Linux中RAID概述及配置实验
Linux中RAID概述及配置实验
- 一、RAID磁盘阵列概述
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- RAID 0 (条带化存储)
- RAID 1（镜像存储）
- RAID 5
- RAID 6
- RAID 1+0(先做镜象，再做条带)
- RAID 0+1(先做条带，再做镜象)
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- RAID10安全性比RAID高原因（以配图为例）
- 不同RAID级别的区别
- 二、创建软RAID磁盘阵列实验
- 三、阵列卡
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- 概念
- 阵列卡的缓存
一、RAID磁盘阵列概述
RAID是独立磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent Disks）简称磁盘阵列。
主要就是资源集中，统一管理。把多块独立的物理硬盘按不同的方式组合成一个硬盘组，逻辑上可以看成一个大的硬盘，从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。
组成磁盘阵列的不同方式称为RAID级别(RAID Levels)
常用的RAID级别 RAID0，RAID1，RAID5，RAID6，RAID1+0等
RAID 0 (条带化存储)
（1）RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上，因此具有很高的数据传输率，但它没有数据冗余。
（2）RAID 0只是单纯的提高性能，并没有为数据的可靠性提供保证，而且其中的一个磁盘失效将影响到所有数据
（3）RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合
RAID 1（镜像存储）
（1）通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据
（2）当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能
（3）RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的。但提供了很高的数据安全性和可用性。当一个磁盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据。
（4）N（偶数）块硬盘组成一组镜像，容量为N/2
RAID 5
（1）N(N≥3)块盘组成阵列，一份数据产生N-1个条带，同时还有一份校验数据，共N份数据在N块盘上循环均衡存储
（2）N块盘同时读写，读性能很高，但由于有校验机制的问题，写性能相对不高
（3）（N-1）/N 磁盘利用率
（4）可靠性高，允许坏一块盘，不影响所有数据
RAID 6
（1）N（N≥4）块盘组成阵列，（N-2）/N 磁盘利用率
（2）与RAID 5相比，RAID 6增加了第二块独立的奇偶校验信息块
（3）两个独立的奇偶系统使用不同的算法，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用
（4）相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此写性能较差
RAID 1+0(先做镜象，再做条带)
（1）N (偶数，N>=4)。块盘两两镜像后，再组合成一个RAID 0
（2）N/2磁盘利用率
（3）N/2块盘同时写入，N块盘同时读取
（4）性能高，可靠性高
RAID 0+1(先做条带，再做镜象)
（1）读写性能与RAID 10相同
（2）安全性低于RAID 10
RAID10安全性比RAID高原因（以配图为例）
1、RAID10的情况
我们假设当DISK0损坏时，在剩下的3块盘中，只有当DISK1一个盘发生故障时，才会导致整个RAID失效，我们可简单计算故障率为1/3。
2、RAID01的情况
我们仍然假设DISK0损坏，这时左边的条带将无法读取。在剩下的3块盘中，只要DISK2，DISK3两个盘中任何一个损坏，都会导致整个RAID失效，我们可简单计算故障率为2/3。 因此RAID10比RAID01在安全性方面要强
不同RAID级别的区别
| RAID级别 | 硬盘数量 | 磁盘利用率 | 是否有校验 | 保护能力 | 写性能 |
|---|---|---|---|---|---|
| RAID0 | N | 100% | 无 | 无 | 单个硬盘的N倍（最好） |
| RAID1 | N（偶数） | N/2 | 无 | 允许一个设备故障 | 需写两对存储设备，互为主备 |
| RAID5 | N>=3 | (N-1)/N | 有 | 允许一个设备故障 | 需写计算校验 |
| RAID6 | N>=4 | (N-2)/N | 有 | 允许两个设备故障 | 需双重写计算校验 |
| RAID10 | N>=4（偶数） | N/2 | 无 | 允许两个基组中各坏一个 | N/2块盘同时写入 |
二、创建软RAID磁盘阵列实验
（1）先关闭虚拟机，然后编辑虚拟机设置，添加4块硬盘，每块分配20G，点击确认后开启虚拟机
（2）检查是否已安装mdadm 软件包
（3）使用fdisk工具管理磁盘
将新磁盘设备划分出主分区并且把分区类型的 ID 标记号改为“fd”，fdisk /dev/sdb （sdc，sdd，sde一样操作）
查看分区
（4）创建 RAID 设备
创建RAID5
mdadm -C -v /dev/md0 [-a yes] -l5 -n3 /dev/sd[bcd]1 -x1 /dev/sde1
-C：表示新建；
-v：显示创建过程中的详细信息。
/dev/md0：创建 RAID5 的名称。
-a yes：--auto，表示如果有什么设备文件没有存在的话就自动创建，可省略。
-l：指定 RAID 的级别，l5 表示创建 RAID5。
-n：指定使用几块硬盘创建 RAID，n3 表示使用 3 块硬盘创建 RAID。
/dev/sd[bcd]1：指定使用这四块磁盘分区去创建 RAID。
-x：指定使用几块硬盘做RAID的热备用盘，x1表示保留1块空闲的硬盘作备用
/dev/sde1：指定用作于备用的磁盘
查看RAID磁盘命令
cat /proc/mdstat -查看RAID磁盘详细信息和创建RAID的进度
mdadm -D /dev/md0 -查看RAID磁盘详细信息
mdadm -E /dev/sd[b-e]1 -检查磁盘是否已做RAID
补充创建RAID10（先做镜象，再做条带）
mdadm -Cv /dev/md0 -l1 -n2 /dev/sd[bc]1
mdadm -Cv /dev/md1 -l1 -n2 /dev/sd[de]1
mdadm -Cv /dev/md10 -l0 -n2 /dev/md0 /dev/md1
（5）创建并挂载文件系统
mkfs -t xfs /dev/md0
mount /dev/md0 /opt/
df -Th
cp /etc/fstab /etc/fstab.bak
vim /etc/fstab
/dev/md0 /opt xfs defaults 0 0
（6）实现故障恢复
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1 -模拟/dev/sdb1 故障
mdadm -D /dev/md0 -查看发现sde1已顶替sdb1
mdadm命令其它常用选项
-r：移除设备
-a：添加设备
-S：停止RAID
-A：启动RAID
补充
创建 /etc/mdadm.conf 配置文件，方便管理RAID的配置。
echo 'DEVICE /dev/sdc1 /dev/sdb1 /dev/sdd1 /dev/sde1' > /etc/mdadm.conf
mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf
三、阵列卡
概念
（1）阵列卡是用来实现RAID功能的板卡
（2）通常是由I/O处理器、硬盘控制器、硬盘连接器和缓存等一系列组件构成的
（3）不同的RAID卡支持的RAID功能不同
例如：支持RAID0、RAID1、RAID5、RAID10等
（4）RAID卡的接口类型
IDE接口、SCSI接口、SATA接口和SAS接口
阵列卡的缓存
（1）缓存(Cache)是RAID卡与外部总线交换数据的场所,RAID卡先将数据传送到缓存，再由缓存和外边数据总线交换数据
（2）缓存的大小与速度是直接关系到RAID卡的实际传输速度的重要因素
（3）不同的RAID卡出厂时配备的内存容量不同，一般为几兆到数百兆容量不等