Linux磁盘阵列

一.RAID磁盘阵列介绍

RAID（Redundatnt Array of lndependent Disks），全称为：独立冗余磁盘阵列

解释： RAID是一种把多块独立的硬盘（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。

RAID技术分为几种不同的级别，分别可以提供不同的速度，安全和性价比。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。

RAID分为不同的等级，不同等级的RAID均在数据可靠性及性能上做了不同的权衡。

常见的RAID级别别有以下几种：

RAID 0 、 RAID 1、 RAID 5、 RAID 6、 RAID 1+0

RAID 功能实现：

提高IO能力

提高耐用性

磁盘冗余备份

RAID实现方式：

外接式磁盘阵列：通过扩展卡提供适配能力

内接式RAID：主板集成RAID控制器，安装OS前在BIOS里配置

软件RAID：通过OS实现

二.RAID磁盘阵列详解

1.raid 0

• RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于对个磁盘上，因此具有很高的数据传输率，但是它没有数据冗余。
• RAID 0 只是单纯的提高性能，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要求高的场合。

解释：RAID 0 是将两个以上的硬盘并联在一起，向RAID 0 存放数据时，它会分散存储到它下面所有磁盘中。读写都是从多个磁盘中进行，所以读和写速度很快，但是没有冗余功能，有一个硬盘坏了，整个RAID 0 的数据将会丢失。

2.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。
• 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 可以提高读取的性能。
• 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。

解释：RAID 1 必须是成对的磁盘组合，最少为2个磁盘，一个磁盘最为正常使用，另一个磁盘作为备份，当正常使用的磁盘繁忙或损坏时，可以切换到备份磁盘进行读写。数据写入到RAID 1时时间较长，因为需要往两个磁盘写数据，读取速度不变，但是可以提高性能，有效的读取（一个坏了，可以去另一个读）
 

3.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。

• 可靠性能高，允许坏一块盘，不影响所有数据。

解释：RAID 5 最少需要3块磁盘组成，两块磁盘为数据的存储，一块磁盘为校验数据，数据存储的盘的数据读写和RAID 1（分布式存储）是一样的，但是有校验机制，所以写的速度相对RAID 0较差一点，读取的速度很高。任何一个磁盘数据丢失或损坏，都不会导致整个数据丢失，因为有校验机制的盘会通过其它没有损坏的盘计算出损坏的盘内容数据。
 

4.raid 6

• N（N>=4）块盘组成阵列，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用的算法，及时两块磁盘同时失效，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

5.raid 1+0 

• 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块同时读取
• 性能高，可靠性高

解释：RAID 1+0 阵列，先两块硬盘做RAID 1,然后再将两个RAID 1做成RAID 0，相当于既有备份功能又能提高读取速度。写入要往4块盘进行写入，写入较慢，读取从多块磁盘读取，效率很高。且还有备份机制。

三.RAID对比

raid0  

读  提高

写  提高

最少几块盘：1块没有效果，有效果最少2块及以上

是否备份：  没有备份效果

实际利用率： 100%

raid1

读  提高

写  降低

最少  2块盘   一定要是2的倍数

实际利用率 50%

是否备份  有备份

最多可以坏   1块

raid5

读  提高

写  降低

最少  3+

是否备份  有备份

最多可以坏  1块

利用率  n-1

raid 1+0

读 写 提高

备份有

最少 4+ 偶数

利用率  50%

最多可以坏 2块  不能同一个raid1组里的，有三分之一的概率掉数据

四.配置RAID 0  案列 

准备工作

关闭防火墙和防护，加两块盘

1.检查是否安装mdadm软件包

2.进行分区

按照以下步骤对/dev/sdb和 /dev/sdc 进行创建一个分区

3.创建raid 0 设备

4.查看raid信息

查看raid信息有两种方法

一种：mdadm  -D 要查看的设备

一种：cat   /proc/mdstat

查看raid设备

5.格式化和挂载

6.模拟故障测试验证

raid0 损坏一个会导致整个磁盘阵列无法使用

五.配置RAID 1 案列

概念：RAID 1前面了解到主要是起到备份作用，且制作的盘数必须是偶数，下面演示以两块盘进行制作RAID1。

1、检查安装包、进行分区

按照配置RAID 0时，配置硬盘的分区，以及将分区id改为fd模式。

2、创建RAID 1设备

3、查看RAID 1信息

4、格式化和挂载

格式化：mkfs.xfs /dev/md1

挂载：mount /dev/md1 /data

5、故障模拟测试

在解挂载模式下进行测试

六.配置RAID 5 案列

概要：前面了解到，制作raid5，至少需要3块硬盘，但是生产环境中使用4块硬盘的较多，下面介绍使用4块硬盘进行制作RAID 5

1、分区

将4块盘安装上述RAID 0的方法进行分区，每分区给5G大小，id设置为fd

2、创建RAID5设备

3、查看RAID5信息

如果要时实查看可以用命令：watch -n1 (表示1秒刷新一次)

4、格式化以及挂载

格式化：mkfs.xfs /dev/md5

挂载：mount /dev/md5 /data

5、故障模拟测试

七.配置RAID 10 案列

概要：配置RAID10，前面了解最少需要4块盘进行配置，这边就拿4块盘进行制作，先将两块只作为RAID1，再将两个RAID 1作为RAID0。还有一种方法是直接将4块盘制作为RAID10

1、分区

根据配置RAID0一样配置4块硬盘的分区，每个分区大小5G，且id改为fd模式

步骤参考上述RAID0

2、制作RAID 10的方法

2.1 第一种制作RAID10方法

格式：mdadm -Cv /dev/md10 -l10 -n4 /dev/sd[b-e]1

2.2 第二种制作RAID 10的方法

3、格式化和挂载

4、模拟故障

模拟md1组中的sdb1故障

md1组中的sdb1无法正常使用

将模拟损坏的分区删除

重新添加损坏的分区