raid磁盤陣列
文章目錄
一、RAID磁盤陣列原理（重要）
1、RAID的概述
【1】全稱：獨立冗餘磁盤陣列（Redundant array of independent disks）
【2】簡述：RAID是把多塊獨立的物理硬盤按不同的方式組合起來形成一個邏輯上的大硬盤，從而提供比單個硬盤更高的存儲性能和提供數據備份技術。
【3】在用戶看來，組成的磁盤組就像是一個硬盤，用戶可以對它進行分區，格式化等等。
【4】組成磁盤陣列的不同的方式成爲RAID級別（raid levels）。
【5】RAID技術分爲不同的等級，分別可以提供不同的速度、安全性和性價比。根據實際情況選擇適當的級別來滿足用戶對儲存可用性、性能、容量的要求。
【6】常用的RAID級別有：RAID0,RAID1,RAID5,RAID6,RAID10,RAID1+0。每個級別代表的是組合方式，更代表的是性能，安全性。
2、RAID分類
【1】raid0（傳輸速率高）
（1）連續以位或字節爲單位分割數據，並行讀、寫於多個磁盤上，因此具有很高的數據傳輸率，但他沒有數據冗餘，因此不算真正的RAID結構
（2）這種級別只是單純的提高性能，並沒有爲數據的可靠性提供保證，其中的一個磁盤失效將影響所有的數據
（3）應用場景：不能應用於數據安全性要求高的場合，如果傳輸的數據不是很重要就可以選擇這種raid0。
【2】raid1（2塊盤組，互爲鏡像備份，磁盤爲偶數）
（1）通過磁盤數據鏡像實現數據冗餘，在成對獨立磁盤上產生互爲備份的數據。
（2）當原始數據繁忙時，可直接從鏡像拷貝中讀取數據，因此這種級別的讀取性能高。
（3）缺點：兩塊磁盤的容量只存放了一塊盤的數據。單位成本最高的。
（4）優點：提供了很高的數據安全性和可用性。當磁盤失效時，系統可以自動切換到鏡像磁盤上讀寫，不需要重組失效的數據。
（5）應用場景：安全性要求高的場合。
【3】raid5（校驗機制，循環均衡存儲）
（1）至少需要三塊磁盤組成。一份數據產生n-1個條帶（份），同時還有1份校驗數據，共n份數據在n塊磁盤上循環均衡存儲（校驗不在相同的磁盤上面，如果在同一塊上面那塊硬盤壞了就會失去校驗機制）。
（2）n塊盤同時讀寫，讀寫性能很高，但由於有校驗機制的問題，寫的性能相對不高（有校驗的步驟）。
（3）可靠性高，允許壞1塊盤，不影響所有數據，容量（n-1）/n
（4）應用場景：主要用戶企業，根據需求應用。
【4】raid6（奇偶校驗，寫入速度慢）
（1）至少要有4塊磁盤組成陣列，容量（n-2）/n，也是循環均衡存儲。
（2）與raid5相比，raid6增加了第二個奇偶校驗信息塊。兩個獨立的奇偶使用不同的算法，數據的可靠性非常的高，即使兩塊磁盤同時失效也不會影響數據的使用
（3）缺點：需要分配給奇偶校驗信息更大的磁盤空間，相對於RAID5有更大的“寫損失”
（4）應用場景：主要用戶企業，根據需求應用。與raid5相比主要是錢的差距。
【5】raid1+0（成本最高，應用最廣）
（1）至少四塊磁盤並且數量爲偶數，兩兩之間互爲鏡像（相似raid1），把兩兩看做兩塊磁盤，就與raid0很相似。
（2）容量n/2同時寫入，n塊同時讀取，性能高，可靠性高，讀寫速度快，但容量的利用率僅僅是一半，損失太大。
（3）應用場景：大多數企業，如電信，移動等應用這種級別。
【6】raid10（3塊盤組，互爲鏡像備份，磁盤爲奇數）
（1）3塊盤互爲兩兩備份
（2）利用率2n/3
二、構建硬件與軟件RAID
1、構建硬件RAID與陣列卡
【1】陣列卡
（1）陣列卡介紹
用來實現RAID功能的板卡通常由I/O處理器、硬盤控制器、硬盤連接器和緩存等一系列零組件構成的。
（2）陣列卡功能
不同的raid卡支持的raid功能不同。
（3）RAID接口類型
A、IDE接口：電子集成驅動器，把“硬盤驅動器”與“盤體”集成在一起的硬件驅動器，屬於並行接口
B、SCSI接口：小型計算機系統接口，是應用廣泛在小型機上高速傳輸數據的技術，應用於中高檔工作站中，支持熱插拔等優點。
C、SATA接口:典型的採用串行方式傳輸數據，SATA2.0傳輸率達到300M/S，最大600M/S。
D、SAS接口:新一代的SCSI技術採用串行技術傳輸數據，這個技術可以向下兼容SATA
【2】陣列卡的緩存
（1）緩存：是RAID與外部總線交換數據的場所。是RAID卡電腦板上的一塊存儲芯片，與硬盤相比，具有極快的存取速度。
（2）緩存的大小與速度是直接關係到RAID卡的實際傳輸速度的重要因素。
【3】配置硬件RAID5
（1）在如下界面按住Ctrl+R進入RAID管理界面。
（2）使用Ctrl+M換頁查看硬盤狀態ready
（3）選擇RAID5進行配置
（4）初始化硬盤
（5）RAID5配置完成，接下來就是給服務器裝系統
2、構建軟RAID磁盤陣列（案例說明）
【1】需求描述
（1）爲Linux服務器添加4塊SCSI硬盤
（2）使用mdadm軟件包，構建RAID5磁盤陣列，提高磁盤存儲的性能和可靠性
【2】步驟
（1）查看安裝mdadm
[root@localhost~]#rpm -qa | grep mdadm
掛載光盤安裝mdadm
[root@localhost~]#mount /dev/cdrom /mnt
[root@localhost~]#rpm -ivh mdadm-3.2.6
（2）準備用戶RAID陣列的硬盤（不同的硬盤，並改分區類型爲fd）
把硬盤分區
[root@localhost~]#fdisk /dev/sdb
[root@localhost~]#fdisk /dev/sdc
[root@localhost~]#fdisk /dev/sdd
[root@localhost~]#fdisk /dev/sde
在交互模式中修改分區類型
命令(輸入 m 獲取幫助)：t
Hex 代碼(輸入 L 列出所有代碼)：fd
已將分區“Linux”的類型更改爲“Linux raid autodetect”
命令(輸入 m 獲取幫助)：w
[root@localhost ~]# partprobe /dev/sd[bcde]1（刷新分區表）
（3）創建RAID設備
[root@localhost ~]#mdadm -Cv /dev/md0 -a yes（創建過程中沒有的自動創建）-n4（硬盤數）-l5（級別） /dev/sd[bcde]1
[root@localhost ~]#mdadm -Cv /dev/md0 -a yes（創建過程中沒有的自動創建）-n4（硬盤數）-l5（級別） /dev/sd[bcde]1
查看創建信息
[root@localhost ~]#ls -l /dev/md0
[root@localhost ~]#cat /proc/mdstat（陣列狀態）
（4）在RAID設備中建立文件系統（格式化過程）
[root@localhost ~]#mkfs -t xfs /dev/md0
（5）掛載並使用文件系統
[root@localhost ~]#mkdir /mdata
[root@localhost ~]#mount /dev/md0 /mdata
[root@localhost ~]#df -hT（RAID5的大小會小一點，有校驗磁盤每塊500M）
【3】RAID陣列的管理及設備恢復
（1）掃描或查看磁盤陣列信息
[root@localhost ~]#mdedm -vD詳細描述信息 -s掃描 /md0
[root@localhost ~]#blkid /dev/md0(查看UUID)
/dev/md0 UUID=14c4fee5:3e4d602a:31fe10f6:d38fb790
[root@localhost ~]#mdedm -vDs > /etc/mdadm.conf（建立配置文件）
[root@localhost ~]#vim /etc/mdadm.conf
DEVICE /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1
ARRAY /dev/md0 level=raid5 num-devices=4
UUID=14c4fee5:3e4d602a:31fe10f6:d38fb790
devices= /dev/sdb1,/dev/sdc1,/dev/sdd1,/dev/sde1
（2）啓動或停止RAID陣列
[root@localhost ~]#mdadm -S /dev/md0停止（如果不行則要:卸載掛載）
[root@localhost ~]#mdadm -A /dev/md0啓動
[root@localhost ~]#mdsdm /dev/md0 -f /dev/sde1（設置這個分區不能用）
[root@localhost ~]#mdadm /dev/md0 -r /dev/sde1（把/dev/sde1從/dev/md0中移除）
（3）設備恢復操作
[root@localhost ~]#mdadm /dev/md0 -a /dev/sde1（把/dev/sde1加入到/dev/md0中）
[root@localhost ~]#cat /proc/mdstat（陣列狀態）有進度條顯示。
【4】mdadm參數解釋
1)大寫 C:相當於 create v 把創建位置信息顯示出來
2)/dev/md0:創建 RAID5 的名稱
3)-a:後面跟 yes 代表如果有什麼設備文件存在的話自動創建
4)-n4:小寫 n 創建 RAID 用了幾塊硬盤
5)-l5:RAID 的級別 5
6)小寫v：執行信息怎麼樣顯示出來。
7)小寫s：掃描對 linux 系統下面冗餘陣列怎樣顯示出來。
8)-S：停止。
9)–A：激活。
10)-D：查看指定RAID設備的信息