RAID概述及配置实验

一、RAID磁盘阵列介绍

1、概述

RAID是独立磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent Disks）简称磁盘阵列。

2、作用

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。

3、常见级别

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

3.1 RAID 0 (条带化存储)

RAID阵列介绍：
（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

优缺点：

• 优点：拥有所有RAID级别中最高的存储性能。原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。所以传输速率很快
• 缺点：没有备份功能，可靠性差，当一个硬盘的数据丢失时，会影响所有的数据，所以不用应用与数据安全性要求高的场所。

N块硬盘井行组合，成一个新的逻辑盘

3.2 RAID 1（镜像存储）

RAID阵列介绍：
（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。

优缺点：

• 优点：能最大限度的保证用户数据的可用性和数据安全性。其主要功能就是把用户写入硬盘的数据百分之百地自动复制到另外一个硬盘上。因此RAID1在RAID级别中拥有最高的数据安全保障和较高的读性能。
• 缺点：由于数据的百分之百备份，备份数据占了总存储空间的一半，因次磁盘空间利用率低，存储成本在RAID级别中最高。

N（偶数）块硬盘组成一组镜像，容量为N/2

3.3 RAID 5

RAID阵列介绍：
具有一个容错盘，读取速度接近RAID 0，安全等级接近RAID 1.
（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）可靠性高，允许坏一块盘，不影响所有数据

优缺点：

• 优点：存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。RAID 5对比RAID1的备份方式，RAID5备份的不是数据本身，而是把数据和相对应的校验数据分别存储到组成RAID5的各个磁盘上，所以当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后，可以利用剩下的数据和相对应的校验数据去恢复被损坏的数据，可靠性高。
• 缺点：因为校验机制问题，导致写的能力相对不高

（N-1）/N 磁盘利用率

3.4 RAID 6

RAID阵列介绍：
（1）与RAID 5相比，RAID 6增加了第二块独立的奇偶校验信息块
（2）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
（3）相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此写性能较差

优缺点：

• 优点：与RAID5类似，只是校验数据比RAID5多了一份独立的奇偶校验信息块，且两个校验数据拥有不同的算法，安全性比RAID5更高。
• 缺点：写性能较差

N（N≥4）块盘组成阵列，（N-2）/N 磁盘利用率

3.5 RAID 1+0(先做镜象，再做条带)

RAID阵列介绍：
（1）N (偶数，N>=4)。块盘两两镜像后，再组合成一个RAID 0
（2）N/2块盘同时写入，N块盘同时读取
（3）性能高，可靠性高

优缺点：

• 优点：RAID1+0是存储性能和数据安全兼顾的方案。它在提供与RAID1一样的数据安全保障的同时，也提供了与RAID0近似的存储性能
• 缺点：由于RAID1+0也通过数据的100%备份提供数据安全保障，因此RAID 0+1的磁盘空间利用率与RAID1相同，存储成本高。

N/2磁盘利用率

3.6 RAID 0+1(先做条带，再做镜象)

RAID阵列介绍：
（1）读写性能与RAID 10相同
（2）安全性低于RAID 10

优缺点：
见RAID 1+0

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
RAID 0	N	100%	无	无	单个硬盘的N倍（最好）
RAID 1	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
RAID 5	N>=3	(N-1)/N	有	允许一个设备故障	需写计算校验
RAID 6	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、阵列卡（了解）

1、概念

• 阵列卡是用来实现RAID功能的板卡
• 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
• 不同的RAID卡支持的RAID功能不同
  例如：支持RAID0、RAID1、RAID5、RAID10等
• RAID卡的接口类型
  IDE接口、SCSI接口、SATA接口和SAS接口

2、阵列卡的缓存

• 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
• 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
• 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

三、创建软 RAID 磁盘阵列

（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/sdc （sdb，sdd，sde一样操作）



（4）创建 RAID 设备

1、创建RAID5

mdadm -C -v /dev/md0 [-a yes] -l5 -n3 /dev/sd[bcd]1 -x1 /dev/sde1

命令	功能
-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

2、创建RAID10

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

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

注：mdadm命令其它常用选项

命令	功能
-r	移除设备
-a	添加设备
-S	停止RAID
-A	启动RAID