RAID磁盘阵列

RAID磁盘阵列

简介：

    RAID是英文Redundant Array of Independent Disks的缩写，中文简称为独立冗余磁盘阵列。简单的说，RAID是一种把多块独立的硬盘（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。组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别（RAIDLevels）。数据备份的功能是在用户数据一旦发生损坏后，利用备份信息可以使损坏数据得以恢复，从而保障了用户数据的安全性。在用户看起来，组成的磁盘组就像是一个硬盘，用户可以对它进行分区，格式化等等。总之，对磁盘阵列的操作与单个硬盘一模一样。不同的是，磁盘阵列的存储速度要比单个硬盘高很多，而且可以提供自动数据备份。

RAID的级别介绍

・       RAID的级别很多，各级别有着各自的优缺点，用户可以根据不同的需求来选择合适的级别。

RAID-0需要至少两个硬盘，是没有任何保护的，它只是将两个或多个相同型号及容量的硬盘组合起来，而当系统提取数据时，它可以同时由所有硬盘（同一阵列里）读出数据，速度会比一个硬盘快得多。而亦因为它没有任何的数据保护，只要其中一只硬盘出事，所有数据便会被破坏。所以它通常应用在一些非重要资料上，如影像撷取。磁盘阵列的总容量为各个硬盘容量之和。它的优点是读写性能得到很大的提升，缺点是没有冗余。

图1

RAID-1这个级别由两个（只有两个）硬盘组成，亦可称为镜像（Mirroring）。每一个资料均会相同的写在两个硬盘上，镜像就是因为两个硬盘的内容将会一模一样，但对于系统来说都只会见到一个硬盘。当然，资料写入的时间可能会长一点，但读数据时，因为两个硬盘是可以同时读取资料的，所以性能得以提高。磁盘阵列的总容量为其中一块硬盘的容量。这种盘阵列可靠性很高，因此RAID1常用于对出错率要求极严的应用场合，如财政、金融等领域。它的优点是良好的读取性能和很好的数据冗余。它的缺点是很大的冗余附加开销和只限于两个磁盘。

                                   

图2

 

RAID-3是带有一个专门的校验盘的分条技术。数据被分布在多个磁盘上以提高读/写速度，并用一个专门的校验盘来存储校验信息，当一个成员盘故障时，控制器可以从校验盘重新恢复/生成丢失的数据。它要求至少3个盘，且其中一个为专职校验盘。当一个成员盘故障时，控制器可以从校验盘重新恢复/生成丢失的数据。RAID3让整个阵列的带宽可以充分利用，在要求大块数据顺序传送时较理想，如：图形、图象、科学计算等应用。其缺点是每次读写要牵动整个组，每次只能完成一次I/O，所以作为文件服务器共享时性能不好。因为提供奇偶校验的磁盘常成为瓶颈，所以在没有相应技术的情况下，如回写高速缓存技术，不常使用。如果组成磁盘阵列的硬盘相同，磁盘阵列的总容量为各个硬盘容量之和减去一块硬盘的容量。

RAID-5级别也是需要至少三个硬盘。数据分割跟RAID-3一样，但并不会有一个特定的硬盘将来储存校验值，所有数据及校验值都会分布在所有硬盘上。RAID-5消除了RAID-3在写数据上的瓶颈，可以提供高速数据读取并针对多用户模式（解决了争用校验盘的问题），所以RAID-5即适于大数据量的操作，也适于各种事务处理。它是一种快速，大容量和容错分布合理的磁盘阵列。RAID-5常使用缓冲技术来降低性能的不对称性。与RAID-3一样，如果组成磁盘阵列的硬盘相同，磁盘阵列的总容量也为各个硬盘容量之和减去一块硬盘的容量。RAID-5级以合理的价位提供了最佳的性能和数据安全性，因此目前它很受欢迎。

    所谓RAID5即分布式奇偶校验的独立磁盘结构。RAID5是实际商业应用环境中最为广泛的一种RAID level，毕竟计算机技术发展到今天，硬件的质量还是相对比较有保障和稳定的，RAID5最大特点是有一块硬盘冗余，做RAID5必须要3块以上的硬盘，其使用率是N-1的存储空间。其特点是将它的奇偶校验码存在于所有磁盘上，RAID5的读出效率很高，写入效率一般，块式的集体访问效率不错。因为奇偶校验码在不同的磁盘上，所以提高了可靠性，允许单个磁盘出错。RAID 5也是以数据的校验位来保证数据的安全，但它不是以单独硬盘来存放数据的校验位，而是将数据段的校验位交互存放于各个硬盘上。这样，任何一个硬盘损坏，都可以根据其它硬盘上的校验位来重建损坏的数据.

                   

图3

RAID 1+0 也被称为RAID 10标准，实际是将RAID 0和RAID 1标准结合的产物，在连续地以位或字节为单位分割数据并且并行读/写多个磁盘的同时，为每一块磁盘作磁盘镜像进行冗余。它的优点是同时拥有RAID 0的超凡速度和RAID 1的数据高可靠性，但是CPU占用率同样也更高，而且磁盘的利用率比较低。由于利用了RAID 0极高的读写效率和RAID 1较高的数据保护、恢复能力，使RAID 10成为了一种性价比较高的等级，目前几乎所有的RAID控制卡都支持这一等级。但是，RAID 10对存储容量的利用率和RAID 1一样低，只有50%。因此，RAID10即高可靠性与高效磁盘结构它是一个带区结构加一个镜象结构，可以达到既高效又高速的目的，RAID 10能提供比RAID 5更好的性能。这种新结构的可扩充性不好，这种解决方案被广泛应用，使用此方案比较昂贵。

 

图4

RAID 0+1，其数据存储方式如图所示：RAID 0+1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。

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

实验

实验目的：利用手头里的linux主机实现raid0 ，raid1，raid10等

 

 

 

查看系统信息

 

一、建立软阵列一般分为3个步骤

1、产生组成单元

 

说明：创建两个磁盘sda9，sda10，并将其格式化为fd格式。最后partprobe /dev/sda 意思的是让内核重读硬盘信息，不过我这里失败了，那就重启机器好了！

 

2、建立磁盘阵列

因为涉及到一个mdadm的软件，那就先介绍一下它咯。

mdadm

创建模式

选项：-C

专用选项：

-l 级别   0 ， 1 ，  5

-n 设备个数 

-a {yes|no} 自动为其创建设备文件

-c 指定数据块大小（chunk）

-x 指定空闲盘（热备磁盘）个数，空闲盘（热备磁盘）能在工作盘损坏后自动顶替

注意：创建阵列时，阵列所需磁盘数为-n参数和-x参数的个数和

#  mdadm -C     /dev/md0  -a yes  -l 0 -n 2   /dev/sda9    /dev/sda10

         

3、格式化，挂载

[root@yumsun ~]# mkfs -t ext4 /dev/md0

[root@yumsun ~]# mount /dev/md0 /mnt

至此，一个raid0就创建好并可以使用了。

[root@yumsun~]# cat /proc/mdstat

[root@yumsun~]# mdadm --detail /dev/md0

同理，raid1创建效果如下：

至于raid10  本是raid1 和raid0的重复制作，在此不再赘述！