一文詳解RAID技術(shù)

RAID 定義

RAID（Redundant Array of Independent Disks）即獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列，RAID技術(shù)將多個(gè)單獨(dú)的物理硬盤(pán)以不同的方式組合成一個(gè)邏輯硬盤(pán)，從而提高硬盤(pán)的讀寫(xiě)性能和數(shù)據(jù)安全性。

根據(jù)不同的組合方式可以分為不同的RAID級(jí)別：

同時(shí)采用兩種不同的RAID方式還能組合成新的RAID級(jí)別：

RAID 0

定義：

RAID 0既沒(méi)有容錯(cuò)設(shè)計(jì)的條帶硬盤(pán)陣列（(Striped Disk Array without Fault Tolerance），以條帶形式將RAID組的數(shù)據(jù)均勻分布在各個(gè)硬盤(pán)中

優(yōu)點(diǎn)：

極高的讀寫(xiě)效率

速度快，由于不存在校驗(yàn)，所以不占用CPU資源

部署簡(jiǎn)單

缺點(diǎn)：

無(wú)冗余，通常和其他RAID級(jí)別混合使用

不適合用于關(guān)鍵數(shù)據(jù)

最小硬盤(pán)數(shù)：2

RAID 1

定義：

RAID 1又稱(chēng)鏡像（Mirror），數(shù)據(jù)同時(shí)一致寫(xiě)道主硬盤(pán)和鏡像硬盤(pán)

優(yōu)點(diǎn)：

提供過(guò)了很高的數(shù)據(jù)安全性和可用性

100%的數(shù)據(jù)冗余

設(shè)計(jì)、使用簡(jiǎn)單

不做校驗(yàn)計(jì)算，CPU占用資源少

缺點(diǎn)：

空間利用率只有1/2

相對(duì)于單個(gè)硬盤(pán)，無(wú)法提高寫(xiě)能力

RAID 5

定義：

RAID 5與RAID 3機(jī)制類(lèi)似，但校驗(yàn)數(shù)據(jù)均勻分布在各數(shù)據(jù)硬盤(pán)上，RAID成員硬盤(pán)上同時(shí)保存數(shù)據(jù)和校驗(yàn)信息，數(shù)據(jù)塊和對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)信息不存在不同硬盤(pán)上。RAID 5是最長(zhǎng)用的RAID方式之一。

優(yōu)點(diǎn)：

高讀取速率，中等寫(xiě)速率

提供一定程度的數(shù)據(jù)安全

缺點(diǎn)：

RAID組里單塊硬盤(pán)的故障，會(huì)導(dǎo)致其他硬盤(pán)讀寫(xiě)性能大幅下降

最小硬盤(pán)數(shù)：3

常用RAID比較

常用RAID選擇

RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全保障，但保障程度要比RAID1低而磁盤(pán)空間利用率要比RAID1高。

RAID 5具有和RAID 0相近似的數(shù)據(jù)讀取速度，只是多了一個(gè)奇偶校驗(yàn)信息，寫(xiě)入數(shù)據(jù)的速度比對(duì)單個(gè)磁盤(pán)進(jìn)行寫(xiě)入操作稍慢。同時(shí)由于多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)奇偶校驗(yàn)信息，RAID 5的磁盤(pán)空間利用率要比RAID 1高，存儲(chǔ)成本相對(duì)較低。

熱備盤(pán)

1. 熱備：Hot Spare

定義：當(dāng)冗余的RAID組中某個(gè)硬盤(pán)失效時(shí)，在不干擾當(dāng)前RAID系統(tǒng)的正常使用的情況下，用RAID系統(tǒng)中另外一個(gè)正常的備用硬盤(pán)自動(dòng)頂替失效硬盤(pán)，及時(shí)保證RAID系統(tǒng)的冗余性。

全局式：備用硬盤(pán)為系統(tǒng)中所有的冗余RAID組共享

專(zhuān)用式：備用硬盤(pán)為系統(tǒng)中某一組冗余RAID組專(zhuān)用

可用容量由(N -1) * 單塊硬盤(pán)容量降為(N -2) * 單塊硬盤(pán)容量（以Raid5為例）

2. 熱插拔：Hot Swap

定義：在不影響系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，用正常的硬盤(pán)物理替換RAID系統(tǒng)中失效硬盤(pán)

關(guān)鍵在于熱插拔時(shí)電子器件的保護(hù)機(jī)制

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

在服務(wù)器上添加4塊硬盤(pán)，實(shí)現(xiàn)使用RAID 5級(jí)別將4塊盤(pán)組成磁盤(pán)陣列

實(shí)驗(yàn)命令

lsblk
mdadm -Cv /dev/md0 -n 4 -l 10 /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde /dev/sdf  
# 設(shè)置RAID實(shí)例
mdadm -Q /dev/md0 
# 查看它是否是一個(gè)md設(shè)備；它是否是一個(gè)md陣列的組件。顯示有關(guān)所發(fā)現(xiàn)內(nèi)容的信息。
mdadm -D /dev/md0
mkfs.ext4 /dev/md0 
# 分配文件系統(tǒng)
mkdir /Raid
mount /dev/md0 /Raid/ 
# 掛載
df -h

使用/dev/sd{b,c,d,e}創(chuàng)建RAID5磁盤(pán)陣列

mdadm -Cv /dev/md0 -n 3 -l 5 -a yes -x 1 /dev/sd{b,c,d,e}
# -C：創(chuàng)建 /dev/md0 的磁盤(pán)陣列
# -v：顯示過(guò)程
# -n：使用的磁盤(pán)數(shù)量（小于等于實(shí)際的磁盤(pán)數(shù)量）
# -l：--level；使用的RAID級(jí)別
# -a：自動(dòng)為其創(chuàng)建設(shè)備文件
# -x：指定空閑盤(pán)（熱備磁盤(pán)）個(gè)數(shù)，空閑盤(pán)（熱備磁盤(pán)）能在工作盤(pán)損壞后自動(dòng)頂替
# 注意 n+x 等于實(shí)際使用的物理磁盤(pán)數(shù)量
mdadm -D /dev/md0 
# -D：查看創(chuàng)建RAID的信息

模擬RAID中磁盤(pán)損壞

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb
# 模擬 /dev/md0 中的 /dev/sdb 磁盤(pán)損壞
# 觀察RAID陣列的情況

格式化+掛載

mkfs.[想要的系統(tǒng)格式] /dev/md0
# 可以直接通過(guò)mkfs對(duì)RAID陣列進(jìn)行格式化
mount /dev/md0 /mnt/md0
# 將其掛載到 /mnt/md0 上
df -Th
# 查看掛載情況
# 可以寫(xiě)入 /etc/fstab 中，開(kāi)機(jī)自動(dòng)掛載；注意使用 mount -a 檢查

刪除磁盤(pán)陣列

注意數(shù)據(jù)的備份

umount /mnt/md0 /dev/md0
# 首先對(duì)其進(jìn)行卸載操作
mdadm -s /dev/md0
mdadm -r /dev/md0
# -s：停止指定RAID運(yùn)行
# -r：刪除指定RAID陣列
# 此時(shí)數(shù)據(jù)依舊保存在磁盤(pán)中。

以下是一些常用的 Linux 磁盤(pán)相關(guān)命令：

df：顯示磁盤(pán)使用情況。可以使用 "df -h" 命令以人類(lèi)可讀的格式查看。

du：顯示文件或目錄的磁盤(pán)使用情況?？梢允褂?"du -h" 命令以人類(lèi)可讀的格式查看。

fdisk：磁盤(pán)分區(qū)工具，用于創(chuàng)建、刪除和修改磁盤(pán)分區(qū)表。

mkfs：用于創(chuàng)建文件系統(tǒng)。mkfs 后需要加上文件系統(tǒng)類(lèi)型（如 ext4、ntfs 等）和設(shè)備名稱(chēng)（如 /dev/sda1）。

mount：將一個(gè)文件系統(tǒng)掛載到指定的掛載點(diǎn)上。

umount：卸載已經(jīng)掛載的文件系統(tǒng)。

lsblk：以樹(shù)形結(jié)構(gòu)查看塊設(shè)備的信息，包括磁盤(pán)、分區(qū)和掛載點(diǎn)等。

blkid：顯示塊設(shè)備的 UUID 和文件系統(tǒng)類(lèi)型。

badblocks：檢查并標(biāo)記壞塊。

smartctl：用于讀取磁盤(pán)的 SMART 信息，從而判斷磁盤(pán)的健康狀態(tài)。

鏈接：https://www.cnblogs.com/Anzi-0524/p/17402693.html