linux磁盘阵列及RAID配置
一、RAID磁盘阵列介绍
1.是Redundant Array of Independent Disks的缩写，中文简称为独立冗余磁盘阵列
2.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
3.组成磁盘阵列的不同方式称为RAID级别(RAID Levels)
4.常用的RAID级别：RAID 0，RAID 1，RAID 5，RAID 6，RAID 1+0 等
1.1 RAID 0（条带化存储）
1.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
2.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
3.RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合
1.2 RAID 1（镜像存储）
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
2.当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据,因此RAID1可以提高读取性能
3.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
1.3 RAID 5
1.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
2.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
3.(N-1) /N磁盘利用率
4.可靠性高，允许坏1块盘，不影响所有数据
1.4 RAID 6
1.N（N≥4）块盘组成阵列，(N-2) /N磁盘利用率
2.与RAID 5相比，RAID 6增加了第二个独立的奇偶校验信息块
3.两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
4.相对于RAID 5有更大的"写损失" ，因此写性能较差
1.5 RAID 1+0（先镜像，后条带）
1.N (偶数，N≥4)块盘两两镜像后，再组合成一个RAID
2.N/2磁盘利用率
3.N/2块盘同时写入，N块盘同时读取
4.性能高，可靠性高
1.6 RAID 0+1（先条带，后镜像）
1.读写性能与RAID 10相同
2.安全性低于RAID 10
1.7 各个RAID级别间的区别
| RAID级别 | 硬盘数量 | 磁盘利用率 | 是否有校验 | 保护能力 | 写性能 |
|---|---|---|---|---|---|
| RAID 0 | N | N | 无 | 无 | 单个硬盘的N倍 |
| RAID 1 | N(偶数) | N/2 | 无 | 允许一个设备故障 | 需写两队存储设备，互为主备 |
| RAID 5 | N>=3 | (N-1)/N | 有 | 允许一个设备故障 | 需写计算校验 |
| RAID 6 | N>=4 | (N-2)/N | 有 | 允许两个设备故障 | 需双重写计算校验 |
| RAID 10 | N>=4(偶数) | N/2 | 无 | 允许两个基组中各坏一个 | N/2块盘同时写入 |
二、创建RAID：mdadm
2.1 格式
mdadm -C -v /dev/md0 [-a yes] -l5 -n3 /dev/sd[bcd]1 -x1 /dev/sde1
| 选项 | 说明 |
|---|---|
| -C | 表示新建 |
| -v | 显示新建过程中的详细信息 |
| /dev/md0 | 创建RAID 5的名称 |
| -a yes | –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RAID 5 |
| -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 | 指定使用者三块磁盘分区去创建RAID |
| -x | 指定使用几块硬盘作为热备用盘 |
| /dev/sde1 | 指定用于备用的磁盘 |
2.2 实现故障恢复
| 命令 | 说明 |
|---|---|
| mdadm /dev/md0 -f /dv/sdb1 | 模拟 /dv/sdb1 故障 |
| mdadm -D /dev/md0 | 查看发现 sde1 已经顶替故障的 sdb1 |
2.3 创建配置文件/etc/mdadm.conf
1.echo 'DEVICE /dev/sdc1 /dev/sdbl /dev/sdd1' > /etc/mdadm. conf
注：>:重定向输出符号,有覆盖功能
2.mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf
注：>>重定向输出符号，但有追加的功能，不能覆盖
2.4 其他常用选项
| 选项 | 说明 |
|---|---|
| -r | 移除设备 |
| -a | 添加设备 |
| -S | 停止设备 |
| -A | 启动设备 |
三、具体建立软RAID 5
1.检查mdadm安装包
2.使用fdisk工具把新添加的四块硬盘划分出主分区sdb1、sdc1、 sdd1、sde1，并且把分区"类型的ID标记写改为"fd"
这边教大家一个快速创建分区类型的方法
3.创建RAID 5设备
mdadm -Cv /dev/md0 -l5 -n3 /dev/sd[bcd]1 -x1 /dev/sde1
4.查看此时状态，我们也可以用四种方法来查看状态
1）watch -n 5 'cat /proc/mdstat'---命令来自动刷新安装状态（5代表每隔5s刷新一次）
2）cat /proc/mdstat ---直接查看安装状态
3）**mdadm -E /dev/sd[b-e]1 ---检查磁盘是否已做RAID
4）mdadm -D /dev/md0 **---查看状态
5.格式化并挂载
mkfs.xfs /dev/md0 ---格式化
mount /dev/md0 /opt ---挂载
这边我们可以看到4块硬盘总共80G合成RAID 5的容量是40G，因为一块用作校验数据，一块用作备用，相当于容量只有N/2
6.模拟故障恢复，因为有备用存在
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1 ---让sdb1故障，会自动重新恢复
mdadm -D /dev/md0 ---查看进度
7.移除和添加硬盘设备
移除：mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb1
添加：mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb1
8.创建/etc/mdadm.conf配置文件，方便管理软RAID的配置
1）echo 'DEVICE /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1'> /etc/mdadm.conf
2）mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf
9.停止和启动设备（先配置文件，否则开机会失败）
停止：mdadm -S /dev/md0
启动：mdadm -As /dev/md0，-s指查找配置文件中信息
四、具体建立软RAID 1+0
1.检查mdadm安装包
2.2.使用fdisk工具把新添加的四块硬盘划分出主分区sdb1、sdc1、 sdd1、sde1，并且把分区"类型的ID标记写改为"fd
3.创建RAID 1+0设备
4.查看状态
五、阵列卡
5.1 介绍
1.阵列卡是用来实现RAID功能的板卡
2.RAID卡一般分为硬RAID卡和软RAID卡两种
3.通过硬件来实现RAID功能的就是硬RAID，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
4.不同的RAID卡支持的RAID功能不同 例如支持RAID0、RAID1、RAID5、RAID10等
5.RAID卡两个重要功能：可以达到单个磁盘驱动器的几倍，几十倍甚至上百倍速率； 可以提供容错能力
6.RAID卡的接口类型 IDE接口、SCSI接口、SATA接口和SAS接口（IDE和SCSI不常用）
5.2 陈列卡缓存
1.缓存（Cache）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，再由缓存和外边数据总线交换数据
2.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，大缓存能够大幅度的提高数据命中率从而提高RAID卡整体性能
3.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
