Linux 之 RAID 磁盘阵列

最新推荐文章于 2024-10-12 07:46:51 发布
原创 最新推荐文章于 2024-10-12 07:46:51 发布 · 646 阅读 · 6 ·
CC 4.0 BY-SA版权
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。

本文深入介绍了RAID技术，包括常见的RAID级别如RAID0、RAID1、RAID5等的特点与优缺点，并提供了在Linux环境下搭建RAID5的具体步骤。

目录

参考链接：这篇讲解很不错，推荐看一看

一、RAID 磁盘阵列

1.1 RAID 磁盘阵列介绍

 RAID 是 Redundant Array of Independent Disks 的缩写， 简称 独立冗余磁盘阵列。主要就是将磁盘资源集中进行管理，详细介绍如下：

  • 是把多块独立的物理硬盘 按照不同的方式组合起来 形成一个硬盘组（逻辑上还是一块硬盘），从而 提供比单个硬盘更高的存储性能 还能 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 ： RAID 0，RAID 1，RAID 5，RAID 6，RAID 1+0、0+1 等。

1.2 常用的RAID级别

1.2.1 RAID 0（条带化存储）

介绍：

 RAID 0 是将 N块硬盘并行组合成一个新的逻辑盘；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（备份）功能；

 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；所以，RAID 0 不能应用于数据安全性要求高的场合；

优点：

  • 因为是把连续的数据分散（striping）到多个磁盘上存取，所以 拥有所有 RAID级别中最高的 读写效率。
  • 系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求，所以传输速率很快；
  • 利用率是100%；

缺点：

  • 没有备份功能，可靠性差，当一个硬盘的数据丢失时，会影响所有的数据。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

1.2.2 RAID 1 (镜像存储)

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，所以需要偶数个磁盘。（在一块硬盘上写，在另一块硬盘上备份）。
  • 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 提高了读的性能；
  • 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。

在这里插入图片描述

1.2.3 RAID 5 磁盘列阵

介绍：

  • 由 N 块盘组成的磁盘阵列（N>=3)，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；
  • 需写一份校验数据，浪费一块硬盘
  • N 块盘可以同时读写，读性能很高；但由于 有校验机制的问题，写性能相对不高。
  • 磁盘利用率：( N-1) / N
  • 将校验数据分摊给所有硬盘，可靠性高，允许坏1块盘，不影响所有数据。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

优点：

  • 存储性能、数据安全 和 存储成本兼顾的存储解决方案。RAID 5 对比 RAID 1 的备份方式，RAID 5 备份的不是数据本身，而是把数据和相对应的校验数据分别存储到组成 RAID 5 的各个磁盘上，所以 当 RAID 5 的一个磁盘数据发生损坏后，可以利用剩下的数据和相对应的校验数据去恢复被损坏的数据，可靠性高。

缺点：

  • 因为校验机制问题，导致写的性能相对不高；

1.2.4 RAID 6 磁盘列阵

介绍：

  • 由 N 块盘组成的磁盘阵列（N>=4)
  • 磁盘利用率： (N-2) / N
  • 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。
  • 需写两份校验数据，浪费两块硬盘

在这里插入图片描述

1.2.5 RAID 1+0（先做镜像，再做条带）

介绍：

  • 由 N 块盘组成的磁盘阵列（偶数，N>=4)，N 块盘两两镜像后，再组合成一个 RAID 0
  • 磁盘利用率：N/2
  • N/2 块盘同时写入，N块盘同时读取，性能高，可靠性高
    在这里插入图片描述

优点：RAID 1+0是存储性能和数据安全兼顾的方案。它在提供与 RAID 1一样的数据安全保障的同时，也提供了与RAID 0近似的存储性能。

缺点：由于 RAID 1+0 也通过数据的100%备份提供数据安全保障，因此 RAID 0+1的磁盘空间利用率与RAID1相同，存储成本高。

1.2.6 RAID 0+1（先做条带，再做镜像，不常用）

  • 读写性能与 RAID 1+0 相同
  • 安全性低于 RAID 1+0，所以一般不用该方式
    在这里插入图片描述

1.3 各个RAID级别的对比

RAID 0 : 安全性能高，没有冗余能力，可靠性能差;

RAID 1 : 磁盘数量大于等于2（偶数），读性能高，写的性能一般，安全系数高，允许一块硬盘坏掉；

RAID 5 : 磁盘数量大于等于3，要写入一块硬盘用于冗余校验数据，读性能较快，写性能较慢；

RAID 6 : 磁盘数量大于等于4，要写入两块硬盘用于冗余校验数据，写性能比5差；

RAID 10 : 先创1，再创0，磁盘数量大于等于4（偶数），每个1中可以各毁坏一个；

RAID级别硬盘数量磁盘利用率是否有校验保护能力读写性能
RAID 0N100%无无单个硬盘的N倍（最好）
RAID 1N（偶数）50%无允许一个设备故障读和单个硬盘无分别，写则需写两对存储设备
RAID 5N >=3(N-1) / N有允许一个设备故障读和RAID 0近似，写＜单个硬盘
RAID 6N >=4(N-2) / N有允许两个设备故障读写都近似与 RAID 5，写入＜RAID 5
RAID 10N >=4（偶数）50%无允许两个基组中各坏一个读=RAID 0，写=RAID 1

二、操作练习

2.1 步骤

 以 RAID 5 为例，创建软RAID磁盘阵列步骤：

 使用到 mdadm 命令。


1、检查是否已安装mdadm软件包
rpm -q mdadm
如未安装执行 yum install -y mdadm 进行安装

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

n → p → 回车 → 回车 → t → fd → w

3、创建RAID设备

#创建RAID5，md0 为磁盘阵列的名字
mdadm -C -v /dev/md0 [-a yes] -l5 -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
-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表示创建RAID5,l10代表RAID10
-n:                      指定使用几块硬盘创建RAID， n3表示使用3块硬盘创建RAID
-n3 /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(热备份，支持热插拔的)
/dev/sde1:               指定用作于备用的磁盘

#查看创建RAID磁盘进度详细信息
cat /proc/mdstat        查看创建RAID的进度（实时的查看一次，不能自动刷新）   
或者        
mdadm -D /dev/md0  
    
#用watch命令来每隔一段时间定时刷新/proc/mdstat 的输出
watch -n 5 'cat /proc/mdstat'  #每隔5秒执行一次 cat /proc/mdstat 命令，用户定时刷新并输出命令结果

#查看磁盘是否已做 RAID
mdadm -E /dev/sd[b-e]1

4、创建并挂载文件系统
#临时挂载
mkfs -t xfs /dev/md0
mkdir /myraid
mount /dev/md0 /myraid
df -Th

#自动挂载
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 --detail --scan >> /etc/mdadm.conf

 mdadm 命令其它常用选项：

-f:指定设备故障
-r:移除设备
-a:添加设备
-S:停止RAID
-A:启动RAID

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1
mdadm /dev/md0 -r /dev/sdbl
mdadm /dev/md0 -a /dev/sde1

#不添加配置文件的停止后启动不了
echo 'DEVICE /dev/sdc1 /dev/sdb1 /dev/sdd1' > /etc/mdadm.conf
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

2.2 Linux 中创建软 RAID 5 实操

操作前准备：

 先添加四块硬盘，每个硬盘5G，前三个做 RAID 5，一个用来做备份。执行 fdsik -l 查看硬盘已经添加进来了，分别是 /dev/sdb、 /dev/sdc、 /dev/sdd、 /dev/sde。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
 执行 rpm -q mdadm 发现也已经安装了。

2.2.1 步骤一：进行磁盘分区，设置分区类型为 fd

 执行四次命令进行分区，fdisk /dev/sd[b-e]， n → p → 回车 → 回车 → t → fd → w 。fd 表示分区类型为 fd Linux raid 自动检测。
在这里插入图片描述

2.2.2 步骤二：创建、查看 RAID设备

 执行命令 mdadm -Cv /dev/md0 -l5 -n3 /dev/sd[b-d]1 -x1 /dev/sde1 创建 RAID 5，/dev/sdb1、/dev/sdc1、/dev/sdd1 做主设备，/dev/sde1 做备用。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
 或者用命令 mdadm -D /dev/md0，查看：
在这里插入图片描述
 或者用检查磁盘是否已做RAID：mdadm -E /dev/sdb1。

2.2.3 步骤三：创建并挂载文件系统

 可以用 mount 临时挂载，和在 /etc/fstab 中永久挂载，为了方便我使用mount 临时挂载。
在这里插入图片描述
 因为我用了 -n3 使用了三块磁盘共15G 去创建 RAID 5，磁盘利用率是 (N-1) / N 即 2/3 * 15 = 10G，所以挂载后的容量为 10G。

步骤四：模拟故障，实现故障恢复

 执行命令： mdadm /dev/md0 -f /dev/sdc1 使用 RAID 5 方式创建的 /dev/md0 磁盘阵列中的 /dev/sdc1 磁盘故障，再执行命令 mdadm -D /dev/md0 查看阵列信息，发现 sde1 已顶替 sdc1。
在这里插入图片描述
 faulty 有错误的
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

步骤五：创建 /etc/mdadm.conf 配置文件

 创建 /etc/mdadm.conf 配置文件，为了方便的管理软RAID的配置，比如启动、停止。如果不创建该配置文件，执行完 -S 停止后，-A 执行会失败。

echo 标准输出
> 重定向输出，有就覆盖，没有就新建文件
>> 重定向追加 有就追加，没有就新建文件

echo 'DEVICE /dev/sdc1 /dev/sdb1 /dev/sdd1 /dev/sde1' > /etc/mdadm.conf
#如果文件存在，则覆盖原文件中的内容；如果不存在，则创建文件，将内容输入进去

mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf
#如果文件存在，则在文件最后行追加内容；如果不存在，则创建文件，将内容输入进去

在这里插入图片描述
添加、移除 磁盘设备；停止、启动 RAID 设备

  -r 移除RAID中的磁盘设备、 -a 添加磁盘设备。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
  -S 停止RAID、 -A 启动RAID

 注意：停止前 RAID 要先进行解挂载，因为磁盘在使用过程中无法被停止。

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
#前提是解挂的设备名 已经写入到  /etc/mdadm.conf 配置文件中了。

在这里插入图片描述

2.3 附加题 1+0

 如果要做 RAID 1+0，先做镜像（1）再做条带（0）。即先做两个 RAID 1（共四个硬盘）出来，再做一个 RAID 0 。

#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 /dev/sd[de]1

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

三、阵列卡

阵列卡：

  • 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
  • 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 (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；
  • 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。
printf()输出默认是右对齐！！！
weixin_51275821的博客
11-12 2858
不要误认为当对 printf()不进行格式控制时，是左对齐。此时根本谈不上对齐格式！！
printf（）的左对齐和右对齐 —— C语言
m0_58761900的博客
04-16 8072
c语言左对齐与右对齐
C语言printf(““)左对齐与右对齐问题
CPanMirai的博客
01-13 6586
以int类型为例，在%和d中点加入宽度即可。
C语言printf左对齐和右对齐
Peppa Pig
05-25 2万+
1.左对齐方式1 printf("%d\n",101010); 默认打印格式为左对齐； 方式2 printf("%-10d\n",101010); 在打印数字宽度前面加一个“-”。 说明：数字宽度为10，如果要打印的位数小于10，则在后面补足空格；如果要打印的位数大于10，则打印所有的数字，不会截断。 2.右对齐 printf("%10d",101010); 在%和d之间加上数字宽度，就可以右对齐。 说明：数字宽度为10，如果要打印的位数小于10，左边补足空格；如果要打印的位数.
C语言输出格式的左对齐和右对齐
weixin_62375044的博客
06-07 6820
二、浮点数的对齐方式。
关于printf输出之左对齐与右对齐
前端_叶发发のBlog~~~
08-29 2万+
1.左对齐 printf(“%d\n”,101010); 默认为左对齐。 printf(“%-10d\n”,101010); “-”表示左对齐，在数字宽度前面加上“-”号即可。 说明：数字宽度为10，如果要打印的位数小于10，则在后面补足空格；如果要打印的位数大于10，则打印所有的数字，不会截断。 2.右对齐 printf(“%10d”,101010); 在%和d之间加上数字宽度...
C语言printf("")左对齐和右对齐
热门推荐
Do
07-10 21万+
1.左对齐 printf("%d\n,101010");默认打印格式为左对齐； printf("%-10d\n",101010);在数字宽度前面加一个“-”。 2.右对齐 printf("%10d\n",101010);在%和d之间加上数字宽度，就可以右对齐。
C语言printf对齐输出方式
chengzhilong94的博客
02-07 6万+
在编程调试时，通常将log信息输出到文件中，此时需要注意输出对齐方式 C语言中，常见的有两种方式可以实现其输出字符串或数字对齐输出 制表符\t 制表符\t输出的时候，会移动输出光标，实现对齐效果。因此可以在输出的对应位置，增加\t来实现对齐。但有个缺点：要求每行相同列输出占用空间差别不可以太大。（若输出的是数字信息，可以直接将log信息copy到excel表格中，能很好地统计数字数值信息） 加入
C——printf输出的左对齐和右对齐
Williamcsj的博客
12-25 1777
C——printf输出的左对齐和右对齐
C语言printf的左对齐和右对齐，%+d的输出
Wawcbz的博客
08-18 1万+
C语言printf的左对齐和右对齐，%+d的输出
c语言printf的左对齐和右对齐
cosmos2015的博客
06-01 1万+
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { printf("%10dOK\n", 8888); //右对齐。数字宽度为10，若不足10，在左边补足空格 printf("%-10dOK\n", 8888); //左对齐。数字宽度为10，若不足10，在右边补足空格 return 0;...
【c语言和c++的不同-输出篇】保留小数、输出宽度、左对齐、右对齐（简略版）
归忆_AC的博客
10-17 4182
setprecision()单用的话是确定输出位数，它和setw()不同在于，若宽度设置小于变量的宽度，setw()会无效，而setprecision()会截取，如4和5所示；若宽度设置大于变量的宽度，setprecisition()会无效，如2和6所示。再另外多举几个例子吧，%-12.3d表示，将整数int类型变量按宽度12位、保留3位小数，左对齐输；字符char类型对应的是%c，整数int类型对应的是%d，单精度浮点数float类型对应的是%f，为15位，则是%15lf，如2所示。
C语言输出左对齐右对齐，补位
weirdo_coder的博客
10-07 4万+
%d  十进制有符号整数    %u  十进制无符号整数    %f  浮点数    %s  字符串    %c  单个字符    %p  指针的值    %e  指数形式的浮点数    %x, %X  无符号以十六进制表示的整数    %0  无符号以八进制表示的整数    %g  自动选择合适的表示法      1.左对齐 方式1 printf("%d\n",101010); 默认打...
C输出的左对齐和右对齐
king9666的博客
02-07 2882
输出的左对齐和右对齐 默认右对齐 #include <stdio.h> int main() { printf("%10d\n", 1234); //右对齐。数字宽度为10，若不足10，在左边补足空格 printf("%-10d\n", 1234); //左对齐。数字宽度为10，若不足10，在右边补足空格 return 0; } ...
C语言printf左对齐和右对齐以及占位
m0_49337600的博客
11-25 2万+
C语言printf格式化输出左对齐和右对齐以及占位 printf 格式化输出 %d 十进制有符号整数 %u 十进制无符号整数 %f 浮点数 %s 字符串 %c 单个字符 %p 指针的值 %e 指数形式的浮点数 %x, %X 无符号以十六进制表示的整数 %0 无符号以八进制表示的整数 %g 自动选择合适的表示法 一些字符的作用 /n 换行 /f 清屏并换页 /r 回车 /t Tab符 /xhh
C语言中的两种输出对齐方式
qq_39605374的博客
10-16 6649
通过使用左对齐和右对齐，我们可以根据需要控制输出结果在屏幕上的对齐方式。在上面的代码中，“%-10s"表示输出一个字符串，并保证输出字段的宽度为10个字符，左对齐显示。”%-5d"表示输出一个整数，并保证输出字段的宽度为5个字符，左对齐显示。在C语言中，输出对齐是指控制输出结果在屏幕上的对齐方式。在上面的代码中，“%10s"表示输出一个字符串，并保证输出字段的宽度为10个字符，右对齐显示。”%5d"表示输出一个整数，并保证输出字段的宽度为5个字符，右对齐显示。如果有任何疑问，请随时提问。
从零开始学习嵌入式----C语言printf(“ “)左对齐与右对齐问题
D1557329860的博客
07-07 1085
回顾复习C语言学习内容，证实printf(" ")函数数值输出现象，希望能够帮助到大家，有不妥之处，请批评指正！
如何使用printf实现整齐美观的输出？
极客代码
10-12 2700
通过上述示例，可以看出通过合理使用printf的格式控制符，可以实现整齐美观的输出效果。具体来说，可以使用宽度、对齐方式、填充字符、精度等来控制文本的布局，同时结合 ANSI 转义序列来增强视觉效果。希望这些示例能帮助你在实际项目中更好地使用printf来实现整洁美观的输出。无论是进行数据分析、日志记录还是简单的命令行应用程序，这些技巧都将让你的输出更加专业和美观。
C语言中的位左对齐与右对齐
最新发布
11-25
在C语言里，位左对齐和右对齐一般在格式化输出时会用到，主要用于控制数据在输出时的位置。以下是相关介绍： ### 整型数据的左对齐与右对齐 通过`printf`函数实现整型数据的左对齐和右对齐。右对齐是默认方式，在格式说明符`%`和`d`之间添加数字来规定输出宽度，若数字位数小于规定宽度，会在左边补空格；左对齐则需在数字前加`-`号，若数字位数小于规定宽度，会在右边补空格。 示例代码如下： ```c #include <stdio.h> int main() { // 右对齐。数字宽度为10，若不足10，在左边补足空格 printf("%10d\n", 1234); // 左对齐。数字宽度为10，若不足10，在右边补足空格 printf("%-10d\n", 1234); return 0; } ``` ### 不同输出长度的情况 当规定的输出宽度和数字实际位数不同时，有不同的处理方式。若规定宽度小于数字实际位数，会完整输出数字；若规定宽度大于数字实际位数，右对齐在左边补空格，左对齐在右边补空格。 示例代码如下： ```c #include <stdio.h> int main() { // -5是左对齐，输出长度为5。5是右对齐，输出长度为5 printf("%-5d %5d\n", 455, 455); printf("%-5d %5d\n", -123, -123); // 规定宽度小于实际位数，完整输出数字 printf("%-5d %5d\n", 987654, 987654); return 0; } ``` ### 其他数据类型的对齐 除整型外，其他数据类型也能实现左对齐和右对齐。例如浮点数（`%f`）、字符串（`%s`）等，方法和整型一致。 示例代码如下： ```c #include <stdio.h> int main() { // 右对齐浮点数，宽度为10 printf("%10f\n", 3.14); // 左对齐浮点数，宽度为10 printf("%-10f\n", 3.14); // 右对齐字符串，宽度为10 printf("%10s\n", "hello"); // 左对齐字符串，宽度为10 printf("%-10s\n", "hello"); return 0; } ```
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
表情包 代码片
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值