RAID介绍及RAID5配置实例（超详细）

2024-04-03 21:12:52

一、RAID磁盘阵列介绍

磁盘阵列的全名（Redundant Arrays of Inexpensive Disk，RAID），中文简称是独立冗余磁盘阵列。
RAID可以通过技术（软件或者硬件）将多个独立的物理硬盘整合成为一个较大的硬盘组（逻辑硬盘），用户可以对它进行分区，格式化
这个逻辑硬盘功能除了存储之外，它还具有数据保护的功能，提供数据备份技术，
RAID技术分为几种不同的等级，分别可以提供不同的速度，安全性和性价比。根据实际情况选择适当的RAID级别可以满足用户对存储系统可用性、性能和容量的要求
整个RAID由于选择的级别（level）不同，而使得整合后的硬盘读写性能上有些不同
常用的level有以下几种常用的RAID级别有以下几种:RAID0，RAID1，RAID5，RAID6 ,RAID1+0等

二、RAID磁盘阵列详解

2.1RAID0(条带化存储)

RAID 0连续以位或字节为单位进行分割数据，将数据分段存储在各个硬盘中，n块硬盘并行读/写数据，因此具有很高的数据传输率，可以达到单个硬盘的N倍，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，因此并不能算真正的RAID结构；
RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合。

2.2RAID 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。
N（偶数）块硬盘组成镜像，容量为N/2

2.3RAID5

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（有一块是用来校验的）；
可靠性高，允许坏1块盘，不影响所有数据。

2.4RAID6

N (N>=4) 块盘组成阵列，(N-2) /N容量利用率；
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；
需要更大的磁盘空间，相对于RAID 5有更大的“写损失"因此写性能较差。

2.5 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，使用率低；
N/2块盘同时写入，N块盘同时读取；
性能高，可靠性高。

2.6RAID 0+1（先做条带，在做镜像）

读写性能与RAID 1+0相同；
安全性低于RAID 1+0；
使用较少。

三、磁盘阵列

3.1阵列卡介绍

阵列卡是用来实现RAID功能的板卡，通常是由I/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（并行接口，价格低廉，兼容性强）
- SCSI接口（串行接口，是小型计算机系统接口，广泛应用于小型机上的高速数据传输技术，支持热拔插，CPU占用率低，但是价格高）
- SATA接口（串行接口）
- SAS接口（新一代scsi接口，向下兼容SATA）

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，大缓存可以提高命中率
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、配置RAID

需求：

1.为Linux服务器添加4块SCSI硬盘

2.使用mdadm软件包，构建RAID5磁盘阵列，提磁盘存储的性能和可靠性

步骤说明：

检查是否安装mdadm，准备用于RAID阵列的分区
为Linux服务器添加4块SCSI硬盘，并使用fdisk工具各划分出一块2GB的分区，依次为:/dev/sdb1、/dev/sdc1./dev/sdd1、/devsde1

将其类型ID更改为“fd"，对应为“Linux raidautodetect”，表示支持用于RAID磁盘阵列创建RAID设备

创建raid10 (先做镜象，再做条带)
mdadm -Cv /dev/md0 -11 -n2 /dev/sd[bc]1
mdadm -Cv /dev/md1 -11 -n2 /dev/sd[de]1
mdadm -Cv /dev/md10 110 -n2 /dev/md0/dev/md1

创建raid5：

madam  -C -v  /dev/md0  -l5  /dev/sd[bcd]1   -x1  /dev/sde1

madam:命令字

-C：创建

-v：显示过程

/dev/md0 ： raid名字

 -l5：级别

/dev/sd[bcd]1 ： /dev/sdb1  /dev/sdc1 /dev/sdd1 指定使用这3块磁盘分区去创建RAID。

 -x1：热备盘 ，x1表示保留1块空闲的硬盘作备用

 /dev/sde1：热备盘的分区设备

4.查看是否创建成功

法一：cat /proc/mdstat   #还能查看创建RAID的进度
法二：mdadm -D /dev/md0
法三：watch -n 10 ' cat /proc/mdstat  #用watch命令来每隔-一段时间刷新/proc/mdstat的输 出

5.在RAID设备中建立文件系统挂载并使用文件系统

mkfs -t xfs /dev/imd0 建立文件系统
mkdir /myraid  创建挂载目录
mount /dev/md0 /myraid/  挂载
df -Th  查看挂载信息

设置自动挂载
cp /etc/ fstab /etc/fstab.bak  备份
vim /etc/fstab 进入/etc/fstab编辑
/dev/md0             /myraid     xfs   defaults     0 0

6.实现故障恢复

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1   #模拟/dev/sdb1故障
mdadm -D /dev/md0   #查看故障

具体创建RAID5步骤

（1）检查系统有没有安装mdadm，没有的话，用yum安装一下

（2）往虚拟机里添加四块硬盘（具体步骤可以参考此博客第二段）

（2）重启系统，系统就可以识别到硬盘了

（3）

（4）刷新分区表

（5）创建RAID阵列

（6）查看阵列详细信息

（7）创建文件系统

（8）手动挂载

（8）也可以设置自动挂载

（9）测试一下是否自动挂载成功

五、RAID阵列的管理及设备恢复

扫描或查看磁盘阵列信息
启动/停止RAID阵列
设备恢复操作模拟阵列设备故障更换故障设备,并恢复数据
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
- -f ：模拟故障

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

（1）建立一个文件，并将mdadm插卡信息复制进去

（2）启停配置文件：

（3）再启动一下，看是否能启动，如果能启动，说明配置文件没问题

（4）模拟设备坏了操作：

总结

RAID RAID级别	硬盘数量	磁盘利用率	是否有校验	保护能力	写性能
RAID0	N(可以为1)	N	无	无	单个硬盘的N倍
RAID1	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
RAID5	N>=3	(N-1)/2	有	允许一个设备故障	需写计算校验
RAID6	N>=4	(N-2)/2	有	允许两个设备故障	需双重写计算校验
RAID10	N>=4(偶数)	N/2	无	允许两个基组中各坏一个，同时坏两块盘的不掉数据概率是三分之二	N/2块盘同时写入

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