Linux系统管理-(4)-RAID磁盘阵列技术

什么是RAID（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID，磁盘阵列）？

    磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。还能利用同位检查（Parity Check）的观念，在数组中任意一个硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将数据经计算后重新置入新硬盘中。

为什么使用RAID技术？

  因为CPU得提升速度远大于磁盘空间的提升速度，而为了平衡计算机的处理性能，便需要使用昂贵的大磁盘来平衡，而这往往是不经济和不实用的。

为了满足生产需要并节约成本提高稳定性，则可以考虑使用RAID技术。

RAID技术级别：

    RAID 0: 

• 没有奇偶校验的条带

      RAID 0是最早出现的RAID模式，即Data Stripping数据分条技术。

      由多块硬盘并行构建，形成一个类似大磁盘。

      将数据流拆分，按规律分别存储到各个硬盘中，提升了I/O能力，但其中任何一个磁盘损坏则数据损坏无法恢复，安全性为1/N

    RAID 1：

• 独立磁盘冗余阵列

  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。

  RAID 2:

   带海明码校验陈列

  RAID 2是RAID 0的改良版，以汉明码（Hamming Code）的方式将数据进行编码后分割为独立的位元，并将数据分别写入硬盘中。因为在数据中加入了错误修正码（ECC，Error Correction Code），所以数据整体的容量会比原始数据大一些。

 RAID 3:

 

• 带奇偶验证码的并行传送  （按位存储）
  

    RAID 3是把数据分成多个“块”，按照一定的容错算法，存放在N+1个硬盘上，实际数据占用的有效空间为N个硬盘的空间总和，而第N+1个硬盘上存储的数据是校 验容错信息，当这N+1个硬盘中的其中一个硬盘出现故障时，从其它N个硬盘中的数据也可以恢复原始数据，这样，仅使用这N个硬盘也可以带伤继续工作（如采 集和回放素材），当更换一个新硬盘后，系统可以重新恢复完整的校验容错信息。由于在一个硬盘阵列中，多于一个硬盘同时出现故障率的几率很小，所以一般情况 下，使用RAID3，安全性是可以得到保障的。

RAID  4：

  带奇偶校验码的独立磁盘结构

     RAID4和RAID3很象，数据都是依次存储在多个硬盘之上，奇偶校验码存放在独立的奇偶校验盘上，唯一不同的是，在数据分割上RAID3对数据的访问是按位进行的，RAID4是以数据块为单位

    

RAID 5：

  分布式奇偶校验的独立磁盘结构
RAID 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。 RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高，存储成本相对较低，是目前运用较多的一种解决方案。

RAID 6：

   两种存储的奇偶校验码的磁盘结构

  RAID-6 是在RAID-5基础上把校验信息由一位增加到两位的raid 级别。

   RAID-6和RAID-5一样对逻辑盘进行条带化然后存储数据和校验位，只是对每一位数据又增加了一位校验位。这样在使用RAID-6时会有两块硬盘用 来存储校验位，增强了容错功能，同时必然会减少硬盘的实际使用容量。以前的raid级别一般只允许一块硬盘坏掉，而RAID-6可以允许坏掉两块硬盘，因 此，RAID-6 要求至少4块硬盘。

RAID 7：

 RAID 7全称叫“Optimized Asynchrony for High I/O Rates as well as high Data Transfer Rates(最优化的异步高I/O速率和高数据传输率)”，它与以前我们见到RAID级别具有明显的区别。RAID 7完全可以理解为一个独立存储计算机，它自身带有操作系统和管理工具，完全可以独立运行

RAID 10：

• 镜象阵列条带

Raid 10是一个Raid 0与Raid1的组合体，它是利用奇偶校验实现条带集镜像，所以它继承了Raid0的快速和Raid1的安全。我们知道，RAID 1在这里就是一个冗余的备份阵列，而RAID 0则负责数据的读写阵列。其实，图6只是一种RAID 10方式，更多的情况是从主通路分出两路，做Striping操作，即把数据分割，而这分出来的每一路则再分两路，做Mirroring操作，即互做镜像。

 CentOS 6上的软件RAID的实现：
                结合内核中的md(multi devices)

                mdadm：模式化的工具
                    命令的语法格式：mdadm [mode] <raiddevice> [options] <component-devices>
                        支持的RAID级别：LINEAR, RAID0, RAID1, RAID4, RAID5, RAID6, RAID10;

                    模式：
                        创建：-C
                        装配: -A
                        监控: -F
                        管理：-f, -r, -a

                    <raiddevice>: /dev/md#
                    <component-devices>: 任意块设备


                    -C: 创建模式
                        -n #: 使用#个块设备来创建此RAID；
                        -l #：指明要创建的RAID的级别；
                        -a {yes|no}：自动创建目标RAID设备的设备文件；
                        -c CHUNK_SIZE: 指明块大小；
                        -x #: 指明空闲盘的个数；

                        例如：创建一个10G可用空间的RAID5；

                    -D：显示raid的详细信息；
                        mdadm -D /dev/md#

                    管理模式：
                        -f: 标记指定磁盘为损坏；
                        -a: 添加磁盘
                        -r: 移除磁盘

                    观察md的状态：
                        cat /proc/mdstat

                    停止md设备：
                        mdadm -S /dev/md#

watch命令：
      -n #: 刷新间隔，单位是秒；
       watch -n# 'COMMAND'