RAID磁盤陣列與配置
一、RAID磁盤陣列詳解
1、RAID磁盤陣列概述
RAID是Redundant Array of Independent Disks的縮寫，中文簡稱為獨立冗余磁盤陣列
把多塊獨立的物理硬盤按不同的方式組合起來形成一個硬盤組（邏輯硬盤），從而提供比單個硬盤更高的存儲性能和提供數據備份技術
組成磁盤陣列的不同方式稱為RAID級別（RAID Levels）
常用的RAID級別有：RAID 0,RAID 1.RAID 5,RAID 6,RAID 1+0
| RAID級別 | 硬盤數量 | 磁盤利用率 | 是否有校驗 | 保護能力 | 讀寫性能 | 應用方面 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| RAID 0 | N | N | 無 | 無 | 最好，（因並行而提高） | 個人用戶 |
| RAID 1 | N（偶數） | N/2 | 無 | 允許一個設備故障 | 讀和單個磁盤無區別，寫則要寫兩邊 | 適用於存放重要數據，如服務器和數據庫存儲等領域 |
| RAID 5 | N≥3 | （N-1）/N | 有 | 允許一個設備故障 | 讀：RAID 5=RAID 0（相近似的數據讀取速度），寫：慢於對單個磁盤進行寫入（多了一個奇偶校驗信息的寫入） | 是一種存儲性能、數據安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案 |
| RAID 6 | N≥4 | （N-2）/N | 有 | 允許兩個設備故障 | 讀：同RAID 5，寫：慢於RAID 5，需要寫入兩個奇偶校驗信息 | 相較於RAID 5，有更強的安全性能 |
| RAID 10 | N≥4（偶數） | N/2 | 無 | 允許兩個機組中各壞一個 | 讀：RAID 10=RAID 0，寫：RAID 10=RAID 1 | 集合了RAID 0和RAID 1的優點，但是空間上由於使用鏡像，而不是類似RAID5的“奇偶校驗信息”，磁盤利用率益陽市50% |
2、RAID 0(條帶化存儲)
RAID 0連續以位或字節為單位分割數據，並行讀/寫於多個從磁盤上，因此具有很高的數據傳輸率，但它沒有數據冗余
RAID 0只是單純地提高性能，並沒有為數據的可靠性提供保證，而且其中一個磁盤失效將影響到所有數據
RAID 0不能應用於數據安全性要求高的場合
3、RAID 1（鏡像存儲）
通過磁盤數據鏡像實現數據冗余，在成對的獨立磁盤上產生互為備份的數據
當原始數據繁忙時，可直接從鏡像拷貝中讀取數據，因此RAID 1可以提高讀取性能
RAID 1是磁盤陣列中單位成本最高的，但提供了很高的數據安全性和可用性。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數據
4、RAID 5
N（N≥3）塊盤組成陣列，一份數據產生N-1個條帶，同時還有1分校驗數據，共N分數據在N塊盤上循環均衡存儲
N塊盤同時讀寫，讀性能很高，但由於有校驗機制的問題，寫性能相對不高
（N-1）/N磁盤利用率
可靠性高，允許壞一塊盤，不影響所有數據
5、RAID 6
N（N≥4）塊盤組成陣列，（N-2）/N磁盤利用率
與RAID 5相比，RAID增加了第二個獨立的奇偶校驗信息塊
兩個獨立的奇偶系統使用不同的算法，即使兩塊磁盤同時失效也不會影響數據的使用
相對於RAID 5有更大的“寫損失”，因此寫性能較差
6、RAID 1+0（先做鏡像，再做條帶）
N（偶數，N≥4）塊盤兩兩鏡像后，再組合成一個RAID 0
N/2磁盤利用率
N/2塊盤同時寫入，N塊盤同時讀取
性能高，可靠性高
7、RAID 0+1（先做條帶，再做鏡像）
讀寫性能與RAID 1+0相同
安全性能低於RAID 1+0
二、陣列卡
1、陣列卡介紹
陣列卡是用來實現RAID功能的板卡
通常是由I/0處理器、硬盤控制器、硬盤連接器和緩存等一系列組件構成的
不同的RAID卡支持的RAID功能不同，例如支持RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 10等
RAID卡的接口類型：IDE接口、SCSI接口、SATA接口和SAS接口
2、陣列卡的緩存
緩存（Cache）是RAID卡與外部總線交換數據的場所，RAID卡先將數據傳送到緩存，再由緩存和外邊數據總線交換數據
緩存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
不同的RAID卡出廠時配備的內存容量不同，一般為幾兆到數百兆容量不等
三、軟RAID磁盤陣列相關配置
1、創建軟RAID磁盤陣列步驟
（1）檢查是否已安裝mdadm軟件包
rpm -q mdadm
yum install -y mdadm
（2）使用fdisk工具將新磁盤設備/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd、/dev/sde划分出主分區sdb1、sdc1、sdd1、sde1，並且把分區類型的ID標記號改為"fd"
fdisk /dev/sdb
fdisk /dev/sdc
（3）創建RAID設備
創建RAID 5
mdadm -C -v /dev/md0 [-a yes] -15 -n3 /dev/sd[bcd]1 -x1 /dev/sde1
| 上述命令字段 | 說明 |
|---|---|
| -C | 表示新建 |
| -v | 顯示創建過程中的詳細信息 |
| /dev/md0 | 創建RAID 5的名稱 |
| -a yes | --auto，表示如果有什么設備文件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RAID 5 |
| -n | 指定使用幾塊硬盤做RAID，n3表示使用3塊硬盤創建RAID |
| /dev/sd[bcd]1 | |
| -x | 指定使用幾塊硬盤做RAID的熱備用盤，x1表示保留1塊空閑的因公安作備用 |
| /dev/sde1 | 指定用作於備用的磁盤 |
創建RAID 10（先做鏡像，再做條帶）
mdadm -Cv /dev/md0 -l1 n2 /dev/sd[bc]1
mdadm -Cv /dev/md1 -l1 n2 /dev/sd[de]1
madam -Cv /dev/md10 -l0 n2 /dev/md0 /dev/md1
2、查看RAID磁盤詳細信息
cat /proc/mdstat #還能查看創建RAID的進度
或
mdadm -D /dev/md0
也可用搭配watch -n命令來刷新進度情況，例如：
watch -n 10 'cat /proc/mdstat'
3、檢查磁盤是否已做RAID
mdadm -E /dev/sd[b-e]1
4、創建並掛載文件系統
mkfs -t xfs /dev/md0 #格式化，創建xfs文件系統
mkdir /myraid #創建掛載目錄
mount /dev/md0 /myraid/ #完成掛載
df -Th #查看掛載情況
cp /etc/fstab /etc/fstab.bak #備份配置文件
vim /etc/fastab #編輯配置文件
/dev/md0 /myraid xfs defaults 0 0 #添加自動掛載信息后保存重啟
5、實現故障恢復
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1 #模擬/ev/sdb1故障
mdadm -D /dev/md0 #查看發現sde1已頂替sdb1（sde1已做熱備份）
6、創建/etc/mdadm.conf配置文件
由於raid創建后沒有配置文件，對於raid的管理來說極為不便，因此為方便管理軟RAID，比如啟動、停止等，我們可以通過創建/etc/mdadm.conf配置文件來加快工作效率
echo 'DEVICE /dev/sdc1 /dev/sdb1 /dev/sdd1 /dev/sde1' > /etc/mdadm.conf
mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf
7、RAID開機自啟設置
為raid設置開機自啟，可進入rc.sysinit啟動腳本文件中加入命令mdadm -As /dev/md0后即可
8、mdadm命令其他常用選項
| 常用選項 | 說明 |
|---|---|
| -r | 移除設備 |
| -a | 添加設備 |
| -S | 停止RAID |
| -A | 啟動RAID |
| -f | 模擬故障 |
| -Q | 查看摘要信息 |
| -D | 查看詳細信息 |
| -s | 查找/etc/mdadm.conf文件中的配置信息 |
例如：
mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb1
mdadm -S /dev/md0
mdadm -As /dev/md0