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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