1 為RAID套件的可靠性建立模型
本文將描述在一個RAID套件內的硬盤驅動器之間的關系的數學模型，利用這些模型，對它們在磁盤陣列中的總體可靠性來進行評估，本次采用的存儲系統是一種低成本、可升級、外置的光纖通道存儲子系統，它可以支持在一個3U的機架高度內放置總計14個1英寸的硬盤驅動器，它的磁盤陣列可以被設置成RAID級別的0、1、0+1、3和5。
2 RAID 0：數據分割
RAID-0主要涉及數據分割，它是負責在多個磁盤驅動器內容量相等的塊之間傳遞數據的，舉例來說，一個150KB的文件可以被分成條或者塊來通過10個 10KB的塊，對于操作系統來說，組成RAID的磁盤條被顯示為一個單獨的邏輯磁盤。數據條提供一個低成本的方法來增加磁盤輸入/輸出的性能，但是，RAID-0不能提供任何數據冗余;也就是說，如果RAID組件內的一個驅動器出現了錯誤，所有的數據都會丟失。
設想一個按RAID-0設置的六個硬盤驅動器組成的磁盤陣列，根據可靠性預計圖表，這些硬盤驅動器被設想為成一個系列，這個由六個磁盤組成的RAID-0磁盤陣列的可靠性值很簡單就是每一個單獨的硬盤驅動器的可靠性的乘積。
或者對于n硬盤驅動器。
對于配有14個硬盤驅動器并使用RAID-0磁盤配置的磁盤陣列來說，該RAID系統的可靠性是：
這一結果表明在三年內沒有任何數據損失的可能性是23%.相反的，在同樣的時間內發生數據損失的可能性是77%。
3 RAID 1：磁盤鏡象和雙向化
RAID-1使用鏡象或者說是影像;所有在給定磁盤上寫入的數據都將被復制到另一個磁盤上，RAID-1需要至少兩個硬盤驅動器來運行和組成成對的磁盤;每一對磁盤都被作為一個RAID組件考慮，舉例來說，在一個由3個硬盤驅動器組成的RAID-1磁盤陣列里，硬盤1和2可以鏡象數據，而硬盤3被設計為一個發生錯誤時使用的驅動器(如果發生了失敗使用熱插拔)，一個由4個硬盤驅動器組成的RAID-1磁盤陣列可以簡化為兩個RAID-1的RAID組件，一個由6個硬盤驅動器組成的RAID-1磁盤陣列可以被簡化為三個RAID-1的RAID組件，依此類推。
鏡象可以提供數據冗余和提高讀取的性能，在一個RAID-1配置下，一對硬盤驅動器里的一個發生錯誤不會損失任何數據，但是，如果同一對的兩個驅動器都發生了錯誤，數據將會丟失，下圖顯示了由6個硬盤驅動器組成的RAID-1磁盤陣列的可靠性計算公式，該RAID磁盤陣列的預計可靠性的數學關系式是：
請注意在這種情況下RAID組件的數目是三組.如果所有硬盤驅動器都是一樣的，那么它們的關系是：
對于一個使用14塊硬盤驅動器并配置為RAID-1磁盤陣列(7組RAID組件)的服務器，該磁盤陣列的可靠性是：
這個結果顯示了在三年內不發生任何數據損失的可能性是93%，相反，在同一時期內出現數據損失的可能性是7%。
4 RAID 0+1：鏡象分割
在RAID-0+1配置下，數據被分割到一個磁盤組然后再被鏡象到另一個磁盤組上，從而導致了良好的輸入/輸出性能和可靠性，如果一個磁盤組里的驅動器出現了錯誤，該磁盤組的數據將會丟失，但是所有數據都會保留在鏡象磁盤組上，但是，如果剩余的磁盤組(鏡象)內的任何一個硬盤驅動器在第一個磁盤組被恢復前出現了錯誤，那么所有的數據都會丟失。
RAID-0+1需要至少4塊硬盤驅動器來運行，假設所有的硬盤驅動器都是一樣的，計算RAID-0+1配置下的一個磁盤陣列的可靠性的數學關系式是：
對于帶有14塊硬盤驅動器的磁盤陣列來說，一個可能的設置是其中12塊硬盤驅動器組成一個RAID-0+1磁盤陣列而剩下的兩塊硬盤驅動器作為失敗恢復，這個配置的可靠性是：
這個結果顯示了在三年內不發生任何數據損失的可能性是90%，相反，在同一時期內出現數據損失的可能性是10%。
5 RAID 3：帶奇偶校驗的比特級的數據分割
在RAID-3中，RAID控制器將計算奇偶(錯誤修正)信息并且將它存儲到指定的奇偶校驗用硬盤驅動器.數據被分割成字節或者比特大小的塊來存儲到剩余的硬盤驅動器上，RAID-3提供了較高的數據傳輸速率;但是，寫入所需要的時間要慢一些，因為在每一個寫入操作時奇偶校驗信息需要被寫入到一個單獨的奇偶校驗用驅動器。
RAID-3可以承受在一個由n個硬盤驅動器組成的磁盤陣列里一個硬盤的失敗，舉例來說，如果奇偶校驗硬盤出現了失敗，剩余的存儲數據用硬盤不會被影響，但是冗余將丟失.如果一個數據硬盤出現了失敗，RAID控制器使用剩余的數據硬盤同時奇偶校驗硬盤重新計算丟失的數據，系統性能將有稍微的降低知道出現錯誤的硬盤驅動器被恢復;但是，不會有數據丟失，如果在發生錯誤的硬盤恢復以前另一個硬盤又出現了錯誤，那么RAID組件內的所有的數據將會丟失。
RAID-3需要至少3塊硬盤驅動器來運行，在RAID-3配置下n塊硬盤驅動器的可靠性計算的數學關系式是：
在這里k是必須計算在n塊硬盤之外的硬盤的數量。
對于帶有14塊硬盤驅動器的磁盤陣列，可能的配置是13塊硬盤驅動器使用RAID-3，剩下的硬盤作為失敗恢復，下圖顯示了該配置的可靠性計算，在這里13塊硬盤驅動器中的12塊必須被計算。
這個結果顯示了在三年內不發生任何數據損失的可能性是62%，相反，在同一時期內出現數據損失的可能性是38%。
6 RAID 5：帶有分割的奇偶校驗的數據分割
RAID-5和RAID-4很相似除了奇偶校驗數據被分割保存到所有硬盤驅動器，而不是寫入一個指定的硬盤驅動器，從而消除了單個奇偶校驗驅動器的瓶頸問題，這里依然是同樣，當一個硬盤驅動器發生錯誤，所有的數據仍然是可用的，丟失的數據將從剩余的硬盤驅動器和奇偶校驗信息中重新計算得到，RAID-5配置的可靠性圖表和使用n塊硬盤驅動器的可靠性計算數學關系式和RAID-3的一樣。
對于帶有14塊硬盤驅動器的服務器，可能的配置是13塊硬盤驅動器使用RAID-5，剩下的硬盤作為失敗恢復，對這一配置的可靠性計算方法和RAID-3 一樣，13塊硬盤里的12塊是必須被計算的，這個結果顯示了在三年內不發生任何數據損失的可能性是62%，相反，在同一時期內出現數據損失的可能性是 38%。
7 鏡象可以提供最可靠的RAID系統
下圖總結了對于在配有14塊硬盤驅動器的磁盤陣列上使用RAID配置的可靠性期望值計算，這些可靠性期望值顯示了使用鏡象的RAID級別比使用奇偶校驗的那些RAID級別要更少出現失敗，RAID-10，一個分割和鏡象的混合體，具有在三年內沒有任何數據丟失的最高的可能性(94%)，因為RAID-0不使用鏡象，它有丟失數據的最高可能性(77%)。
從可靠性工程學的角度看，RAID的可靠性應該和系統中的其它元素的可靠性結合起來從而得出整個系統的可靠性，在這種情況下，不同的RAID級別對于整個產品平臺的影響可以針對不同的市場戰略來計算。
