浅谈RAID阵列

今天我将RAID的学习心得写下来和大家一起分享，希望大家多多指点

RAID：Redundant Arrays of Independent Disks独立磁盘冗余阵列

raid的由来：随着计算机的发展，人们对数据的读写速度要求越来越高，而新型的设备虽然满足了这样的需求，但价格非常昂贵，并不是一般公司能够支付起的，但一般公司也要提高数据的读写速度，在这样的需求环境下产生了RAID；他的出现极大的满足了普通公司的需求，而他的原理就是利用多个小型廉价的磁盘合并为一组磁盘阵列，来达到大型昂贵的磁盘所无法达到的读写性能和文件的冗余性，而这个磁盘阵列在计算机看来仍然是一个大型的存储磁盘

 

Raid分为多个不同的工作级别，这些工作级别只是为了区分不同的工作原理：

RAID0    条带技术，将一个文件的数据分成大小相同的多份，并将每一份保存在不同的磁盘中，大大提高了读写速度n倍，空间能够全部使用，但是却不能保证数据的安全性，一旦其中一块磁盘损坏，则数据全部损毁，且至少两块硬盘

 

RAID1    镜像技术，将同一文件的数据同时存储到多个不同的硬盘中，相当于实现数据的备份，读取的速度得到提高，还具有一定的冗错能力，即使其中一块硬盘坏掉，数据仍然完整可用，但是因为数据要同时写多份，所以写的速度大大降低，而且空间利用率下降至50%，至少需要两块硬盘

 

RAID01   先对数据使用条带技术，然后再使用镜像技术；先对文件数据进行等份切割存储，然后再将切割好的数据分别存储在两组硬盘中，这样即实现了数据读写速度的提升，也实现了数据冗余能力，即使其中一块硬盘坏掉，数据仍然可修复使用，但是数据的修复需要全局的硬盘同时工作，影响了全局硬盘的读写速度，且磁盘的空间利用率下降到50%，需要的硬盘数量增加了，至少需要四块硬盘

 

RAID10   先对数据使用镜像技术，然后再使用条带技术；先对文件内的数据做镜像，然后将两份镜像数据分别存储到两组硬盘阵列中，读写速度都得到提升，有冗余能力，即使其中一块硬盘坏掉数据仍然可修复使用，且此时修复只需同组硬盘进行复制修复即可，并不影响全局读写速度，但是对空间的利用率只有50%，且至少需要四块硬盘

 

RAID5 轮流校验技术，将文件数据进行切割存储，但是至存储在N-1个硬盘中，剩余的一个硬盘做校验码，以防止其他硬盘出现故障导致数据丢失，且数据的存储是轮流存储（第一次存储在前三个硬盘中，最后一个做校验磁盘，第二次可能存储在前两个和最后一个中，第三个做校验码磁盘，依次轮流存储），数据的读写速度得到提升，而且有数据冗错能力，其中一块坏掉，可以根据其他存储硬盘和校验硬盘进行数据修复使用，但是对空间利用率只有(n-1)/n，至少需要三块硬盘

 

RAID50   先做轮流校验，在做条带存储；先对文件的数据做轮流校验技术，然后再做条带存储，对数据的读写速度有提升，有冗余能力，允许其中某一块硬盘坏掉，但是对空间的利用率只有(n-2)/n，且至少需要六块硬盘，一般只有对数据安全性要求极高的公司会使用

 

Jbob 实现将多个小存储量硬盘组合成一个大存储的硬盘来使用，对数据的读写性能都没有提升，没有数据冗余能力，只是为了扩大数据的存储量，空间的利用率100%；这种技术只是在极少数情况下使用，比如hadoop服务器，因为HDFS文件系统自带数据冗余能力，允许某一块磁盘坏掉，HDFS可自行进行修复，至少需要两块磁盘

 

RAID阵列的实现有两种形式，一种是我们刚刚叙述的各种RAID级别及其组合实现；另一种实现方式是软RAID，以软件模拟的形式来实现RAID阵列

由于硬RAID的实现需要有足够的硬件存储设备，而有的时候我们需要RAID阵列来提升数据的读写速度，却不能立即得到设备时，我们就已软件的形式模拟来RAID阵列（强烈建议在工作环境中不使用软RAID，除非到万不得已的时候），下面我们介绍一下软RAID阵列的实现

首先查看内核是否有支持软RAID的模块md，multi disks，如果有就可以使用多个分区或者硬盘组合称raid阵列，并将这些分区类型更改为fd

# lsmod     查看当前Linux操作系统上已经装载的模块有那些

 

软RAID的工作模式：在系统中先使用md模块模拟一个逻辑raid阵列，当我们要存储数据时，逻辑raid阵列会将数据分割为相等的两部分，分别存储在多个存储组中；而创建的逻辑raid设备文件存放在/dev/下，一般以md*表示后边的*号表示第几个，而软raid的启动信息文件存放在/proc/mdstat下

Mdadm  Linux下软raid的模块实现管理工具

创建模式 

-C    指定要创建一个新的软raid

-l #    指定要创建的raid的级别（0，1，01，10，5，50等）

-n #   指定要创建的raid所使用的设备个数

-x #   指定要创建的raid备用设备个数（当其中一个出现故障时备用的能够自动顶上去）n+x==后边跟的设备个数

-a yes|no    自动创建设备文件/dev/md#

-c #    指定要创建的软raid的chunk块大小（这个raid阵列中的存储数据的最小存储单位，默认为64K，在创建完成之后，对其进行格式化时，系统会自动计算chunk大小和块大小的比例，我们也可以直接指定比例来节省cpu的计算时间）

# mke2fs -j -E stride=16 -b 4096 /dev/md0  直接给出比例

# mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 0 -n 2 /dev/sda{5,6}  创建一个新的级别为raid0的软raid阵列，指定名称为md0，自动创建目录，使用两个设备创建，分别是sda5,6

创建之后格式化然后进行挂载即可使用

 

管理模式 

直接输入参数即可进入管理模式

--add      添加一个或几个分区或硬盘到已有的raid阵列中

# mdadm --add /dev/md0 /dev/sda7 /dev/sda8

--stop      停止一个raid阵列的使用

# mdadm --stop /dev/md0

--remove   移除一个raid阵列，将raid阵列分区中的所有数据全部清空，请谨慎使用

# mdadm /dev/md0 --remove /dev/sda5

--move 将一个raid阵列分区中的数据移动到另外一个分区中，建议在移除某个raid之前先使用此命令将数据移动到另一个分区中

# mdadm /dev/md0 --move /dev/sda5 /dev/sda9

--fail   模拟raid阵列中的某一块分区坏掉，一般用于测试

# mdadm /dev/md0 --fail /dev/sda5

--detail  显示某一个raid阵列的详细信息

此时查看的是某一时间的静态信息，我们可以使用另一个命令使得我们能

够不断的监测raid阵列的运转情况

# mdadm --detail /dev/md0

# watch -n # `command` 设置某一命令每隔#秒运行一次

--scan  将当前raid阵列的保存至配置文件，一边以后能够自动装载

# mdadm -D --scan > /etc/mdadm.conf

 

切记：在工作环境中不要随意使用软RAID阵列，可以用来对RAID阵列进行测试