损之前的写入次数有限，这使得RAID 5和RAID 6不太适合SSD RAID阵列。

　　SSD RAID 10

　　RAID 5或RAID 6的更好替代方案可能是使用SSD RAID 10配置。RAID 10使用RAID条带(通用SSD RAID 10条带大小为128或256 kb)和镜像以提供容错能力，最小四个SSD。RAID 10的另一个好处是它提供了非常高的性能，但存储效率很低(四磁盘SSD RAID阵列中为25%)。

　　SSD RAID性能

　　将多个SSD连接到RAID控制器以在某些SSD RAID配置中创建SSD RAID阵列会对性能产生巨大影响，其条件是峰值性能受RAID控制器本身的吞吐量容量限制。提供非常好的性能的RAID级别是RAID 0。

　　RAID 0与SSD

　　如前所述，一个简单的双SSD RAID 0设置使用RAID条带技术在两个SSD之间对条带数据进行RAID，可以比单个SSD的性能提高一倍，不过该设置不提供冗余且只提供50%的存储效率。

　　如果不计较存储效率，则一个四SSD RAID 0阵列的性能最高可达阵列中最慢磁盘的四倍(受SSD RAID控制器限制)，但存储效率仅为25%。

　　其他SSD RAID级别(如RAID 1)性能提升很小——双SSD RAID 1阵列主要用于保护数据，但由于两个磁盘可以同时读取，因此读取速度有所提高(但SSD写入性能没有提高)。

　　RAID 10使用RAID 0(使用RAID条带存储)和RAID 1(使用镜像)的组合可以显着提高SSD性能，但它的存储效率低于RAID 0，性能提升约为一半。

　　SSD RAID是否“值得”?(一切问题事关成本)

　　SSD RAID阵列的目的是提供防止数据丢失的保护或提高磁盘性能，或两者兼而有之。

　　在数据丢失保护方面，毫无疑问，适当的RAID级别可以提供很高的能力，而HDD RAID阵列和SSD RAID阵列两者是相当的。

　　至于性能，如果不需要存储冗余，那么合适的SSD RAID配置(如RAID 0)就可以提供一种可靠的方式来提高性能，作为使用基于NVMe技术的SSD的替代方案。

　　SSD RAID阵列的最大限制(除SSD RAID控制器速度限制之外)是成本。SSD每GB的成本比HDD高，并且使用提供50%存储效率的SSD RAID配置(例如双SSD RAID 0阵列或四SSD RAID 10阵列)会让该成本翻倍。

　　最后，在使用SSD RAID阵列实现性能时，未来将取决于其经济性。如果更新、更快的非易失性存储技术能够以相同或更低的成本提供更好的性能，则可能不需要使用标准SSD RAID阵列。

　　原文作者：Paul Rubens 来源：Enterprise Storage

　　原文链接：https://www.enterprisestorageforum.com/storage-hardware/ssd-raid.html