DAID磁盘阵列

Redundant Array of Independent Disks，独立冗余磁盘阵列

（RAID 将一组硬盘连结起来，组成一个阵列，以避免单个硬盘损坏而带来的数据损失,同时亦提供了比单个硬盘高的可用性及容错性）

RAID磁盘阵列介绍

RAID 0（条带卷）

• 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
• 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
• RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合

RAID 1（镜像卷）

• 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
• 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可以提高读取性能
• 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

RAID 2（海明校验）

RAID 3（异或校验）

RAID 4（和5一样校验）

RAID 5（校验卷：奇偶校验）

• 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
• 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
• (N-1)/N磁盘利用率
• 可靠性高，允许坏1块盘，不影响所有数据

RAID 6（也和5一样校验）

• (N>=4)块盘组成阵列，(N-2)/N磁盘利用率
• 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

RAID 1+0（RAID 0和RAID1的结合）

• N(偶数，N>=4)块盘两两镜像后，再组合成一个RAID 0
• N/2磁盘利用率
• N/2块盘同时写入，N块盘同时读取
• 性能高，可靠性高

RAID 5+0

RAID 6+0

阵列卡介绍

IDE接口、SCSI接口、SATA接口、SAS接口

        IDE接口

                IDE 的英文全称为“Integrated Drive Electronics”，即“电子集成驱动器”，它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体"集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少

        SCSI接口

                SCSl的英文全称为“Smal Computer System Interface”(小型计算机系统接口)，是同 IDE 完全不同的接口，IDE 接口是普通 PC 的标准接口，而 SCSI并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术

        SATA接口

                使用 SATA(SerialATA)口的硬盘又叫串口硬盘，是目前 PC 硬盘的主流

        SAS接口

                SAS 是新一代的 SCSI技术,和现在流行的 SeriaIATA(SATA)硬盘相同,都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等

        阵列卡缓存

                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。它是 RAID 卡电路板上的一块存储芯片，与硬盘盘片相比，具有极快的存取速度，实际上就是相对低速的硬盘盘片与相对高速的外部设备(例如内存)之间的缓冲器

                Write Through 和 Write Back 是阵列卡缓存的两种使用方式,也称为透写和回写。WriteThrough 也是 RAID 阵列卡的默认模式。当选用 wite through 方式时，系统的写磁盘操作并不利用阵列卡的 Cache，而是直接与磁盘进行数据的交互。而write Back 方式则利用阵列 Cache 作为系统与磁盘间的二传手，系统先将数据交给 Cache,然后再由 Cache 将数据传给磁盘

构建软RAID磁盘阵列

        1、构建磁盘阵列

                (1)安装mdadm工具，若系统内未安装 mdadm 工具，可使用 RPM 或 YUM 方式安装

[root@localhost ~]# yum -y install mdadm

                 (2)安装mdadm工具，若系统内未安装 mdadm 工具，可使用 RPM 或 YUM 方式安装

                                为 Linux 服务器添加 4块 SCSI 硬盘。使用 fdisk 工具各划分出一块 2GB 的分区，依次为/dev/sdb1、/dev/sdc1、/dev/sdd1、/dev/sde1，将分区的类型 ID 均更改为 fd 

[root@localhost ~]# fdisk -l     //查看已添加的4块硬盘
[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb   //创建分区
[root@localhost ~]# fdisk - | grep '/dev'   //创建完分区后查看分区结果

                 (3)创建RAID设备

                                使用 mdadm 命令创建 RAID，执行以下命令即可创建名称为 md0 的 RAID5

[root@localhost ~]# mdadm -Cv /dev/md0 -a yes -n4 -15 /dev/sd[bcde]1

-C:等同于 create，表示新建
-V:显示创建过程中的信息
/dev/md0:创建 RAID5 的名称
-a:--auto，表示通知 mdadm 是否创建设备文件，并分配一个未使用的次设备号，后面跟yes代表如果有什么设备文件没有存在的话就自动创建
-n:指定使用几块硬盘创建 RAID，n4 表示使用 4块硬盘创建 RAID
-1:指定 RAID 的级别，15 表示创建 RAID5
/dev/sd[bcde]1:指定四块磁盘分区

[root@localhost ~]# cat /proc/mdstat  //查看RAID 5创建结果

                (4)创建并挂载文件系统

[root@localhost ~]# mkfs -t xfs /dev/md0   //将md0格式化
[root@localhost ~]# mkdir /raidme          //创建文件
[root@localhost ~]# mount /dev/md0 /raidme/    //挂载md0到raidme
[root@localhost ~]# df -hT     //查看挂载
[root@localhost ~]# cp /etc/fstab /etc/fstab.bak
[root@localhost ~]# vim /etc/fstab   //设置 RAID 磁盘开机自动挂载
/dev/md0   /raidme   xfs   defaults     0 0

2、RAID阵列管理及设备恢复

                （1）扫描查看磁盘阵列信息

[root@localhost ~]# mdadm -vDs

[root@localhost ~]# mdadm -vD /dev/md0
D:detail的缩写，打印一个或多个磁盘阵列的详细信息
V:对正在发生的事情显示更详细的信息
s:扫描/proc/mdstat 中的阵列设备列表

                （2）建立配置文件

                                为了方便日后启动/停止 RAID 阵列，可以创建一个配置文件来进行管理

[root@localhost ~]# mdadm -vDs> /etc/mdadm.conf
[root@localhost ~]# vim /etc/mdadm.conf

                （3）启动和停止进行测试

[root@localhost ~]# umount /dev/md0
[root@localhost ~# mdadm -S /dev/md0  //-S停止
[root@localhost ~]# mdadm -A /dev/md0  //-A激活

                （4）实现故障恢复

[root@localhost ~# mdadm /dev/md0 -f /dev/sde1   //模拟/dev/sde1 故障
[root@localhost ~l# cat /proc/mdstat

[root@localhost ~]# mdadm /dev/md0 -r /devlsde1  //移除损坏设备
[root@localhost ~# mdadm /dev/md0 -a /dev/sde1  //添加新磁盘阵列
[root@localhost ~l# cat /proc/mdstat