3月28日第21天课堂笔记

1、Raid介绍

1.1、什么是Raid?

Raid是廉价冗余磁盘阵列(Redundant Array of Inexpensive Disk)的简称,有时也简称磁盘阵列(Disk Array)。

Raid是一种把多块独立的物理磁盘按不同的技术方式组合起来形成一个磁盘组,在逻辑上(昨晚Raid,装系统后)看起来就是一块大的磁盘,可以提供比单个物理磁盘更大的储存容量或更高的存储性能,同时又提供不同级别数据冗余备份的一种技术。

1.2、Raid级别介绍

把多个物理磁盘通过不同的技术方式组成磁盘阵列,这个不同的技术方式就被称为Raid级别。

Raid级别一般有:Raid0、Raid1、Raid2、Raid3、Raid4、Raid5、Raid6、Raid7、Raid0+1(也称Raid10)、Raid53等。

生产环境常用的Raid的级别为:Raid0、Raid1、Raid5、Raid10。

2、Raid级别的优缺点:

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3、Raid的简单定义

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4、什么是冗余?

冗余,指重复配置系统的一些部件,当系统发生故障时,冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作,由此减少系统的故障时间 Redundant,自动备援,即当某一设备发生损坏时,它可以自动作为后备式设备替代该设备。

5、常见Raid技术分为两种:

基于硬件的Raid技术和基于软件的Raid技术。

(1)软Raid技术:

在Linux下在安装系统过程中或者安装系统后通过自带的软件就能实现软Raid功能,使用软Raid可省去购买昂贵的硬件Raid控制器和附件就能极大地增强磁盘的IO性能和可靠性。由于是用软件实现的Raid功能,所以他配置灵活、管理方便。同时使用软件Raid,还可以实现将几个物理磁盘合并成一个更大的虚拟设备,从而达到性能改进和数据冗余的目的。

(2)硬Raid技术:

基于硬件的Raid解决方案比基于软件Raid技术在使用性能和服务性能上会更胜一筹,具体表现在检测和修复多位错误的能力、错误磁盘自动检测和阵列重建等方面。从安装性上考虑,基于精简的Raid解决方案也是更安全的,因此,在实际的生产场景中,基于经验的Raid解决方案应该是我们的首选。互联网公司常用的生产DELL服务器,默认的就会支持Raid0,1,如果Raid5,10就需要买Raid卡。

软RAID,系统层面实现的,性能差

硬RAID,硬件层面实现的,性能高。

硬RAID分类:主板板载RAID:功能弱,0,1

独立RAID卡:功能强,0,1,5,10 工作选择。

6、LVM全称(Lofic Volume Management (Manager))逻辑卷管理。

它的最大用途是可以【灵活的管理磁盘的容量】,让磁盘分区可以随意放大或缩小,便于更好的应用磁盘的剩余空间,如果过于强调性能与备份,那么还是应该使用Raid功能,而不是LVM。

LVM是软件层面实现的,性能太低。性能降低5%~10%。

买服务器插满磁盘,分区规划好,永远都不需要LVM。

LVM是在硬盘的分区之上,创建一个逻辑层,以便方便系统管理整个硬盘分区系统。LVM最先由IBM开发,在AIX系统上实现,OS/2操作系统与HP-UX也支持这个功能。在1998年,Heinz Mauelshagen根据在HP-UX上的LVM管理器,写作出第一个Linux版本。

7、Raid和LVM的区别

LVM:灵活的管理磁盘的容量,有一定的冗余和性能功能,但很弱。

Raid:更侧重性能和数据安全。

8、我们为什么需要Raid?

磁盘阵列可以吧多个磁盘驱动器通过不同的链接方式连接在一起协同工作,大大提高了读取速度,同时把磁盘系统的可靠性提高到接近无错的境界,使其可靠性提高。

用Raid最直接的好处是:

(1)提升数据安全性。

(2)提升数据读写性能。

(3)提供更大的单一逻辑磁盘数据容量存储。

9、RAID0:

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Raid0特点:

以四快盘做Raid0为例说明

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RAID0应用场景:

(1)负载均衡集群下面的多个相同RS节点服务器。

(2)分布式文件存储下面的主节点或CHUNK SERVER。

(3)MySQL主从复制的多个Slave服务器。

(4)对性能要求很高,对冗余要求很低的相关业务。

10、RAID1

Raid1又称为Mirror或Mirroring(镜像),它的宗旨是最大限度的保护用户数据的可用性和可修复性。Raid1的操作方式是把用户写入一个磁盘的数据百分之百地自动复制到另一个磁盘上,从而实现存储双份的数据。

要制作Raid1,要求只有两块盘,整个Raid大小等于两个磁盘中最小的那块磁盘的容量,数据有50%的冗余,在存储时同时写入两块磁盘,实现了数据完整备份;但相对降低了写入性能,但是读取数据时可以并发,相当于两块Raid0的读取效率。

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Raid1特点:

以两块盘为例说明

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11、Raid5描述:中庸

Raid5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。

Raid5需要三块或三块以上的物理磁盘,可以提供热备盘实现故障的恢复;

采用【奇偶校验】,可靠性抢,且只有同时损坏两块盘时数据才会完全损坏,

只损坏一块硬盘是,系统会根据存储的玖小燕位重建数据,临时提供服务;此时如果有热备盘,系统还会自动在热备盘上重建故障磁盘的数据。

Raid5结构图解:

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Raid5可以理解为是Raid0和Raid1的折中方案,Raid5可以为系统提供数据安全保障,但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。Raid5具有和Raid0箱近似的数据读取速度,知识多了一个奇偶校验信息,写入数据的速度比单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息,Raid5的磁盘空间利用率要比Raid1高,存储成本相对较低。

Raid5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。

Raid5是吧数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成Raid5的各个磁盘上,并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当Raid5的一个磁盘数据发生损坏后,利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。

Raid5特点:

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Raid5适用领域:

文件与应用服务器、数据库服务器、Web、E-mail以及新闻服务器、Raid5是适用领域最多的Raid等级。

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12、Raid10

Raid0+1,Raid1+0,称为Raid10

正如其名字一样Raid0+1是Raid0和Raid1的组合形式,也称为Raid10。

以四个磁盘组成的Raid0+1为例,其数据存储方式如图所示:Raid0+1是存储性能和数据安全兼顾的方案。他在提供与Raid1一样的数据安全保障的同时,也提供了与Raid0相似的存储性能。

由于Raid0+1页通过数据的100%备份功能提供数据安全宝行,因此Raid0+1的磁盘空间利用率与Raid1相同,存储成本高。

Raid10和Raid01是将磁盘按照两种不同的方式进项的逻辑组合。

我们都已四块硬盘做Raid来细说他们的区别:

Raid10是先将四快盘在纵向上分别两两做镜像,镜像后再在横向上做条带。

简而言之:Raid10是先做镜像后做条带。在这种情况下,如果只是坏掉其中的一个硬盘,对Raid组的影响都不是非常大,只要不是同时坏掉其中的一个硬盘和它的镜像盘,Raid组都不会崩溃。

Raid01是先将四块硬盘中横向上两两做条带,然后在纵向上做镜像。

简而言之:先条带后镜像。这种情况下如果两个条带上有任意两块硬盘坏掉了,则整个Raid组都将崩溃了。不管发生介质损坏的两块硬盘是否是镜像盘。

总结:Raid10和Raid01在读和写的性能上没有太大区别,从发生故障的概率上看,Raid01是远大于Raid10的。一般情况下选择Raid10的情况会多些。

Raid01和Raid10结构图:

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如果某时刻,左边的Raid0系统中有一块磁盘损坏,此时左边的Raid0系统便没有丝毫作用了。所有的IO均转向右边的Raid0系统。而此时,仅仅允许左边剩余的那块磁盘损坏。如果右边任何一块磁盘损坏,则整体数据将不可用。所以这个系统的冗余变成了1,即只允许损坏特定的一块磁盘(左边Raid0系统剩余的磁盘)。

综上所述,Raid10系统要不Raid01系统冗余度高,安全性高。

Raid10特点:
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13、常用Raid选择成本-性能-可靠性对比图

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14、磁盘储存逻辑结构图

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15、分区知识:

(1)什么是分区?

磁盘分区就相当于给磁盘打隔断。

(2)磁盘在Linux里的命名:

IDE /dev/hda hdb

SCSI /dev/sda sdb

分区数字表示:sda1 sda2 sda3

(3)磁盘分区类型和特点:

1、主分区(primary)P

系统中必须要存在的分区,系统盘选择主分区安装。

数字编号只能是1-4,(sda1、 sda2、 sda3、 sda4)

主分区最多四个,最少一个。

2、扩展分区(extend)E

相当于一个独立的小磁盘。

有独立的分区表。

不能独立存在,即不能直接存放数据。

必须在扩展分区上建立逻辑分区才能个存放数据。

占用主分区的编号(主分区+扩展分区)之和小于等于4。

扩展分区可以没有,最多只能有一个。

3、逻辑分区(logic)L

数字编号只能从5开始。

逻辑分区存放于扩展分区之上。

存放任意普通数据。

磁盘分区注意事项要点:

一块硬盘的分区方式只能为如下组合之一:

(1)任意多个主分区,但要求1≤主分区数量≤4。

例如:一个硬盘可以分为4个主分区3个主分区2个主分区或1个主分区。

(2)扩展分区可以和主分区组合,但要求2≤(主分区+扩展分区)数量≤4)。

例如:3个主分区+1个扩展分区或2个主分区+1个扩展分区或1个主分区+1个扩展分区。

当总分区的数量大于4个的时候,必须提前分一个扩展分区,扩展分区最多只能有一个。

(3)如果要分成四个磁盘分区的话,那么最多就是可以:

P + P + P + P

P + P + P + E

问题:如果给一个磁盘分6个分区有哪些方案,同时写出分区/dev/sda(数字)。

3P+1E(3L) 1 2 3 5 6 7

2P+1E(4L) 12 5678

1P+1E(5L) 1 56789

分区分完了,空间还有剩余浪费掉空间。

(4)磁盘分区工作原理

磁盘是按柱面分区的。

磁盘分区登记的地点叫磁盘分区表。

磁盘分区表的作用是存放分区结果信息的。

磁盘分区表的位置在0磁道0磁头1扇区(512字节)

占用一扇区的前446字节(系统引导信息)后面的64字节(分区表),

剩下两个字节是分区结束标志。

磁盘分区表的容量是有限的(64字节),一个分区固定占16字节。

64/16=4分区(主分区+扩展分区)

(5)磁盘分区实战

磁盘分区本质改64字节的分区表而已。

磁盘分区常用命令fdisk命令,修改MBR分区表,MBR格式。

缺陷:被修改的磁盘大小不能大于2T。

磁盘分区其他命令parted,gpt分区格式,既能修改小于2T,又能修改大于2T的磁盘。

小于2T就用fdisk

大于2T就用parted

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