linux中磁盘阵列（软、硬RAID）理解及服务器实战

一、概述

磁盘阵列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID）：独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列

它是把相同的数据存储在多个硬盘的不同的地方，通过把数据放在多个硬盘上，输入输出操作能以平衡的方式交叠，改良性能。因为多个硬盘增加了平均故障间隔时间（MTBF），储存冗余数据也增加了容错。

二、原理

磁盘阵列作为独立系统在主机外直连或通过网络与主机相连。磁盘阵列有多个端口可以被不同主机或不同端口连接。一个主机连接阵列的不同端口可提升传输速度。

在应用中，有部分常用的数据是需要经常读取的，磁盘阵列根据内部的算法，查找出这些经常读取的数据，存储在缓存中，加快主机读取这些数据的速度，而对于其他缓存中没有的数据，主机要读取，则由阵列从磁盘上直接读取传输给主机。对于主机写入的数据，只写在缓存中，主机可以立即完成写操作。然后由缓存再慢慢写入磁盘。

三、功能

• (1)通过对磁盘上的数据进行条带化，实现对数据成块存取，减少磁盘的机械寻道时间，提高了数据存取速度。
• (2)通过对一个阵列中的几块磁盘同时读取，减少了磁盘的机械寻道时间，提高数据存取速度。
• (3)通过镜像或者存储奇偶校验信息的方式，实现了对数据的冗余保护。

四、RAID分类

磁盘阵列其样式有三种，一是外接式磁盘阵列柜、二是内接式磁盘阵列卡，三是利用软件来操作实现。

分类	应用场景	优点	缺点
外接式磁盘阵列柜	大型服务器上	具可热交换（Hot Swap）的特性	价格都很贵
内接式磁盘阵列卡	阵列卡专用的处理单元来进行操作	价格便宜，能提供性能、数据保护、可靠性、可用性和可管理性的解决方案	需要较高的安装技术
软件	通过网络操作系统自身提供的磁盘管理功能将连接的普通SCSI卡上的多块硬盘配置成逻辑盘，组成阵列	提供数据冗余功能	磁盘子系统的性能会有所降低，不适合大数据流量的服务器

五、常见RAID级别

1、RAID 0

级别	技术	实现方式	个数	利用率	优缺点
RAID 0	条带化	多个硬盘同时读写	2+	100%	速度最快，不容错

2、RAID 1

级别	技术	实现方式	个数	利用率	优缺点
RAID 1	镜像	2块硬盘同时写进同样内容	2+偶数	50%	容错，速度一般，使用率低

3、RAID 5

级别	技术	实现方式	个数	利用率	优缺点
RAID 5	分布式奇偶校验的独立磁盘结构	3块硬盘按顺序同时读写，1块硬盘做校验	3+	（n-1）/n	可靠性高，容错，允许坏1块，并行能力差

4、RAID 6

级别	技术	实现方式	个数	利用率	优缺点
RAID 6	带两种分布存储的奇偶校验码独立磁盘结构	对RAID5的扩展	4+	（n-2）/n	可靠性强，容错，允许坏2块，速度一般，负载大

5、RAID 10

级别	技术	实现方式	个数	利用率	优缺点
RAID 1+0	高可靠性与高效磁盘结构	一个带区结构加一个镜象结构	4+	50%	既高效又高速，可扩充性不好，价格高

六、实现方法

1、部署硬RAID

（1）环境：DELL E14S服务器

（2）要求

① 2块硬盘做RAID 1

② 6块硬盘做RAID 5

③ 1块硬盘做RAID 5的热备

（3）详细步骤

服务器开机，进入如下界面时，按下Ctrl+R，需要等几分钟

发现9块物理硬盘，如图：

如果硬盘之前做过RAID，可以F2选择清除配置Clear Config重新做，如图：

按F2选择“Create New VD”，如图：

RAID Level：选择要做的RAID类型，这里先选择RAID 1，如图：

选择两块硬盘创建，RAID1一定是偶数块硬盘，如图：

以同样的方式创建RAID 5，这次要选择6块硬盘，并且配置读取策略为“No Read Ahead”，如图：

“No Read Ahead”对当前虚拟磁盘不使用预读
预读功能是允许控制器在请求数据之前按顺序读取，并把额外的数据存储在高速缓存存储器中，预计很快将使用这些数据，它可以更快的提供顺序数据，但当访问随机数据时不是很有效

回到初始界面按Ctrl+N切换到硬盘管理界面

按F2将剩下的硬盘设置为热备盘，选择“Make Global HS”，如图：

设置完后按Esc退出，输入ctrl+alt+delete键重启服务器，然后就可以为服务器安装linux系统了，如图：

2、部署软RAID

（1）环境：虚拟机CentOS 8系统

（2）要求

① 3块硬盘做RAID 5

② 1块硬盘做热备盘

（3）详细步骤

给虚拟机添加4块硬盘，大小为1G

yum -y install mdadm.x86_64
#安装mdadm工具

mdadm -C /dev/md0 -l5 -n3 -x1 /dev/sd[b-e]
#创建RAID

• -C：创建RAID
• -l：RAID级别
• -n：用几块硬盘做
• -x：几块热备盘

然后格式化并挂载



mdadm -D /dev/md0

• -D：查看详情

watch -n 0.5 ‘mdadm -D /dev/md0 | tail’
#动态查看磁盘状态

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdc -r /dev/sdc

• -f：fail
• -r：remove

总结：一般很少有企业会做软RAID，基本都是做硬RAID，所以这里简单了解一下