Linux——RAID磁盘阵列详解及阵列卡

目录

前言：

一、RAID磁盘阵列

1、RAID磁盘阵列介绍       

2、各级别磁盘阵列详解

⑴、RAID 0磁盘阵列

 ⑵、RAID 1磁盘阵列

 ⑶、RAID 5磁盘阵列

 ⑷、RAID 6磁盘阵列

 ⑸、RAID 1+0磁盘阵列

 3、各RAID对比

二、配置RAID 5磁盘阵列

1、检测配置环境

2、创建RAID设备

3、创建并挂载文件系统

4、检查是否配置成功

 三、阵列卡

1、阵列卡介绍

2 、RAID阵列卡的接口

3、阵列卡的缓存

总结：

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前言：

       为了提高磁盘的传输速率，人们研究出了将硬盘按不同的阵列组合的技术，到现在为止，传输

速率不仅大大改善，而且数据的安全性和可靠性也随之增强，它就是RAID磁盘阵列，不同的RAID

阵列可以满足不同用户对存储系统可用性、性能和容量的要求，下面将详细了解这种技术。

一、RAID磁盘阵列

1、RAID磁盘阵列介绍       

        RAID磁盘阵列简称为独立冗余磁盘阵列；RAID是把多块独立的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。对于

用户来说，组成的磁盘组就像是一个硬盘，我们可以对它进行分区，格式化等。

        组成磁盘阵列的不同方式称为RAID级别。RAID级别也就是RAID技术的几种不同等级，分别

可以提供不同的速度，安全性和性价比。不同等级的raid均在数据可靠性以及读写新能上做了不同

的权衡。常用的RAID级别有以下级别：RAID0、 RAID1、RAID5、RAID6、RAID1+0等

2、各级别磁盘阵列详解

             这里详细介绍常用等级的磁盘阵列。

⑴、RAID 0磁盘阵列

     RAID 0称为条带化存储，它是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，但是它没有数据冗余；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；不能用于数据安全性要求高的场合。

     RAID 0示意图如下：

 ⑵、RAID 1磁盘阵列

        RAID1被称为镜像存储，它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，可以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，但是提供了很高的数据安全性和可靠性。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。却是磁盘利用率最低的

一个，如果N（偶数）块硬盘组合成一组镜像，RAID 1只能利用其中N/2的容量。

RAID 1示意图如下：

 ⑶、RAID 5磁盘阵列

        RAID 5磁盘阵列数据以块分段条带化进行储存，它具有奇偶校验功能，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，其中n-1块磁盘的容量都存储完整的数据，磁盘的利用率

为（n-1）/n容量。RAID 5磁盘阵列是由n（n>=3）块磁盘组成阵列，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，n块盘同时读写，读性能很高，但是由

于有校验机制的问题，写性能相对不高，数据安全性高，可靠性高。

 

⑷、RAID 6磁盘阵列

      RAID 6（写的性能差，一般不用）采用双重校验技术，在RAID 5的技术上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，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据

的使用，进一步加强了对数据的保护。相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此写的能力差，一般不

用；第二块校验区也减少了有效存储空间。由n（n>=4）块盘组成RAID 6阵列的磁盘利用率为（n-

2）/n。

 ⑸、RAID 1+0磁盘阵列

     RAID 1+0就是RAID 1和RAID 0的结合，先做镜像⑴，在做条带（0）。RAID 1+0兼顾了RAID

1的容错能力与RAID 0的条带化读写数据的优点，性能好、可靠性高，但是成本相对高。它由

n（偶数、n>=4）块磁盘两两镜像后，在组合成一个RAID 0，最多允许所有磁盘基组中的磁盘各损

坏一个，但是不允许同一基组中的磁盘同时损坏的。磁盘的利用率为n/2，n/2块盘同时写入，n块

盘同时读取。

 3、各RAID对比

RAID级别	硬盘数量	磁盘利用率	否有校验	保护能力	写性能
RAID0	N	N	无	无	单个硬盘的N倍
RAID1	N（偶数）	N/2	无	允许一个设备故障	需写两对存储设备，互为准备
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
RAID1+0	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、配置RAID 5磁盘阵列

1、检测配置环境

        检查是否安装mdadm软件包，使用fdisk分区工具划分主分区，并将分区类型id号改为“fd”。

2、创建RAID设备

 查看RAID磁盘详细信息

 3、创建并挂载文件系统

 4、检查是否配置成功

     实现故障恢复，模拟磁盘故障并加观察是磁盘是否还能正常读写，备用磁盘能否替换故障磁盘

继续维持工作。

 三、阵列卡

1、阵列卡介绍

    阵列卡全称为磁盘阵列卡，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。

        RAID卡分为硬RAID卡和软RAID卡两种，通过硬件来实现RAID 功能的就是硬RAID；通过软

件并使用CPU 的 RAID 卡我们称为软 RAIID，因为软 RAID 占用 CPU 资源比较高，所以绝大部分

的服务器设备都使用的硬RAID。

2 、RAID阵列卡的接口

       RAID卡的接口指的是支持的接口，目前有 IDE接口、SCSI 接口、SATA接口和SAS 接口。

3、阵列卡的缓存

       .阵列卡的缓存缓存是RAID 卡与外部的线交换数据的场所，工作过程中 RAID 卡先将数据传送

到缓存，再由缓存和外边数据总线进行数据交换。缓存的大小与速度是RAID卡的实际传输速度的

重要因素，大缓存能够大幅度地提高数据命中率从而提高 RAID卡整体性能。

        多数的RAID卡都会配备一定数量的内存来作为高速缓存使用，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，主要取供于磁盘阵列产品应用的范围。

总结：

       磁盘阵列应用广泛，不仅要熟悉其数据结构，而且要了解每种阵列的优缺点，才能熟练的在现

实应用中去配置合理的磁盘阵列。