Linux-RAID磁盘阵列介绍
一、RAID磁盘阵列详解
1、含义
- RAID磁盘阵列是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)
2、常用的RAID级别
RAID 0，RAID 1，RAID 5，RAID 6，RAID1 0等
3、RAID 0
- 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
4、RAID 1
- RAID 1(镜像存储)
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
RAID 1当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此可以提高读取性能
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
5、RAID 5
- RAID 5
RAID 5由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
RAID 5的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·
RAID 5磁盘利用率为(N-1)/N
RAID 5可靠性高，允许坏1块盘，不影响所有数据
6、RAID 6
- RAID 6
RAID 6由N(N>=4)块盘组成阵列,(N-2)/N磁盘利用率
RAID 6与RAID 5相比，增加了第二个独立的奇偶校验信息块
RAID 6两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
RAID 6相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此写性能较差
7、RAID 1+0
- RAID 1+0(先做镜象，再做条带)
N(偶数，N>=4)块盘两两镜像后，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
8、RAID 0+1
- RAID 0+1(先做条带，再做镜象)
读写性能与RAID 10相同
安全性低于RAID 10
| AID级别 | 硬盘数量 | 磁盘利用率 | 是否有校验 | 保护能力 | 写性能 |
|---|---|---|---|---|---|
| AID0 | N | N | 无 | 无 | 单个破盘的N倍 |
| AID1 | N（偶数) | N /2 | 无 | 允许一个设备故障 | 需写两对存储设备,互为主备 |
| AID5 | N>-3 | (N-1)/N | 有 | 允许一个设备故障 | 需写计算校验 |
| AID6 | N>-4 | (N-2)/ N | 有 | 允许两个设备故障 | 需双重写计算校验 |
| AID10 | N>-4(偶数) | N /2 | 无 | 允许两个基组中各坏一个 | N/2块盘同时写入 |
二、阵列卡介绍与真机配置
1、阵列卡概述
- 阵列卡
- 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RAIDO、RAID1、RAID5、RAID10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
- 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、实例：构建软RAID5磁盘阵列
- 创建软RAID5磁盘阵列步骤:
- 在虚拟机创建4个10G硬盘并开机
- 检查是否己安装mdadm软件包
rpm -q mdadm
yum install -y mdadm
- 查看分区情况并建立分区（ID标记号为"fd"）
fdisk -l——查看分区
fdisk /dev/sd[b-e]——建立分区（图片以sdb分区示例）
- 创建RAID5设备
mdadm -Cv /dev/md5 -l5 -n3 /dev/sd[bcd]1 -x1 /dev/sde1
-C:表示新建:
-v:显示创建过程中的详细信.息。
/dev/md5: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，l5 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
查看RAID磁盘详细信息
cat /proc/mdstat(还能查看进度)
或者mdadm -D /dev/md5
用watch命令来每隔一段时间刷新/proc/mdstat的输出
watch -n 5 "cat /proc/ mdstat’
检查磁盘是否已做RAID
mdadm -E /dev/sd[b-e]1
- 创建并挂载文件系统
mkfs -t xfs /dev/md5(mkfs.xfs /dev/md5)——格式化
mkdir /md5——创建目录
mount /dev/md5 /md5——手动挂载
df -Th——查看
自动挂载（Linux磁盘管理与文件系统有介绍，这里不过多解释）
cp /etc/fstab /etc/fstab.bak
vim /etc/fstab
/dev/md5——/md5——xfs——defaultsI——0——0 - 模拟故障
mdadm /dev/md5 -f /dev/sdb1——模拟/dev/sdb1故障
mdadm -D /dev/md5——查看发现sde1己顶替sdb1，且sdb1是faulty状态
- 实现故障恢复（方法一）
mdadm /dev/md5 -r /dev/sdb1——移除
mdadm /dev/md5 -a /dev/sdb1——添加
此时sdb1是备份spare状态，说明故障恢复
实现故障恢复（方法二）
创建/etc/mdadm.conf配置文件，方便管理软RAID的配置，比如启动、停止
echo ‘DEVICE /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1’ > /etc/mdadm.conf
mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf
cat /etc/mdadm.conf
umount /dev/md5
mdadm -S /dev/md5
mdadm -As /dev/md5
- 总结mdadm命令其它常用选项
-r:移除设备
-a:添加设备
-S:停止
-A:启动
mdadm dev/md5 -f /dev/sdb1(模拟故障)
mdadm dev/md5 -r /dev/sdb1(移除)
mdadm dev/md5 -a /dev/sdb1(添加)
echo ‘DEVICE /dev/sdc1 /dev/sdb1 /dev/sdd1’ > /etc/mdadm.conf
mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf
umount /dev /md5
mdadm -S /dev/md5
mdadm -As /dev/md5
-s:指查找/etc/mdadm.conf文件中的配置信息.
四、实例：构建软RAID1 0磁盘阵列
创建软RAID1 0磁盘阵列步骤: (先做镜象，再做条带)
- 前3步和RAID5一样，这里不多做描述
- 4.创建RAID1 0设备
mdadm -Cv /dev/md0 -l1 -n2 /dev/sd[bc]1
mdadm -Cv /dev/md1 -l1 -n2 /dev/sd[de]1
mdadm -Cv /dev/md10 -l0 -n2 /dev/md0 /dev/md1
- 5-7和RARD5类似，这里文字表述一下
- 格式化，创建目录并挂载
- 模拟故障
- 实现故障恢复