RAID和Storage Configuration¶

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2019年1月1日 0:00:00

RAID¶

RAID（Redundant Array of Independenct Disks）即独立磁盘冗余序列，一般简称为磁盘阵列。这是一种多磁盘管理技术。RAID发展之初的思想是：将多个便宜的硬盘组合起来，成为一个硬盘阵列组，通过并发IO使其性能、容量大小达到甚至超过一个价格昂贵的硬盘。后来，RAID由于自身特点，很快就成为了大型服务器提供高端存储服务的选择。除了性能和存储方面的优势，RAID还可以通过数据冗余技术来保障数据安全。

目前，RAID的关键目标就是提高IO性能和增强数据可靠性。在磁盘阵列中，数据事实上是分散在各个磁盘中的。但在OS看来，RAID整体就像是一个单独的磁盘。其关键概念、技术包括镜像（Mirroring）、数据条带（Data Stripping）和数据校验（Data Parity）。在此我们不做具体的阐述，只对一些常见的RAID类型进行粗略的描述。

常见的RAID类型包括==RAID0、RAID1、RAID3、RAID5、RAID6==。国际机构定义RAID0~6这七个等级为标准RAID等级。它们代表着基本的RAID配置。对于特殊的场景需求，可以使用诸如RAID10的RAID组合等级。下面简要介绍常见的RAID类型。

RAID0是最原始的一类RAID。它事实上不是一类真正的RAID，因为它不提供数据校验的冗余策略。事实上，它做到的仅是允许数据分散储存在组成RAID的磁盘中，而不进行数据校验和冗余。这使得其虽然具有很高的空间利用率（100%）和IO性能，但数据可靠性非常差。

RAID1一般也称作镜像。顾名思义，这类RAID在写入时直接将数据完全一致的写入到工作磁盘和镜像磁盘。所以其空间利用率为50%。RAID1和RAID0处于两个极端。它极端强调数据安全性能，具备完全容错的能力。但实现成本高且空间利用率极低。

RAID3的思路是将磁盘阵列中的一块硬盘作为校验盘，其上存储有校验码。其它的硬盘作为RAID0的方式进行存储。当工作硬盘中的一块出现问题时，可以通过校验码还原受损硬盘中的数据。这种策略在IO性能和空间利用上取得了折中的方案。但缺点在于，一旦校验盘损坏则无法恢复，牵一发而动全身。并这种阵列本身也只允许最多损坏一块硬盘。否则校验码也无法恢复数据。

RAID5同样采取了文件校验码的方式。不同的是，校验码分散开储存在各个阵列中的所有磁盘。这使得其不存在RAID3的致命缺陷。但校验码机制决定了其仍然只允许至多一个硬盘损坏。

RAID6的数据校验，不仅支持“数据的恢复”，还支持“校验数据的恢复”。最常见的方法是，采用两个独立的校验算法，它们可以存储在两个不同的校验盘，或是分散在所有的磁盘中。这种情况下，即使有两个工作磁盘发生错误，也可以通过类似于求解二元方程的方式来同时恢复。缺点在于成本较高。

简介到此。

Storage Configuration¶

一些型号的电脑允许用户修改磁盘控制器模式。如笔者的Dell电脑，在BIOS的SATA Operation中，可以选择SATA的控制模式为AHCI或RAID。其它的一些BIOS可能还支持IDE模式。

IDE、AHCI、NVME，这些都是硬盘的接口标准。其中IDE是一种相对落后的标准。它也可以叫做ATA/PATA。而AHCI则是Intel发明的相对先进的标准。显著的特点之一便是支持热插拔。

接口标准的不同造成的一个重要影响是对应的驱动不同。对于Windows 10而言，虽然其对上述标准都有支持，但在安装过程中，Windows 10安装程序会自动检测硬盘控制模式并==只==安装对应的驱动。这就造成了一个后果——如果用户已安装了Windows 10，但某一次切换了硬盘控制模式，这时就会造成无法引导Windows的情况，并提示：INACCESSIBLE_BOOT_DEVICE。

这种情况下，可以考虑通过以下方式解决：

切换回原本的磁盘控制器模式
进入系统，保证下一次能够进入安全模式
进入安全模式前，切换到需要的新磁盘控制模式
进入安全模式，等待驱动安装完成。

事实上，问题的关键就在于在新的磁盘控制模式下进入安全模式。