RAID 磁盘阵列与阵列卡

RAID 磁盘阵列与阵列卡

RAID磁盘阵列详解

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储存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

常用的RAID级别

RAID0,RAID1,RAID5,RAID6,RAID1+0等

RAID 0

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，并没有为数据地可靠性提供保证，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的特点

（1）最少需要两块磁盘

（2）数据条带分布式

（3）没有冗余，性能最佳（不存储镜像、校验信息）

（4）不能应用于对数据安全性要求高的场合

利用率100%

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

RAID 1的特点

（1）最少需要两块磁盘

（2）提供数据冗余（提供备份）

（3）性能好

利用率50%

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份校验数据，共N份数在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，不影响所有数据

RAID 5的特点

（1）最少3块磁盘

（2）数据条带形式分布

（3）以奇偶校验作冗余

（4）适合多读少写的情景，是性能与数据冗余最佳的折中方案

利用率（N-1）/N磁盘

RAID 6

N（N>=4）块盘组成阵列，（N-2）/N磁盘利用率

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

相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此写性能较差

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块盘同时读取

性能高，可靠性高

RAID 1+0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（数据条带形式分布）

（4）在实际应用中较为常用

RAID条带是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中主要有三个关键概念和技术：镜像、数据条带和数据校验

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力度，当访问数据时，可以同时对位于不同磁盘上数据进行读写操作，从而获得非常客观的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，冗余数据通常词用海明码、异或操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）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、性能和成本来进行分析的选择

阵列卡介绍与真机配置

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、SCSI接口、SATA接口和SAS接口

阵列卡的缓存

缓存是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，再由缓存和外部数据总线交换数据

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

RAID实验

创建软RAID磁盘阵列步骤:

1、检查是否已安装mdadm软件包

rpm -q mdadm

yum install -y mdadm

2、使用fdisk.工具将新磁盘设备/dev/ sdb、 /dev/sdc、 /dev/sdd、 /dev/sde划分出主分区sdb1、sdc1、 sdd1、 sde1， 并且

把分区类型的ID标记号改为"fd”

fdisk /dev/ sdb

fdisk /dev/ sdc

3、创建RAID设备

#创建RAID5

mdadm -C -V /dev/md0 [-a yes] -15 -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/md0: 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。

-1: 指定RAID 的级别，15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

#创建RAID10 (先做镜象，再做条带)

mdadm -C -v /dev/md0 -11 -n2 /dev/sd[bc]1

mdadm -C -v /dev/md1 -l1 -n2 /dev/sd[de]1

mdadm -C -v /dev/md10 -110 -n2 /dev/md0 /dev/md1

#查看RAID磁盘详细信息

cat /proc/mdstat          #还能查看创建RAID的进度

或者

mdadm -D /dev/md0

#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

4、创建并挂载文件系统

mkfs -t xfs /dev/imd0

mkdir /myraid

mount /dev/md0 /myraid/

df -Th

cp /etc/ fstab /etc/fstab.bak

vim /etc/fstab

/dev/md0             /myraid     xfs   defaults     0 0

5、实现故障恢复

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

mdadm -D /dev/md0   #查看发现sde1已顶替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' > /etc/mdadm.conf

mdadm命令其它常用选项

-r: 移除设备

-a:添加设备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' > /etc/mdadm. conf

[root@kgc ~]# mdadm --detail --scan >> /etc/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

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