RAID磁盘阵列与配置

RAID磁盘阵列与配置

一、RAID磁盘阵列详解

1、RAID磁盘阵列概述

RAID是Redundant Array of Independent Disks的缩写，中文简称为独立冗余磁盘阵列

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

组成磁盘阵列的不同方式称为RAID级别（RAID Levels）

常用的RAID级别有：RAID 0,RAID 1.RAID 5,RAID 6,RAID 1+0

RAID级别	硬盘数量	磁盘利用率	是否有校验	保护能力	读写性能	应用方面
RAID 0	N	N	无	无	最好，（因并行而提高）	个人用户
RAID 1	N（偶数）	N/2	无	允许一个设备故障	读和单个磁盘无区别，写则要写两边	适用于存放重要数据，如服务器和数据库存储等领域
RAID 5	N≥3	（N-1）/N	有	允许一个设备故障	读：RAID 5=RAID 0（相近似的数据读取速度），写：慢于对单个磁盘进行写入（多了一个奇偶校验信息的写入）	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 6	N≥4	（N-2）/N	有	允许两个设备故障	读：同RAID 5，写：慢于RAID 5，需要写入两个奇偶校验信息	相较于RAID 5，有更强的安全性能
RAID 10	N≥4（偶数）	N/2	无	允许两个机组中各坏一个	读：RAID 10=RAID 0，写：RAID 10=RAID 1	集合了RAID 0和RAID 1的优点，但是空间上由于使用镜像，而不是类似RAID5的“奇偶校验信息”，磁盘利用率益阳市50%

2、RAID 0(条带化存储)

RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个从磁盘上，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

3、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

4、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分校验数据，共N分数据在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，允许坏一块盘，不影响所有数据

5、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

6、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

7、RAID 0+1（先做条带，再做镜像）

读写性能与RAID 1+0相同

安全性能低于RAID 1+0

二、阵列卡

1、阵列卡介绍

阵列卡是用来实现RAID功能的板卡

通常是由I/0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RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 10等

RAID卡的接口类型：IDE接口、SCSI接口、SATA接口和SAS接口

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

三、软RAID磁盘阵列相关配置

1、创建软RAID磁盘阵列步骤

（1）检查是否已安装mdadm软件包

rpm -q mdadm

yum install -y mdadm

（2）使用fdisk工具将新磁盘设备/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd、/dev/sde划分出主分区sdb1、sdc1、sdd1、sde1，并且把分区类型的ID标记号改为"fd"

fdisk /dev/sdb

fdisk /dev/sdc

（3）创建RAID设备

创建RAID 5

mdadm -C -v /dev/md0 [-a yes] -15 -n3 /dev/sd[bcd]1 -x1 /dev/sde1

上述命令字段	说明
-C	表示新建
-v	显示创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表示创建RAID 5
-n	指定使用几块硬盘做RAID，n3表示使用3块硬盘创建RAID
/dev/sd[bcd]1
-x	指定使用几块硬盘做RAID的热备用盘，x1表示保留1块空闲的因公安作备用
/dev/sde1	指定用作于备用的磁盘

创建RAID 10（先做镜像，再做条带）

mdadm -Cv /dev/md0 -l1 n2 /dev/sd[bc]1

mdadm -Cv /dev/md1 -l1 n2 /dev/sd[de]1

madam -Cv /dev/md10 -l0 n2 /dev/md0 /dev/md1

2、查看RAID磁盘详细信息

cat /proc/mdstat #还能查看创建RAID的进度

或

mdadm -D /dev/md0

也可用搭配watch -n命令来刷新进度情况，例如：

watch -n 10 'cat /proc/mdstat'

3、检查磁盘是否已做RAID

mdadm -E /dev/sd[b-e]1

4、创建并挂载文件系统

mkfs -t xfs /dev/md0 #格式化，创建xfs文件系统

mkdir /myraid #创建挂载目录

mount /dev/md0 /myraid/ #完成挂载

df -Th #查看挂载情况

cp /etc/fstab /etc/fstab.bak #备份配置文件

vim /etc/fastab #编辑配置文件

/dev/md0 /myraid xfs defaults 0 0 #添加自动挂载信息后保存重启

5、实现故障恢复

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1 #模拟/ev/sdb1故障

mdadm -D /dev/md0 #查看发现sde1已顶替sdb1（sde1已做热备份）

6、创建/etc/mdadm.conf配置文件

由于raid创建后没有配置文件，对于raid的管理来说极为不便，因此为方便管理软RAID，比如启动、停止等，我们可以通过创建/etc/mdadm.conf配置文件来加快工作效率

echo 'DEVICE /dev/sdc1 /dev/sdb1 /dev/sdd1 /dev/sde1' > /etc/mdadm.conf

mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf

7、RAID开机自启设置

为raid设置开机自启，可进入rc.sysinit启动脚本文件中加入命令mdadm -As /dev/md0后即可

8、mdadm命令其他常用选项

常用选项	说明
-r	移除设备
-a	添加设备
-S	停止RAID
-A	启动RAID
-f	模拟故障
-Q	查看摘要信息
-D	查看详细信息
-s	查找/etc/mdadm.conf文件中的配置信息
例如：
mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb1
mdadm -S /dev/md0
mdadm -As /dev/md0