Linux系统管理——服务器RAID及配置实战

一、RAID介绍

RAID 是 Redundent Array of Inexpensive Disks 的缩写，直译为 ：“廉价冗余磁盘阵列”，也简称为“磁盘阵列”。后来 RAID 中的字母I被改作了 Independent，RAID 就成了“独立冗余磁盘阵列”，但这只是名称的变化，实质性的内容并没有改变。可以把RAID理解成一种使用磁盘驱动器的方法，它将一组磁盘驱动器用某种逻辑方式联系起来，作为逻辑上的一个磁盘驱动器来使用。

RAID 的优点

1. 传输速率高。在部分 RAID 模式中，可以让很多磁盘驱动器同时传输数据，而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器，所以使用 RAID 可以达到单个的磁盘驱动器几倍的速率。因为 CPU 的速度增长很快，而磁盘驱动器的数据传输速率无法大幅提高，所以需要有一种方案解决二者之间的矛盾。
2. 更高的安全性。相较于普通磁盘驱动器很多 RAID 模式都提供了多种数据修复功能，当 RAID 中的某一磁盘驱动器出现严重故障无法使用时，可以通过 RAID 中的其他磁盘驱动器来恢复此驱动器中的数据，而普通磁盘驱动器无法实现，这是使用RAID的第二个原因。
   RAID 的分类
   RAID 0，无冗余无校验的磁盘阵列。数据同时分布在各个磁盘上，没有容错能力，读写速度在 RAID 中最快，但因为任何一个磁盘损坏都会使整个 RAID 系统失效，所以安全系数反倒比单个的磁盘还要低。一般用在对数据安全要求不高，但对速度要求很高的场合，如：大型游戏、图形图像编辑等。此种 RAID 模式至少需要 2 个磁盘，而更多的磁盘则能提供更高效的数据传输。

二、RAID 级别介绍

随着 RAID 技术经过不断的发展，现已有 RAID 0 到 RAID 6 七种基本的 RAID级别，同时还有 RAID 0 和 RAID 1 的组合形式，称为 RAID10。其中的级别并不代表技术的高低，而 RAID 2 和 RAID 4 基本上不再使用了，RAID 3 则是由于实现起来太复杂也很少使用。目前这些常用的 RAID 级别 Linux 内核都能够支持，本节就以 Linux 2.6 的内核为例，在 Linux 2.6 内核中的软 RAID 可支持一下级别 ：RAID 0、RAID 1、RAID 4、RAID 5 以及 RAID 6 等。Linux 2.6 的内核除支持以上几种 RAID 级别外，还可支持 LINEAR （线性模式）的软 RAID 线性模式是将两个或更多的磁盘组合到一个物理设备中，磁盘不必具有相同的大小，在写入 RAID 设备时会首先填满磁盘 A ，然后是磁盘 B ，以此类推。

• RAID 0

也称为条带模式 （striped），即把连续的数据分散到多个磁盘上存取,如图所示。当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。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽,显著提高磁盘整体存取性能。因为读取和写入是在设备上并行完成的,读取和写入性能将会增加,这通常是运行 RAID 0 的主要原因。但 RAID 0 没有数据冗余,如果驱动器出现故障,那么将无法恢复任何数据。

• RAID 1
  RAID 1 又称为镜像（Mirroring），一个具有全冗余的模式,如图所示。RAID 1可以用于两个或 2XN 个磁盘,并使用 0 块或更多的备用磁盘,每次写数据时会同时写入镜像盘。这种阵列可靠性很高,但其有效容量减小到总容量的一半,同时这些磁盘的大小应该相等,否则总容量只具有最小磁盘的大小。

• RAID 5
  RAID 5，无独立校验盘的奇偶校验磁盘阵列。同样采用奇偶校验来检查错误，但没有独立的校验盘，而是使用了一种特殊的算法，可以计算出任何一个带区校验块的存放位置。这样就可以确保任何对校验块进行的读写操作都会在所有的 RAID 磁盘中进行均衡，既提高了系统可靠性也消除了产生瓶颈的可能，对大小数据量的读写都有很好的性能。为了能跨越数组里的所有磁盘来写入数据及校验码信息，RAID 5 设定最少需要三个磁盘，因此在这种情况下，会有 1/3 的磁盘容量会被备份校验码占用而无法使用，当有四个磁盘时，则需要 1/4 的容量作为备份，才能让最坏情况的发生率降到最低。当磁盘的数目增多时，每个磁盘上被备份校验码占用的磁盘容量就会降低，但是磁盘故障的风险率也同时增加了，一但同时有两个磁盘故障，则无法进行数据恢复。

• RAID 6

RAID 6 是在 RAID 5 基础上扩展而来的。与 RAID 5 一样,数据和校验码都是被分成数据块然后分别存储到磁盘阵列的各个硬盘上。只是 RAID 6 中增加一块校验磁盘,用于备份分布在各个磁盘上的校验码,如图所示,这样 RAID 6 磁盘阵列就允许两个磁盘同时出现故障,所以 RAID 6 的磁盘阵列最少需要四块硬盘

• 扩展
  
  三、阵列卡介绍 （raid 卡）

阵列卡就是用来实现 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零组件构成的。
不同的 RAID 卡支持的 RAID 功能不同,例如支持 RAID 0 、RAID 1 、 RAID 5 、RAID 6 、RAID 10 等
RAID 卡的接口类型: IDE 接口、SCSI 接口、SATA 接口和 SAS 接口
陈列卡的缓存:
缓存是 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
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,大缓存能够大幅度地提高数据命中率从而提高 RAID 卡整体性能
不同的 RAID 卡出厂时配置的内存容量不同,一般为几兆到数百兆容量不等。

四、配置软件 RAID

1、所需软件：mdadm，若未安装，centos6.5-DVD1 光盘中有 rpm 安装包

2、mdadm 命令

①作用:实现软件RAD,跟随不同选项作用不同

②格式选项参数

③常用选项 :

• -C 或 --create ：创建一个新的软 RAID ，后面接 raid 设备的名称。例如，/dev/md0，/dev/md1等。
• -A 或 --assemble ：加载一个已存在的阵列,后面跟阵列以及设备的名称
• -S 或 --stop ：停止指定的 RAID 设备。
• -D 或 --detail ：输出指定 RAID 设备的详细信息。
• -s 或 --scan ：扫描配置文件或 /proc/mdstat 文件来搜索软 RAID 的配置信息,该参数不能单独使用,只能配置其它参数才能使用。
• -l 或 --level ：设置 RAID 的级别,例如设置 “–level=5” 则表示创建阵列的级别是 RAID 5 。
• -n 或 --raid-devices ：指定阵列中活动磁盘的数目。
• -x ：指定阵列中备用磁盘数
• -G 或 --grow ：改变在用阵列的大小或形态。
• -v 或 --verbose ：显示细节

示例：在虚拟机中，新增四块 20G 的新硬盘，将其配置为软件 RAID 5

1、新增四块 20 G 的新硬盘

2、将四块硬盘分别分区，全部大小都分为一个区，并改为 ID 为 “fd”

3、创建RAID 5，命名为 “md5”

4、格式化，挂载于 /kwy 目录下，并设置为开机自动挂载
保存并退出

5、手动创建 RAID 配置文件 /etc/mdadm。conf

6、模拟/dev/sdb1 硬盘损坏，将其拔出后在插入

8、删除软 raid/dev/md5 设备

扩展：
配置软件 RAID mdadm 命令

作用：实现软件 RAID，跟随不同选项作用不同

格式：mdadm [选项] 参数

常用选项

• -C或—create:创建一个新的软 RAID,后面接 raid 设备名称。例如：/dev/md0, /dev/md1等

• -A或—assemble：加载一个已存在的阵列，后面跟阵列以及设备的名称

• -S或—stop：停止指定的 RAID 设备

• -D 或—detall：输出指定 RAID 设备的详细信息

• -s 或 –scan ：扫描配置文件或/proc/mdstat 文件来搜索软 RAID的配置信息，该参数不能单独使用，只能配置其他参数才能使用

• -l 或—level：设置 RAID 的级别，例如设置 “—level=5”则表示创建阵列的级别是RAID5

• -n或—raid-devices：指定阵列中活动磁盘的数目

• -x：指定阵列中备用磁盘数

• -G或-grown：改变再用阵列的大小或形态

• -v 或—verbose：显示细节

• -r 或—remove ：删除RAID 中的某个磁盘

• -a或—add ：向RAID中添加磁盘