Linux CentOS7 基础:RAID 磁盘阵列的原理

本文详细介绍了企业级RAID磁盘阵列的概念、关键技术及常见类型,包括RAID 0、1、5、6、10和50的特性、优缺点及应用场景,对比了不同RAID级别的空间利用率和容错能力。

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企业级 RAID

磁盘阵列:

磁盘阵列是由很多块独立的磁盘,组合成一个容量巨大的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。

RAID常见的类型:

RAID类型最低磁盘个数空间利用率优缺点
级别说明
RAID 0条带卷2+100%读写速度快,不容错
RAID 1镜像卷250%读写速度一般,容错
RAID 5带奇偶校验的条带卷3+(n-1)/n读写速度快,容错,允许坏一块盘
RAID 6带奇偶校验的条带卷,双校验4+(n-2)/n读写速度快,容错,允许坏两块盘
RAID 10RAID1的安全+RAID0的高速450%读写速度快,容错
RAID 50RAID5的安全+RAID0的高速6(n-2)/n读写速度快,容错

RAID 的基本思想:

把好几块硬盘通过一定组合方式组合起来,成为一个新的硬盘阵列组,从而使它能够达到高性能硬盘的要求。

关键技术:

镜像:数据的安全性

chunk 条带:数据的并发性

校验:数据安全

RAID 的优点:

RAID 0:

特点:磁盘利用率达到100%,任何一块磁盘的损坏将损坏全部数据。

RAID 1:

原理:把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上。

特点:磁盘利用率为50%。

RAID 5:

奇偶校验信息的作用:当 RAID 5的一个磁盘数据发生损坏后,利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息可以恢复被损坏的数据。

RAID 10:

原理:将镜像和条带进行两级组合,第一级是 RAID1 镜像树,第二级是 RAID 0。

方案对比:

RAID硬盘失效的处理方法:

热备:当冗余的 RAID 组中某个硬盘失效时,在不干扰当前 RAID 系统的正常使用的情况下,用 RAID 系统中另外一个正常的备用硬盘自动顶替失效硬盘,及时保证 RAID 系统的冗余性。

热插拔:在不影响系统正常运转的情况下,用正常的物理硬盘替换 RAID 系统中失效硬盘。

### 如何在 CentOS 7 上配置和管理磁盘阵列 RAID #### 准备工作 为了创建 RAID 阵列,在服务器上至少需要两块硬盘。如果计划构建更复杂的 RAID 类型(如 RAID 5 或者 RAID 6),则可能需要更多数量的硬盘来满足这些级别的需求[^1]。 #### 安装必要的软件包 确保安装了 `mdadm` 工具,这是 Linux 下管理和监控 MD (Multiple Devices) 设备的主要工具之一。可以通过 yum 命令来进行安装: ```bash yum install mdadm -y ``` #### 创建 RAID 阵列 假设现在有四块相同大小的新未分区硬盘 `/dev/sd[b,c,d,e]` 可用于建立 RAID 5 阵列。执行如下命令以创建一个新的 RAID 5 卷并将其命名为 /dev/md0: ```bash mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=5 --raid-devices=4 /dev/sd[b,c,d,e] ``` 这条命令指定了要创建的是 RAID 5 (`--level=5`) 并且参与此阵列的设备数目为四个(`--raid-devices=4`). 接着列出所有参加到这个新阵列里的物理磁盘路径名作为参数传递给命令[^2]. #### 初始化文件系统 一旦成功建立了 RAID 阵列,则需初始化其上的文件系统以便能够被操作系统识别和访问。这里选择 ext4 文件系统为例说明: ```bash mkfs.ext4 /dev/md0 ``` #### 挂载 RAID 阵列 最后一步就是把刚刚格式化的 RAID 卷挂载至某个目录下方便后续使用: ```bash mkdir /mnt/raid5 && mount /dev/md0 /mnt/raid5/ ``` 这会将新建好的 RAID 5 卷挂载到了系统的 `/mnt/raid5` 路径之下[^3]. #### 自动加载 RAID 阵列 为了让系统重启之后仍然能自动重新组装并挂载 RAID 卷,还需要编辑 `/etc/fstab` 文件加入相应的条目,并保存好当前状态的信息供下次启动时读取: 记录现有 RAID 的配置详情: ```bash mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf ``` 向 fstab 添加一行让系统开机自启时自动挂载: ```bash echo '/dev/md0 /mnt/raid5 ext4 defaults,nofail,x-systemd.device-timeout=0 0 2' | sudo tee -a /etc/fstab ``` 通过上述步骤就可以完成在 CentOS 7 系统之上设置基本的 RAID 5 磁盘阵列的过程.
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