RAID磁盘阵列

RAID磁盘阵列

目录

 RAID磁盘阵列

简单介绍

RAID磁盘阵列介绍

RAID表

RAID 中主要有三个关键概念和技术:

RAID 0 磁盘阵列介绍

RAID1磁盘阵列介绍

RAID5磁盘阵列介绍

RAID 6磁盘阵列介绍

阵列卡介绍

阵列卡的缓存

阵列卡接口介绍

创建软RAID磁盘阵列步骤

软Raid--mdadm命令

总结

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 RAID磁盘阵列 简单介绍

服务器硬件详解

RAID磁盘阵列详解

阵列卡介绍与真机配置

构建软RAID磁盘阵列

RAID磁盘阵列介绍

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

RAIDO，RAID1,RAID5,RAID6 , RAID1+0 等

RAID条带(strip）

把连续的数据分割成相同大小的数据块，把每段数据分别写入到阵列中的不同磁盘上的方法。

简单的说，条带是一种将多个磁盘驱动器合并为一个卷的方法。许多情况下，这是通过硬件控制器来完成的

RAID表

RAID级别

硬盘数量

硬盘利用率

是否有校验

保护能力

写性能

RAID0

N

N

无

无

单个硬盘的N倍

RAID1

N(偶数)

N/2.

无

1个设备故障

需写两对存储设备，互为主备

RAID5

N>=3

(N-1)/N

有

1个设备故障

需写计算校验

RAID6

N>=4

(N-2)/N

有

2个设备故障

需双重写计算校验

RAID10

N>=4(偶数)

N/2

无

允许2个基组中各坏一个

N/2块 盘同时写入

RAID 中主要有三个关键概念和技术:

镜像（ Mirroring )、数据条带（Data stripping）数据校验( Data parity ) 。

镜像:

将数据复制到多个磁盘，一方面可以提高可靠性，另一方面可并发从两个或多个副本读取数据来提高读性能。显而易见，镜像的写性能要稍低，确保数据正确地写到多个磁盘需要更多的时间消耗。

数据条带:

将数据分片保存在多个不同的磁盘，多个数据分片共同组成一个完整数据副本，这与镜像的多个副本是不同的，它通常用于性能考虑。

数据条带具有更高的并发粒度，当访问数据时，可以同时对位于不同磁盘上数据进行读写 *** 作，从而获得非常可观的 I/O 性能提升

数据校验:

利用冗余数据进行数据错误检测和修复，冗余数据通常采用海明码、异或 *** 作等算法来计算获得。

利用校验功能，可以很大程度上提高磁盘阵列的可靠性、鲁棒性（稳定性，健壮）和容错能力。不过，数据校验需要从多处读取数据并进行计算和对比，会影响系统性能。

不同等级的 RAID采用一个或多个以上的三种技术，来获得不同的数据可靠性、可用性和I/o性能。至于设计何种 RAID(甚至新的等级或类型）或采用何种模式的RAID，需要在深入理解系统需求的前提下进行合理选择，综合评估可靠性、性能和成本来进行折中的选择

RAID 0 磁盘阵列介绍

        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

RAID 0 特点：

1、最少需要两块磁盘，

2、数据条带分布式，没有冗余，

3、效率 性能最佳（不存储镜像、校验信息）不

4、不能应用于数据安全性要求高的场合。

RAID1磁盘阵列介绍

        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

        RAID1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

RAID 1 特点：

1、最少两块磁盘

2、提供数据冗余,安全性能好

3、写性能较慢，读取性较快

RAID5磁盘阵列介绍

        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

        可靠性高，允许坏1块盘，不影响所有

RAID 5 特点：

1、最少3块磁盘

2、数据条带分布式，以奇偶校验做冗余，需要花费大量时间

3、适合多读少写的环境，是性能与数据冗余的折中方案

RAID 6磁盘阵列介绍

        N(N>=4)块盘组成阵列,(N-2)/N磁盘利用率

        与RAID 5相比，RAID6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

RAID 6 特点：

1、最少4块磁盘，

2、数据条带分布式，两块奇偶校验做冗余，需要花费大量时间，浪费资源

3、比 5 的写环境更差，性能与数据冗余的较高方案

RAID1+0磁盘阵列介绍

        N(偶数，N>=4)块盘两两镜像后，再组合成一个RAID O

oN/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

RAID 10 特点

1、最少4块磁盘

2、先按RAID 0 分成两组，再分别对两组按RAID 1方式镜像

3、兼顾冗余（提供镜像存储）和性能（数据条带形分布）

4、在实际应用中较为常用

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RAIDO、RAID1、RAID5、RAID10等

RAID卡的接口类型

lDE接口、SCSI接口、SATA接口和SAS接口

阵列卡的缓存

缓存(Cache)是RAID卡与处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

阵列卡接口介绍

IDE接口

IDE的英文全称为“Integrated Drive

Electronics”，即“电子集成驱动器”，它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器

        IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展,性能也不断的提高，特点是价格低廉、兼容性强√IDE口属于并行接口

SCSI接口

        SCSI的英文全称为“Small Computer SystemInterface”(小型计算机系统接口)，是同IDE完全不同的接口，IDE接口是普通PC的标准接口，而sCSI并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术

SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及支持热插拔等优点，但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端和高档工作站中上

SATA接口

        使用SATA ( Serial ATA)口的硬盘又叫串口硬盘，由于采用串行方式传输数据而知名

Serial ATA 2.0的数据传输率将达到30OMB/s，最终SATA将实现60OMB/s的最高数据传输率

SAS接口

        SAS是新—代的SCSI技术，和现在流行的SerialATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度

SAS的接口技术可以向下兼容SATA

创建软RAID磁盘阵列步骤

1、检查是否己安装mdadm软件包rpm -qmdadm

yum install -y mdadm

建立4块硬盘20G，扫描：for i in /sys/class/scsi_host/host*/scan;do echo "- - -" >> $i ;done  2.

2、使用fdisk -l将新磁盘设备分配4块硬盘 fdisk /dev/sdb、sdc、sdd、sde划分出主分区sdb1、 sdc1、sdd1、sde1.把分区类型的ID标记号改为"fd""

3、创建RAID设备#创建RAID5

mdadm -C -v /dev/md0 [-a yes] -l5 -n3 /devlsd [bed]1 -x1 ldev/sde1

[root@ky17 zxc]# ls /dev/md* 、格式化：mkfs.xfs /dev/md5

临时挂载

cat /proc/mdstat  查看磁盘

mdadm -D /dev/md5  查看详细信息

永久挂载，把UUID 复制到vim etc/fstab （要挂载的复制） 双引号不要 i插入 esc退出  ：wq 保存

cd /myraid5/ 进入到myraid5

 cp -r /etc/ ./  任意复制一份文件 然后删除它 再用下面的方法恢复

例子:cd etc/ 、ls 、rm -rf  yum  

mdadm /dev/md5 -f /dev/sdb1  演示故障-f

mdadm -D /dev/md5  查看sdb1 有没有停止

 

 

cat /proc/mdstat   查看进度

到md5 的etc cat yum.conf 查看数据有没有恢复

-C:表示新建;

-v :显示创建过程中的详细信息。/ dev /mdo:创建RAID5的名称。

-ayes:--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RA工D。

/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/ sdei:指定用作于备用的磁盘

#创建RAID10(先做镜象,再做条带)

#创建RAID10(先做镜象，再做条带)

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

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

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

#查看RA工D磁盘详细信息

cat lproc/mdstat #还能查看创建RAID的进度

或者 mdadm -D / dev/mdo

#用watch命令来每隔-一段时间刷新/proc/mdstat的输出

watch -n 10 ‘cat /proc/mdstat ’

#检查磁盘是否EL做RAID.   mdadm -E /dev/sd[b-e]1

1. 创建并挂载文件系统

mkfs -t xfs /dev/imd0  格式化

mkdir /myraid

mount /dev/md0 /myraid/

df -Th

cp /etc/fstab/etc/fstab. bak

永久挂载

vim /etc/fstab

/dev/md0/myraid     xfs   defaults    0 0  

或者UUID

RAID 阵列管理及设备恢复

扫描查看磁盘阵列信息

5、实现故障恢复

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1 #模拟/dev/sab1故障

mdadm -D /dev/md0    #查看发现sde1己顶替sdb1

6、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/sdc1 /dev/sdb1 /dev/sdd1 /dev/sde1' > letc/mdadm. conf

mdadm命令其它常用选项

-r:移除设备

-a:添加设备

-f mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1

-s:停止RAID

-A:启动RAID

mdadm /dev/md0 -f /dev/ sdb1

mdadm /dev/md0 -r /dev/ sdb1

mdadm /dev/md0 -a /dev/ sde1

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

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

umount/dev/md0

mdadm -s / dev/md0

mdadm -As /dev/md0

-s:指查找/etc/mdadm. conf文件中的配置信息

软Raid--mdadm命令

-C：等同于 create，表示创建

-v：显示创建过程中的信息；

/dev/md0：创建 RAID5 的名称；

-a：--auto，表示通知 mdadm 是否创建设备文件，并分配一个未使用的次设备号， 后面跟 yes 代表如果有什么设备文件没有存在的话就自动创建；

-n：指定使用几块硬盘创建 RAID，n4 表示使用 4 块硬盘创建 RAID；

-l：指定 RAID 的级别，l5 表示创建 RAID5；

/dev/sd[bcde]1：指定四块磁盘分区。查看 RAID5 创建结果。

-x 指明备份盘的个数

rpm -qa mdadm

fdisk -l | grep '/dev'

RAID0 实验   创建两块盘

mdadm -Cv /dev/md0 -n2 -l0 /dev/sd[b,c]1

mdadm -D /dev/md0

mkfs.xfs /dev/md0

mkdir /opt/md0

mount /dev/md0 /opt/md0

RAID1 实验 创建三块盘 备一块

mdadm -Cv /dev/md1 -n2 -l1 /dev/sdd1 /dev/sde1 -x1 /dev/sdf1

mkfs.xfs /dev/md1

mkdir /opt/md1

mount /dev/md1 /opt/md1

添加故障

mdadm -f /dev/md1 /dev/sde1

RAID5 实验 创建四块盘 备一块

mdadm -Cv /dev/md5 -n3 -l5 /dev/sd[b-d]1 -x1 /dev/sde1 #使用 mdadm 命令创建 RAID5

mkfs.xfs /dev/md5

mkdir /opt/md5

mount /dev/md5 /opt/md5  # 添加挂载

创建测试文件

touch /opt/md5/test{1..66}.txt

mdadm -f /dev/md5 /dev/sdb1  #添加故障

cat /proc/mdstat #查看过程信息

mdadm -D  #查看信息

小结

RAID有哪几个级别? 0 1 5 6 1+0

Linux下如何创建软件RAID ? mdadm -c -n -x1 /dev/sda1

总结

RAID提供比单个硬盘具有更高的存储性能和提供数据备份技术

常用的RAID级别

RAIDO、RAID1、RAID5、RAID6、RAID1+0等

阵列卡及缓存

软RAID磁盘阵列构建方法