Linux RAID磁盘阵列

RAID磁盘阵列

RAID磁盘阵列介绍

• RAID是英文Redundant Array of Inexpensive Disks的缩写，中文简称为廉价磁盘冗余阵列。
• 把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），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

常用的RAID级别

RAID 0

• 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，因此并不能算是真正的RAID结构。
• RAID 0只是单纯地提高性能，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。
• RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合。
  

2快硬盘并行组成一个新的逻辑盘

将数据分割在多个硬盘上，因此提高了传输效率。
RAID最小存储单元：chunk=512K

但RAID0的问题是，它并不提供数据校验或冗余备份，因此一旦某块磁盘损坏了，数据就直接丢失，无法恢复了。

RAID 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。
• 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。
• 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。
• N（偶数）块硬盘组合成一组镜像，N/2容量
  

RAID1其实与RAID0效果刚好相反。RAID1 这种写双份的做法，就给数据做了一个冗余备份。这样的话，任何一块磁盘损坏了，都可以再基于另外一块磁盘去恢复数据。
成本过高

RAID 5

• 至少需要3块硬盘组成阵列，一份数据产生N-1个条带，同时还有一份校验数据（奇偶校验码），共N份数据在N块硬盘上循环存储。
• N块硬盘同时读写，读的性能很高，但是由于有奇偶校验码机制的问题，所以写性能相对不高。
• 可靠性高，允许坏1块盘，不影响所有数据
• 利用率：（N-1）/2

优点：读的情况下是单盘数据的三倍；有一定的安全性，可以容忍损坏一块磁盘
缺点：由于每次写数据都需要计算校验块，导致写性能下降；仅能容忍坏一块磁盘损坏

RAID 6

• 至少4块硬盘组成阵列。利用率：（N-2）/2
• 与RAID 5相比，RAID 6增加了第二个独立的奇偶校验信息块
• 两个独立的奇偶系统使用不同的算法，因此凉快磁盘同事损坏也不会影响数据的使用。
• 相对RAID 5来说RAID 6 的写性能更差。即 有更大的”写损失“

RAID 10

• N(偶数)块盘做镜像，再按照RAID0的方式组合
• N/2利用率
• N/2块盘同事写入，N块盘同时读取
• 性能高，可靠性高

各种组合之间的对比

硬RAID和软RAID

硬raid：需要服务器上有阵列卡，然后连接上硬盘，开启服务器配置，速度快，稳定

软raid：在系统上用mdadm工具去创建和管理

软RAID的配置

mdadm是一个用于创建、管理、监控RAID设备的工具，它使用linux中的md驱动。

建立分区
raid 0：

[root@promote ~]# fdisk /dev/sdb
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。

更改将停留在内存中，直到您决定将更改写入磁盘。
使用写入命令前请三思。

Device does not contain a recognized partition table
使用磁盘标识符 0x16d8fd77 创建新的 DOS 磁盘标签。

命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p
分区号 (1-4，默认 1)：1
起始 扇区 (2048-41943039，默认为 2048)：
将使用默认值 2048
Last 扇区, +扇区 or +size{
     K,M,G} (2048-41943039，默认为 41943039)：+5G
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 5 GiB

#建立两个分区 /dev/sdb1 /dev/sdb2

mdadm命令建立 RAID 0
mdadm [模式] [RAID设备文件名] [选项]
模式：
Assemble：加入一个已经存在的阵列；

Build：创建一个没有超级块的阵列；

Create：创建一个阵列，每个设备都具有超级块；

Manage：管理阵列，如添加设备和删除损坏设备；

Misc：允许单独对阵列中的设备进行操作，如停止阵列；

Follow or Monitor：监控RAID状态； Grow：改变RAID的容量或阵列中的数目；

选项：

• -s,-scan：扫描配置文件或/proc/mdstat文件，发现丟失的信息；
• -D,-detail：查看磁盘阵列详细信息；
• -C,-create：建立新的磁盘阵列，也就是调用 Create模式；
• -a,-auto=yes：采用标准格式建立磁阵列
• -n,-raicklevices=数字：使用几块硬盘或分区组成RAID
• -l,-level=级别：创建RAID的级别，可以是0,1,5
• -x,-spare-devices=数字：使用几块硬盘或分区组成备份设备
• -a,-add 设备文件名：在已经存在的RAID中加入设备
• -r,-remove 设备文件名名：在已经存在的RAID中移除设备
• -f,-fail设备文件名：把某个组成RAID的设备设置为错误状态
• -S,-stop：停止RAID设备
• -A,-assemble：按照配置文件加载RAID
• -v，–verbose：显示更详细的信息
  用于 –detail –scan 或者 –examine –scan

[root@promote ~]# mdadm -C -v /dev/md0 -l0 -n2 /dev/sdb[1-2]
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.

mdadm -D /dev/md0 :查看详情

[root@promote ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Thu May 13 23:23:07 2021
        Raid Level : raid0
        Array Size : 10475520 (9.99 GiB 10.73 GB)
      Raid Devices : 2
     Total Devices : 2
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Thu May 13 23:23:07 2021
             State : clean 
    Active Devices : 2
   Working Devices : 2
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 0

        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : none

              Name : promote.cache-dns.local:0  (local to host promote.cache-dns.local)
              UUID : 80d67c0c:0044b617:47ab98ed:bb9214f9
            Events : 0

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       17        0      active sync   /dev/sdb1
       1       8       18        1      active sync   /dev/sdb2

[root@promote etc]# mdadm -Ds /dev/md0
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 name=promote.cache-dns.local:0 UUID=80d67c0c:0044b617:47ab98ed:bb9214f9

cat /proc/mdstat :查看RAID实时情况

[root@promote etc]# cat /proc/mdstat
Personalities : [raid0] 
md0 : active raid0 sdb2[1] sdb1[0]
      10475520 blocks super 1.2 512k chunks
      
unused devices: <none>

格式化
mkfs

[root@promote etc]# mkfs.xfs /dev/md0
meta-data=/dev/md0               isize=512    agcount=16, agsize=163712 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=2618880, imaxpct=25
         =                       sunit=128    swidth=256 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=8 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

mkdir /raid0 创建/raid0目录

挂载
mount /dev/md0 /raid0