大厂小厂都在用的RAID软件磁盘阵列技术,必须学起来!
RAID软件磁盘阵列
- 一、常用RAID介绍
- 1.1 RAID 0(条带化存储)— 性能最佳
- 1.2 RAID 1(镜像存储)— 完整备份
- 1.3 RAID 5 — 性能与数据备份的均衡考虑
- 1.4 RAID 6 — 更强大的数据备份
- 1.5 RAID 1+0(先做镜像,再做条带)
- 1.6 RAID 0+1(先做条带,在做镜像)
- 二、磁盘阵列的优点
- 三、硬件磁盘阵列
- 3.1 磁盘阵列介绍
- 3.2 阵列卡介绍
- 3.2 阵列卡的缓存
- 四、软件磁盘阵列的设置
- 4.1 在VMware中给Linux添加4块SCSI硬盘
- 4.1 检查是否安装mdadm软件包
- 4.2 新磁盘划分主分区:类型fd
- 4.3 创建RAID 5 设备
- 4.4 查看RAID磁盘详细信息
- 4.5 对创建的RAID5 进行格式化并挂载
- 4.6 模拟故障检测RAID功能
- 4.7 创建相关配置文件
- 4.8 停止和启动RAID
一、常用RAID介绍
磁盘阵列的全名是(Redundant Arrays of Inexpensive Disk,RAID),中文意思是独立冗余磁盘阵列。RAID可以通过技术(软件或者硬件)将多个较小的磁盘整合成为一个较大的磁盘设备,而这个较大的磁盘功能可不止存储而已,它还具有数据保护的功能,整个RAID由于选择的级别(level)不同,而使得整合后的磁盘具有不同的功能,基本常用的level有以下几种
1.1 RAID 0(条带化存储)— 性能最佳
- 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;
- 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。
1.2 RAID 1(镜像存储)— 完整备份
- 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。
1.3 RAID 5 — 性能与数据备份的均衡考虑
- 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;
- 可靠性高,允许坏1块盘,不影响所有数据。
1.4 RAID 6 — 更强大的数据备份
- 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。
1.5 RAID 1+0(先做镜像,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。
1.6 RAID 0+1(先做条带,在做镜像)
- 读写性能与RAID 10相同;
- 安全性低于RAID 10;
- 使用较少。
二、磁盘阵列的优点
RAID级别 | RAID 0 | RAID 1 | RAID 5 | RAID 6 | RAID 1+0 |
---|---|---|---|---|---|
硬盘数量 | N | N(偶数) | N>=3 | N>=4 | N>=4(偶数) |
硬盘利用率 | N | N/2 | (N-1)/N | (N-2)/N | N/2 |
是否有校验 | 无 | 无 | 有 | 有 | 无 |
保护能力 | 无 | 允许一个硬盘故障 | 允许一个硬盘故障 | 允许两个硬盘故障 | 允许两个硬盘故障 |
写性能 | 单个硬盘的N倍 | 需写两对存储设备,互为主备 | 需写计算校验 | 需双重写计算校验 | N/2块盘同时写入 |
三、硬件磁盘阵列
3.1 磁盘阵列介绍
所谓的磁盘阵列是通过磁盘阵列卡(上图所示)来完成磁盘阵列的功能,磁盘阵列卡上面有一块专门的芯片用于处理RAID任务,因此在性能方面会比价好。在很多任务(例如RAID5奇偶校验值计算)中,磁盘阵列并不会重复消耗原本系统的I/O总线,理论上性能会较佳,此外目前一般的中高级磁盘阵列卡都支持热插拔,即在不关机的情况下抽换损坏的磁盘,在系统的恢复和数据的可靠性方面非常好用!
3.2 阵列卡介绍
- 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
3.2 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。
- 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。
四、软件磁盘阵列的设置
这边通过一个案例来详细讲解配置步骤:
- 为Linux服务器添加4块SCSI硬盘;
- 使用mdadm软件包,构建RAID5磁盘阵列,提高磁盘存储的性能和可靠性。
4.1 在VMware中给Linux添加4块SCSI硬盘
具体步骤可以参考此篇博客第三段:磁盘管理的检测并确认新硬盘
4.1 检查是否安装mdadm软件包
使用rpm -q mdadm
进行检查,如下图代表已安装过mdadm软件,未安装的话使用yum install -y mdadm
进行安装。
4.2 新磁盘划分主分区:类型fd
修改 /dev/sdb
、/dev/sdc
、/dev/sdd
和 /dev/sde
磁盘
4.3 创建RAID 5 设备
格式:mdadm -C -v /dev/md0 -a yes -l5 -n3 /dev/sd[bcd]1 -x1 /dev/sde1
选项 | 作用 |
---|---|
-C | 表示新建 |
-v | 显示创建过程中的详细信息 |
/dev/md0 | 创建RAID5 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,15表示创建RAID5 |
-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 [bcd]1 | 指定使用这3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/sde1 | 指定用作于备用的磁盘 |
4.4 查看RAID磁盘详细信息
1.查看RAID创建进度的两种方式:
[root@cheng0307 ~]# cat /proc/mdstat
[root@cheng0307 ~]# mdadm -D /dev/md0 2.每5秒钟动态显示创建过程
[root@cheng0307 ~]# watch -n 5 'cat /proc/mdstat'3.检查某块磁盘是否已做RAID
[root@cheng0307 ~]# mdadm -E /dev/sdb1
1.查看RAID创建进度的两种方式
显示内容解释:
[root@cheng0307 ~]# cat /proc/mdstat
Personalities : [raid6] [raid5] [raid4]
md0 : active raid5 sdd1[4] sde1[3](S) sdc1[1] sdb1[0]41908224 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [3/3] [UUU]
mdo:
表示后面创建raid5 包含了sdd1,sde1,sdc1,sdb1,其中sde1(s)表示是备份;
第四行的uuu
:表示前面三块硬盘都是正常的。
2.检查/dev/sdb1
磁盘是否已做RAID。
- 也可以使用
mdadm -D /dev/md0
进行查看。
4.5 对创建的RAID5 进行格式化并挂载
1.格式化
[root@cheng0307 ~]# mkfs -t xfs /dev/md0
2.挂载(非永久)
[root@cheng0307 ~]# mount /dev/md0 /opt/
4.6 模拟故障检测RAID功能
- 进入挂载目录随便创建一些文件和文档
- 模拟一块磁盘故障,并查看重新创建的过程。
4.7 创建相关配置文件
创建/etc/mdadm.conf 配置文件,方便管理软RAID的配置,如:启动、停止等。
1.相关命令:
[root@cheng0307 opt]# echo 'DEVICE /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1' > /etc/mdadm.conf
[root@cheng0307 opt]# mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf
4.8 停止和启动RAID
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
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdc1
— 将指定磁盘设为故障mdadm /dev/md0 -r /dev/sdc1
— 移除指定磁盘mdadm /dev/md0 -a /dev/sdc1
— 添加指定磁盘
- 手动删除故障磁盘和添加新磁盘
2. 将RAID 停止和启动
如果没有第七步进行/etc/mdadm,conf
配置文件的添加,停止后扫描不到配置文件将无法启动。
mdadm -S /dev/md0
mdadm -As /dev/md0
#-s:指查找 /etc/mdadm.conf
文件中的配置信息
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