Linux中RAID概述及配置實驗
- 一、RAID磁盤陣列概述
- RAID 0 (條帶化存盤)
- RAID 1（鏡像存盤）
- RAID 5
- RAID 6
- RAID 1+0(先做鏡象，再做條帶)
- RAID 0+1(先做條帶，再做鏡象)
- RAID10安全性比RAID高原因（以配圖為例）
- 不同RAID級別的區別
- 二、創建軟RAID磁盤陣列實驗
- 三、陣列卡
- 概念
- 陣列卡的快取
一、RAID磁盤陣列概述
RAID是獨立磁盤冗余陣列（Redundant Array of Independent Disks）簡稱磁盤陣列，
主要就是資源集中，統一管理，把多塊獨立的物理硬碟按不同的方式組合成一個硬碟組，邏輯上可以看成一個大的硬碟，從而提供比單個硬碟更高的存盤性能和提供資料備份技術，
組成磁盤陣列的不同方式稱為RAID級別(RAID Levels)
常用的RAID級別 RAID0，RAID1，RAID5，RAID6，RAID1+0等
RAID 0 (條帶化存盤)
（1）RAID 0連續以位或位元組為單位分割資料，并行讀/寫于多個磁盤上，因此具有很高的資料傳輸率，但它沒有資料冗余，
（2）RAID 0只是單純的提高性能，并沒有為資料的可靠性提供保證，而且其中的一個磁盤失效將影響到所有資料
（3）RAID 0不能應用于資料安全性要求高的場合
RAID 1（鏡像存盤）
（1）通過磁盤資料鏡像實作資料冗余，在成對的獨立磁盤上產生互為備份的資料
（2）當原始資料繁忙時，可直接從鏡像拷貝中讀取資料，因此RAID 1可以提高讀取性能
（3）RAID 1是磁盤陣列中單位成本最高的，但提供了很高的資料安全性和可用性，當一個磁盤失效時，系統可以自動切換到鏡像磁盤上讀寫，而不需要重組失效的資料，
（4）N（偶數）塊硬碟組成一組鏡像，容量為N/2
RAID 5
（1）N(N≥3)塊盤組成陣列，一份資料產生N-1個條帶，同時還有一份校驗資料，共N份資料在N塊盤上回圈均衡存盤
（2）N塊盤同時讀寫，讀性能很高，但由于有校驗機制的問題，寫性能相對不高
（3）（N-1）/N 磁盤利用率
（4）可靠性高，允許壞一塊盤，不影響所有資料
RAID 6
（1）N（N≥4）塊盤組成陣列，（N-2）/N 磁盤利用率
（2）與RAID 5相比，RAID 6增加了第二塊獨立的奇偶校驗資訊塊
（3）兩個獨立的奇偶系統使用不同的演算法，即使兩塊磁盤同時失效也不會影響資料的使用
（4）相對于RAID 5有更大的“寫損失”，因此寫性能較差
RAID 1+0(先做鏡象，再做條帶)
（1）N (偶數，N>=4)，塊盤兩兩鏡像后，再組合成一個RAID 0
（2）N/2磁盤利用率
（3）N/2塊盤同時寫入，N塊盤同時讀取
（4）性能高，可靠性高
RAID 0+1(先做條帶，再做鏡象)
（1）讀寫性能與RAID 10相同
（2）安全性低于RAID 10
RAID10安全性比RAID高原因（以配圖為例）
1、RAID10的情況
我們假設當DISK0損壞時，在剩下的3塊盤中，只有當DISK1一個盤發生故障時，才會導致整個RAID失效，我們可簡單計算故障率為1/3，
2、RAID01的情況
我們仍然假設DISK0損壞，這時左邊的條帶將無法讀取，在剩下的3塊盤中，只要DISK2，DISK3兩個盤中任何一個損壞，都會導致整個RAID失效，我們可簡單計算故障率為2/3， 因此RAID10比RAID01在安全性方面要強
不同RAID級別的區別
| RAID級別 | 硬碟數量 | 磁盤利用率 | 是否有校驗 | 保護能力 | 寫性能 |
|---|---|---|---|---|---|
| RAID0 | N | 100% | 無 | 無 | 單個硬碟的N倍（最好） |
| RAID1 | N（偶數） | N/2 | 無 | 允許一個設備故障 | 需寫兩對存盤設備，互為主備 |
| RAID5 | N>=3 | (N-1)/N | 有 | 允許一個設備故障 | 需寫計算校驗 |
| RAID6 | N>=4 | (N-2)/N | 有 | 允許兩個設備故障 | 需雙重寫計算校驗 |
| RAID10 | N>=4（偶數） | N/2 | 無 | 允許兩個基組中各壞一個 | N/2塊盤同時寫入 |
二、創建軟RAID磁盤陣列實驗
（1）先關閉虛擬機，然后編輯虛擬機設定，添加4塊硬碟，每塊分配20G，點擊確認后開啟虛擬機
（2）檢查是否已安裝mdadm 軟體包
（3）使用fdisk工具管理磁盤
將新磁盤設備劃分出主磁區并且把磁區型別的 ID 標記號改為“fd”，fdisk /dev/sdb （sdc，sdd，sde一樣操作）
查看磁區
（4）創建 RAID 設備
創建RAID5
mdadm -C -v /dev/md0 [-a yes] -l5 -n3 /dev/sd[bcd]1 -x1 /dev/sde1
-C：表示新建；
-v：顯示創建程序中的詳細資訊，
/dev/md0：創建 RAID5 的名稱，
-a yes：--auto，表示如果有什么設備檔案沒有存在的話就自動創建，可省略，
-l：指定 RAID 的級別，l5 表示創建 RAID5，
-n：指定使用幾塊硬碟創建 RAID，n3 表示使用 3 塊硬碟創建 RAID，
/dev/sd[bcd]1：指定使用這四塊磁盤磁區去創建 RAID，
-x：指定使用幾塊硬碟做RAID的熱備用盤，x1表示保留1塊空閑的硬碟作備用
/dev/sde1：指定用作于備用的磁盤
查看RAID磁盤命令
cat /proc/mdstat -查看RAID磁盤詳細資訊和創建RAID的進度
mdadm -D /dev/md0 -查看RAID磁盤詳細資訊
mdadm -E /dev/sd[b-e]1 -檢查磁盤是否已做RAID
補充創建RAID10（先做鏡象，再做條帶）
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）創建并掛載檔案系統
mkfs -t xfs /dev/md0
mount /dev/md0 /opt/
df -Th
cp /etc/fstab /etc/fstab.bak
vim /etc/fstab
/dev/md0 /opt xfs defaults 0 0
（6）實作故障恢復
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1 -模擬/dev/sdb1 故障
mdadm -D /dev/md0 -查看發現sde1已頂替sdb1
mdadm命令其它常用選項
-r：移除設備
-a：添加設備
-S：停止RAID
-A：啟動RAID
補充
創建 /etc/mdadm.conf 組態檔，方便管理RAID的配置，
echo 'DEVICE /dev/sdc1 /dev/sdb1 /dev/sdd1 /dev/sde1' > /etc/mdadm.conf
mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf
三、陣列卡
概念
（1）陣列卡是用來實作RAID功能的板卡
（2）通常是由I/O處理器、硬碟控制器、硬碟連接器和快取等一系列組件構成的
（3）不同的RAID卡支持的RAID功能不同
例如：支持RAID0、RAID1、RAID5、RAID10等
（4）RAID卡的介面型別
IDE介面、SCSI介面、SATA介面和SAS介面
陣列卡的快取
（1）快取(Cache)是RAID卡與外部總線交換資料的場所,RAID卡先將資料傳送到快取，再由快取和外邊資料總線交換資料
（2）快取的大小與速度是直接關系到RAID卡的實際傳輸速度的重要因素
（3）不同的RAID卡出廠時配備的記憶體容量不同，一般為幾兆到數百兆容量不等
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