Linux RAID部署

Linux RAID部署

RAID镜像存储

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• 一、Linux RAID部署
  • 1. RAID简介
  • 2. RAID的优势及实现的方式
  • 3. RAID 级别的介绍
  • 4. RAID的实现方式
    • 4-1. 1. 软件实现方式
    • 4-2. 2. 硬件实现方式
  • 5. Linux 上实现软RAID的方式
    • 5-1. 1. mdadm命令

一、Linux RAID部署

1. RAID简介

RAID的出现最开始是由于scsi硬盘的兴起，当很多SCSI硬盘的出现的时候，之前的IDE的硬盘缺点开始展现，比如硬盘容易故障，速度较低等等。但是相对于SCSI硬盘来说，IDE的硬盘便宜，适合中小型用户大量使用。

于是伯克利大学的一个教授出版了一个专题: A Case for Reundundent Arrays of Inexpenive Disks RAID。随着RAID的技术的发展，以及RAID它扩展了单块硬盘的速度和安全方面的局限性，让RAID广泛流行，

2. RAID的优势及实现的方式

• 提高IO能力，磁盘并行读写；
• 提高耐用性，磁盘冗余来实现；
• 各种级别：多块硬盘组织在一起实现的工作方式有所不同；
• RAID的实现方式：
  1. 外接式磁盘阵列：通过扩展卡提供适配能力，扩展卡包含有独立的cpu和内存及BBU，当有数据存储的时候是先存储到内存在写入硬盘，所以BBU异常的重要，当数据写到一半关机或者停电了，BBU能够撑住将扩展卡内部内存的数据写入到硬盘。
  2. 内接式的RAID：主板集成RAID控制器
  3. Software RAID:依赖于操作系统，由内核的md模块提供模拟RAID控制器来进行冗余读写。

3. RAID 级别的介绍

1. RAID0,条带卷，strip，优势如下：

• 读写性能提升；
• 可用空间：N*min(s1,s2,......),N块硬盘的容量是，最小硬盘容量的N倍
• 无容错能力，且故障率因为硬盘数量的提升而加倍增大，因为这一个严重缺陷，导致基本上无人使用RAID0
• 最少磁盘数量为2，2+

2. RAID1，镜像卷，mirror，优势如下：

• 读性能提升，写的性能略有下降
• 可用空间：总的硬盘数的二分之一
• 带有容错能力
• 最少硬盘为2或者2的N倍

3. RAID3和RAID4很相似，都是有一块单独的硬盘用做校验盘，其余硬盘做为数据盘来做数据存储，优势是具有冗余能力，读有提升，写的话受限于校验盘计算，有所下降，而且校验盘压力较高，性能较差。
4. RAID5，RAID3和RAID4的升级版本，校验盘不局限于某块单独的硬盘，而是写数据和校验信息每块硬盘轮流写，这样把校验的压力均衡在了所有硬盘上，带来的优势有：

• 读写性能的提升
• 可用空间:(N-1)*min(s1,s2,......)
• 有容错能力：1块硬盘
• 最少磁盘数：3，3+

5. RAID6和R，RAID5类似，但是它包含有两块校验盘，具有更好的容错能力

• 读、写性能提升
• 可用空间：(N-2)*min(s1,s2,......)
• 有容错能力：2块硬盘
• 最少的磁盘数：4，4+

6. RAID10，先把硬盘两两分组，分别做成镜像卷，然后再做成条带化，这样既发挥了RAID0的优势性能大幅提升，又发挥了RAID1的优势，容错能力大幅提升，在每个镜像卷当中都可以损坏一块硬盘。

• 读、写性能提升
• 可用空间：N*min(s1,s2,......)/2
• 有容错能力：每个镜像卷当中都可以损坏一块硬盘
• 最少的磁盘数：4，4+

7. RAID01 先把硬盘平分为两组，每组硬盘再做成条带卷，和RAID10类似，但是容错方面比RAID10低很多，因为同一组镜像卷当中损坏的一块硬盘几率相对较低，而不同镜像组都坏一块硬盘的几率大很多，这就造成了RAID01的劣势。
   所以一般企业都是采用的RAID10级别来构建RAID。

4. RAID的实现方式

4-1. 1. 软件实现方式

centos上是采用内核中md模块(multi devices)

4-2. 2. 硬件实现方式

通过扩展卡提供适配能力，扩展卡包含有独立的cpu和内存及BBU，当有数据存储的时候是先存储到内存在写入硬盘，所以BBU异常的重要，当数据写到一半关机或者停电了，BBU能够撑住将扩展卡内部内存的数据写入到硬盘。

5. Linux 上实现软RAID的方式

5-1. 1. mdadm命令

mdadm支持的RAID级别有：LINEAR md devices, RAID0 (striping), RAID1 (mirroring), RAID4, RAID5, RAID6, RAID10, MULTIPATH, FAULTY, and CONTAINER；
语法格式：

mdadm [mode] <raiddevice> [options] <component-devices>

raiddevice: /dev/md#
component-devices:任意块设备
模式[mode]:

1. 创建：-C

• -n #:使用#个块设备来创建此RAID；
• -l #:指明要创建RAID的级别；
• -a {yes/no}:是否自动创建目标设备的RAID设备文件；
• -c CHUNK_SIZE:指明块大小；
• -x #:指明空闲盘(相对于热备盘)的个数；
• 例如创建一个10G可用空间的RAID5

[root@test01 ~]# cat /proc/mdstat
[root@test01 ~]# mdadm -C /dev/md0 -n 3 -a yes -l 5 -x 1 /dev/sdb{5..8}

2. 装配：-A
3. 监控：-F
4. 管理：-f,-r,-a,D
   例如：

• 查看RAID组的状态

[root@test01 ~]# mdadm -D /dev/md0

• 标记RAID组中的某块硬盘故障

[root@test01 ~]# mdadm -f /dev/md0 /dev/sdb8
mdadm: set /dev/sdb8 faulty in /dev/md0

• 移除故障硬盘

[root@test01 ~]# mdadm -r /dev/md0 /dev/sdb8
mdadm: hot removed /dev/sdb8 from /dev/md0

• 添加硬盘

[root@test01 ~]# mdadm -a /dev/md0 /dev/sdb8
mdadm: added /dev/sdb8
[root@test01 ~]# mdadm -D /dev/md0

5. 观察md的状态

[root@test01 ~]# cat /proc/mdstat 
持续观察
[root@test01 ~]# watch -n1 "cat /proc/mdstat"  

6. 如果需要删除md设备的话，必须先停止md设备

[root@test01 ~]# mdadm -S /dev/md0
mdadm: stopped /dev/md0