RAID介绍及RAID5配置实例

一、RAID磁盘阵列介绍

1.1RAID磁盘阵列介绍

1. RAID是Redundant Array of Independent Disks的缩写，中文简称为独立冗余磁盘阵列
2. 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
3. RAID技术分为几种不同的等级，分别可以提供不同的速度，安全性和性价比。根据实际情况选择适当的RAID级别可以满足用户对存储系统可用性、性能和容量的要求
4. 组成磁盘阵列的不同方式称为RAID级别(RAID Levels)
5. 常用的RAID级别：RAID 0，RAID 1，RAID 5，RAID 6，RAID 1+0 等

1.2常见的几种RAID

1.2.1 RAID 0（条带化存储）

• RAID 0连续以位或字节为单位进行分割数据，将数据分段存储在各个硬盘中，n块硬盘并行读/写数据，因此具有很高的数据传输率，可以达到单个硬盘的N倍，但它没有数据冗余；
• 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，因此并不能算真正的RAID结构；
• RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合。

特点：
（1）最少需要两块磁盘

（2）数据条带分布式

（3）没有冗余，性能最佳（不存储镜像、校验信息）

（4）不能应用于对数据安全性要求高的场合

1.2.2 RAID 1（镜像存储）

• 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RAID1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）块硬盘组成镜像，容量为N/2

特点：
（1）最少需要两块磁盘

（2）提供数据冗余（提供备份）

（3）性能好

（4）N（偶数）块硬盘组成镜像，容量为N/2

1.2.3 RAID 5

• N (N>=3) 块盘组成阵列，一份数据产生N-1个条带，同时还有1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，但由于有校验机制的问题，写性能相对不高；
• (N-1) /N磁盘利用率（有一块是用来校验的）；
• 可靠性高，允许坏1块盘，不影响所有数据

特点：

（1）最少3块磁盘

（2）数据条带形式分布

（3）以奇偶校验作冗余

（4）适合多读少写的情景，是性能与数据冗余最佳的折中方案

1.2.4 RAID 6

• N（N≥4）块盘组成阵列，(N-2) /N磁盘利用率
• 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，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用
• 相对于RAID 5有更大的"写损失" ，因此写性能较差

1.2.5 RAID 1+0

RAID 1+0(先做镜象，再做条带)

• N (偶数，N>=4)。块盘两两镜像后，再组合成一个RAID 0
• N/2磁盘利用率
• N/2块盘同时写入，N块盘同时读取
• 性能高，可靠性高

特点：
（1）最少4块磁盘

（2）先按RAID 0 分成两组，再分别对两组按RAID 1 方式镜像

（3）兼顾冗余（提供镜像存储）和性能（数据条带形式分布）

（4）在实际应用中较为常用

1.2.6 RAID 0+1

RAID 0+1先做条带，再做镜像

• 读写性能与RAID 1+0相同；
• 安全性低于RAID 1+0；
• 使用较少。

1.3各级别RAID对比|

RAID级别	硬盘数量	硬盘使用率	是否有校验	保护能力	写性能
RAID 0	N	N	无	无	单个硬盘的N倍
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
RAID 10	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、磁盘阵列

2.1阵列卡介绍阵列卡是用来实现RAID功能的板卡

• 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
• 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
  • IDE接口（并行接口，价格低廉，兼容性强）
  • SCSI接口（串行接口，是小型计算机系统接口，广泛应用于小型机上的高速数据传输技术，支持热拔插，CPU占用率低，但是价格高）
  • SATA接口（串行接口）
  • SAS接口（新一代scsi接口，向下兼容SATA）

2.2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，大缓存可以提高命中率
• 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磁盘阵列步骤

需求：

1.为Linux服务器添加4块SCSI硬盘

2.使用mdadm软件包，构建RAID5磁盘阵列，提磁盘存储的性能和可靠性

步骤说明：

检查是否安装mdadm，准备用于RAID阵列的分区

为Linux服务器添加4块SCSI硬盘，并使用fdisk工具各划分出一块2GB的分区，依次为:/dev/sdb1、/dev/sdc1./dev/sdd1、/devsde1

将其类型ID更改为“fd"，对应为“Linux raidautodetect”，表示支持用于RAID磁盘阵列创建RAID设备

示例：

3.1检查是否已安装mdadm软件包

[root@localhost ~]# rpm -q mdadm ###检查是否安装了mdadm命令

这里显示已安装有，如未安装可使用进行安装

[root@localhost ~]# yum install -y mdadm

3.2往虚拟机里添加四块硬盘

重启系统（init 6），系统就可以识别到硬盘了

3.3使用fdisk工具将新磁盘设备/dev/sdd、/dev/sde、/dev/sdf、/dev/sdg、划分出主分区sdd1、sde1、sdf1、sdg1，并且把分区类型的ID标记号改为“fd”

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdd
n->p->enter->enter->enter->t->fd->w
[root@localhost ~]# fdisk /dev/sde
n->p->enter->enter->enter->t->fd->w
[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdf
n->p->enter->enter->enter->t->fd->w
[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdg
n->p->enter->enter->enter->t->fd->w
[root@localhost ~]# fdisk -l   ###查看硬盘

3.4创建RAID设备

[root@localhost ~]# madam  -C -v -n3 /dev/md0  -l5  /dev/sd[def]1   -x1  /dev/sdg1

选项	说明
mdam	命令字
-C	表示新建
-v	显示新建过程中的详细信息
/dev/md0	创建RAID 5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RAID 5
-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[def]1	指定使用者三块磁盘分区去创建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/sdge1	指定用于备用的磁盘

3.6查看RAID

mdadm -E /dev/sd[d-g]1
ls -l /dev/md0
cat /proc/mdstat
mdadm -D /dev/md0

3.7创建并挂载文件系统

[root@localhost ~]# mkfs -t xfs /dev/md0
[root@localhost ~]# mkdir /home/cs1   ###创建文件系统
[root@localhost ~]# mount /dev/md0 /home/cs1 ###挂载文件系统

3.8故障测试

扫描或查看磁盘阵列信息

启动/停止RAID阵列

设备恢复操作 模拟阵列设备故障 更换故障设备,并恢复数据

mdadm命令其他常用选项：

-r：移除设备

-a：添加设备

-S：停止RAID

-A：启动RAID

-f ：模拟故障

命令：

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdd1    模拟/dev/sdd1故障
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdd1   #查看发现sdg1已顶替sdd1