服务器硬件及RAID配置实战
作者：互联网
一.RAID磁盘陈列详解
二.陈列卡介绍与真机配置
三.构建软RAID磁盘陈列
四．总结
一.RAID磁盘阵列介绍
是redundant array of independent disks 的缩写，中文简称为独立冗余磁盘阵列
把多块独立的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称为RAID级别（RAID Levels）
常用的PAID级别：RAID0 RAID1 RAID5 RAID6 RAID1+0等
1.RAID 0 磁盘阵列介绍
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 0 的特点
- 最需要两块磁盘
- 数据条带分布式
- 没有冗余，性能最佳（不存储镜像.校验信息）
- 不能应用于对数据安全性要求高的场合
2.RAID 1 磁盘阵列介绍
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 1的特点
最少需要两块磁盘
提供数据冗余
性能好
3.RAID 5 磁盘阵列介绍
N（N>=3）快盘组成阵列，一份数据产生N-1个条带，同时还有1分校验数据，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。
特点：
最少3块磁盘
数据条带形成分布
以奇偶校验作冗余
适合多读少写的情景，是性能与数据冗余最佳的折中方案。
4.RAID 6 磁盘阵列介绍
N（N>=4）快盘组成阵列，（N-2）/N磁盘利用率
与RAID5相比，TAID6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
相对与RAID5有更大的“写损失”，因此写性能较差。
5.RAID 1+0 磁盘阵列介绍
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
特点：
最少4块磁盘
先按RAID 0 分成两组，再分别对两组按RAID1方式镜像
兼顾冗余（提供镜像存储）和性能（数据条带形分布）
在实际应用中较为常用
|
RAID级别 |
硬盘数量 |
磁盘利用率 |
是否有校验 |
保护能力 |
写性能 |
|
RAID0 |
N |
N |
无 |
无 |
单个硬盘的N倍 |
|
RAID1 |
N(偶数) |
N/2 |
无 |
允许一个设备故障 |
需写两对存储设备，互为主备 |
|
RAID5 |
N>=3 |
(N-1)/N |
有 |
允许一个设备故障 |
需写计算校验 |
|
RAID6 |
N>=4 |
(N-2)/N |
有 |
允许两个设备故障 |
需双重写计算校验 |
|
RAID10 |
N>=4(偶数) |
N/2 |
无 |
允许两个基组中各坏一个 |
N/2块盘同时写入 |
RAID条带（strip）是把连续的数据分割成相同大小的数据块，把每段数据分别写入到阵列中的不同磁盘上的说法。简单的说，条带是一种将多个磁盘驱动器合并为一个卷的方法。
许多情况下，这是通过银行间控制器来完成的。
RAID中主要有三个关键概念和技术：镜像（Mirroring） 数据条带（Data Stripping）和数据校验（Data parity）。
镜像：将数据复制到多个磁盘，一方面可以提高可靠性，另一方面可并发从两个或多个副本读取数据来提高读性能。显而易见，镜像的写性能要稍低，确保数据正确地写到多个磁盘需要更多的时间消耗。
数据条带：将数据分片保存在多个不同的磁盘，多个数据分片共同组成一个完整数据副本，这与镜像的多个副本是不同的，它通常用于性能考虑。数据条带具有更高的并发粒度，当访问数据时，可以同时对位于不同磁盘上数据进行读写操作，从而获得非常可观的I/O性能提升。
数据校验：利用冗余数据进行数据错误检测和修复，冗余数据通常采用海明码、异或操作等算法来计算获得。利用校验功能，可以很大程度上提高磁盘阵列的可靠性、鲁棒性(稳定性)和容错能力。不过，数据校验需要从多处读取数据并进行计算和对比，会影响系统性能。
不同等级的RAID采用一个或多个以上的三种技术，来获得不同的数据可靠性、可用性和I/O
性能。至于设计何种RAID(甚至新的等级或类型)或采用何种模式的RAID，需要在深入理解系统需求的前提下进行合理选择，综合评估可靠性、性能和成本来进行折中的选择。
二.阵列卡介绍
阵列卡是用来实现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组件构成的
不同的RAID卡支持的RAID功能不同
例如支持RAID0 RAID1 RAID5 RAID10等
RAID卡的接口类型
IDE接口 SCSI接口 SATA接口 SAS接口
IDE接口：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盘驱动器。
IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展，性能也不断的提高，特点是价格低廉、兼容性强IDE口属于并行接口
SCSI接口：Systeminterface (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
SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及支持热插拔等优点，但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端和高档工作站中上。
SATA接口：使用SATA( Serial ATA)口的硬盘又叫串口硬盘，由于采用串行方式传输数据而知名，Serial ATA 2.0的数据传输率将达到300MB/s，最终SATA将实现600MB/s的最高数据传输率。
SAS接口：SAS是新一代的SCSI技术，和现在流行的 Serial ATA (SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度SAS的接口技术可以向下兼容SATA
阵列卡的缓存
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
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。
不同的RAID卡出厂时配备的内存容量不同，一般为几兆到数百兆容量不等。
三.创建软RAID磁盘阵列
1.案例：需求描述
为Linux分五期添加4块SCSI硬盘
使用mdadm软件包，构建RAID5磁盘陈列，提高磁盘存储的性能和可靠性
使用文件系统
创建软RAID5磁盘阵列步骤:
1、检查是否已安装 mdadm软件包
rpm -q mdadm 查看mdadm软件包
yum install -y mdadm 安装mdadm软件包
2、使用 fdisk.工具将新磁盘设备/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd、/dev/sde
划分出主分区sdb1、sdc1、sdd1、sde1，
并且把分区类型的ID标记号改为“fd”
fdisk /dev/sdb
fdisk /dev/sdc
3、创建RAID设备
创建RAID5
mdadm -C -v /dev/mdo -a yes -l5 -n3 /dev/sd[bed]1 -x1/dev/sde1
-C（大写）：表示新建;
-v：显示创建过程中的详细信息。
/dev/md0：创建RAID5的名称
-a yes：--auto，表示如果有什么设备文件没有存在的话就自动创建，可省略。
-l：指定RAID的级别，l5表示创RAID5。
-n：指定使用几块硬盘创建RAID，n3表示使用3块硬盘创建RAID。
/dev/ sd [bcd]1：指定使用这3块磁盘分区去创建RAID。
-x：指定使用几块硬盘做RAID的热备用盘，x1表示保留1块空闲的硬盘作备用
/dev/sde：指定用作于备用的磁盘
2.案例二：
为Linux分五期添加4块SCSI硬盘，并使用fdisk工具各划分出一块2GB的分区
/dev/sdb1、/dev/sdc1、/dev/sdd1、/dev/sde1
将其类型ID更改为“fd”，对应为“Linux raid autodetect”，表示支持用于RAID磁盘阵列
创建RAID设备并建立文件系统
挂载并
创建RAID10(先做镜象，再做条带)
mdadm -C -v /dev/md0 -l1 -n2 /dev/sd[bc]1
mdadm -C -v /dev/md1 -l1 -n2 /dev/sd[de]1
mdadm -C -v /dev/md10 -l0 -n2 /dev/mdo /dev/md1
1.查看RAID磁盘详细信息
cat /proc/mdstat 还能查看创建RAID的进度
或者
mdadm -D /dev/mdo
2.用watch命令来每隔一段时间刷新/proc/ mdstat的输出
watch -n 10 “cat /proc/mdstat”
3.检查磁盘是否EL做RAID.
mdadm -e /dev/sd(b-e) 1
4.创建并挂载文件系统
mkfs -t xfs /dev/imdo 格式化/dev/文件
mkdir /myraid 创建myraid目录
mount /dev/mdo /myraid/ 挂载文件至目录
df -Th 查看挂载信息
cp /etc/ fstab / etc/fstab. bak 拷贝文件
vim /etc/fstab 设置永久挂载
/dev/mdo /myraid xfs defaults 0 0 挂载格式
5.实现故障恢复
mdadm /dev/mdo -f /dev/sdb1 模拟/dev/sdb1故障
mdadm -D /dev/md0 查看发现sde1已顶替sdb1
6.创建/etc/ mdadm.conf配置文件，方便管理软RAID的配置，
比如启动、停止
echo DEVICE /dev/sdc1 /dev/sdb1 /dev/sdd1 /dev/sde1 > /etc/mdadm. conf
3.案例三：RAID陈列的管理及设备恢复
扫描或查看磁盘陈列信息
启动/停止RAID陈列
设备恢复操作
mdadm命令其它常用选项
-r：移除设备
-a：添加设备 mdadm /dev/mdo -f /dev/sdb1
-s：停止RAID
-A：启动RAID
mdadm /dev/mdo -f /dev/sdb1
mdadm /dev/mdo -r /dev/ sdb1
mdadm /dev/mdo -a /dev/sde1
echo DEVICE /dev/sdc1 /dev/sdb1 /dev/sdd1 > /etc/mdadm. conf
[root@kgc ~]# mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm. conf
umount /dev/mdo
mdadm -S /dev/mdo
mdadm -As /dev/mdo
-s：指查找/etc/mdadm.conf 文件中的配置信息
四. 总结
1.RAID磁盘陈列简称为独立冗余磁盘阵列把多块独立的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。
2.常用的RAID级别：RAIDO、RAID1、RAID5、RAID6、RAID1+0等
3.阵列卡是用来实现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组件构成的。不同的RAID卡支持的RAID功能不同。例如支持RAID0 RAID1 RAID5 RAID10等，RAID卡的接口类型IDE接口 SCSI接口 SATA接口 SAS接口
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