RAID功能介紹及其使用

RAID功能介紹及其使用

獨立硬盤冗余陣列（RAID, Redundant Array of Independent Disks），舊稱廉價磁盤冗余陣列（Redundant Array of Inexpensive Disks），簡稱磁盤陣列。其基本思想就是把多個相對便宜的硬盤組合起來，成為一個硬盤陣列組，使性能達到甚至超過一個價格昂貴、容量巨大的硬盤。根據選擇的版本不同，RAID比單顆硬盤有以下一個或多個方面的好處：增強數據集成度，增強容錯功能，增加處理量或容量。另外，磁盤陣列對于電腦來說，看起來就像一個單獨的硬盤或邏輯存儲單元。分為RAID-0，RAID-1，RAID-1E，RAID-5，RAID-6，RAID-7，RAID-10，RAID-50，RAID-60。

簡單來說，RAID把多個硬盤組合成為一個邏輯扇區，因此，操作系統只會把它當作一個硬盤。RAID常被用在服務器電腦上，并且常使用完全相同的硬盤作為組合。由于硬盤價格的不斷下降與RAID功能更加有效地與主板集成，它也成為玩家的一個選擇，特別是需要大容量存儲空間的工作，如：視頻與音頻制作。

最初的RAID分成不同的檔次，每種檔次都有其理論上的優缺點，不同的檔次在兩個目標間獲取平衡，分別是增加數據可靠性以及增加存儲器（群）讀寫性能。這些年來，出現對于RAID觀念不同的應用。

RAID 5

RAID Level 5是一種儲存性能、數據安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。它使用的是Disk Striping（硬盤分區）技術。RAID 5至少需要三塊硬盤，RAID 5不是對存儲的數據進行備份，而是把數據和相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID5的各個磁盤上，并且奇偶校驗信息和相對應的數據分別存儲于不同的磁盤上。當RAID5的一個磁盤數據發生損壞后，可以利用剩下的數據和相應的奇偶校驗信息去恢復被損壞的數據。RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以為系統提供數據安全保障，但保障程度要比鏡像低而磁盤空間利用率要比鏡像高。RAID 5具有和RAID 0相近似的數據讀取速度，只是因為多了一個奇偶校驗信息，寫入數據的速度相對單獨寫入一塊硬盤的速度略慢，若使用“回寫緩存”可以讓性能改善不少。同時由于多個數據對應一個奇偶校驗信息，RAID 5的磁盤空間利用率要比RAID 1高，存儲成本相對較便宜。

軟件磁盤陣列（Software RAID）

主要由電腦主板CPU處理數組存儲作業，缺點為耗損較多CPU資源運算RAID，優點則是價格偏低。分類有二種：

純軟件磁盤陣列（Pure Software RAID）：只需要主板支持即可，不需要任何磁盤陣列卡。若主板損壞，可能難以購買同款主板重建RAID。

硬件輔助磁盤陣列（Hardware-Assisted RAID）：需要一張RAID卡，以及廠商所提供的驅動程序。這款RAID較易遷移到其他電腦。

硬件磁盤陣列（Hardware RAID）

RAID卡上內置處理器，不需要服務器的CPU運算。優點是讀寫性能最快，不占用服務器資源，可用于任何操作系統，也能在系統斷電后，通過備份電池模塊（BBU, Backup Battery Unit）以及非易失性存儲器 (NVRAM)將硬盤讀寫日志檔（Journal）包含的剩余讀寫作業先紀錄在存儲器中，等待電力供應撤消后，再由NVRAM取回日志檔數據，接著再完成讀寫作業，將剩余讀寫作業安全完成以確保讀寫完整性。備份電池模塊通常會配合數組卡的Write-Back緩存模式，借由此存儲器緩存讀寫作業以得到更高的讀寫性能；但是沒有備份電池模塊的硬件磁盤陣列卡，切勿使用Write-Back緩存模式以免遭遇斷電情形導致讀寫數據流失。此外，因為硬件磁盤陣列卡搭載CPU處理器，所以可以與系統分離出來，對硬盤進行各種作業，還原作業的速度也比軟件磁盤陣列快。缺點是其售價很高，通常只用于RAID 5和RAID 6。

Mdadm：模塊化工具

命令語法：mdadm [mode] <raiddevice> [options] <component-devices]

模式：

創建：-C

裝配：-A

監控：-F

管理：-f, -r , -a

 <raiddvice>:/dev/md#

 <componen-devices>:任意塊設備

-C:創建模式

-n # ：使用#個塊設備來創建此RAID

-l #： 指明創建的RAID的級別

-a {yes|no}：自動創建目標RAID設備的設備文件

-c CHUNK_SIZE:指明塊大小

-x #：指明空閑盤的個數

-D:顯示RAID的詳細信息

   mdadm -D /dev/md#

管理模式：

-f：指定壞的磁盤

-a：指定加入磁盤

-r：指定 移除磁盤

實踐操作：

~]# fdisk /dev/sda; 創建多個分區，并調整系統ID為Linux Raid auto(fd)

~]#partx -a /dev/sda;內核加載分區表

~]#cat /proc/mdstat

~]#mdadm -C /dev/md0 -a yes -n 3 -x 1 -l 5  /dev/sda{4,5,6,7}

~]#mke2fs -t ext4 -b 2048  -L MYDATA  /dev/dm0

~]#mkdir /mydata

~]#mount /dev/md0  /mydata

注意：最好是用標簽輸入在/etc/fstab  

~]#mdadm -D /dev/md0

~]#mdadm  /dev/md0  -f  /dev/sda#  ;要標記壞的盤

~]#cat /proc/mdstat ; 已經開始重新同步了

~]#watch  -n1  ‘cat /proc/mdstat’ ;每一秒種刷新一次

~]#mdadm -D /dev/dm0

~]#mdadm  /dev/md0  -r  /dev/sda#  ;要移除壞的磁盤

~]#mdadm  /dev/md0  -a /dev/sda#  ;要加入的磁盤