RAID各种级别及特性

Posted 2022-04-11

RAID(廉价磁盘冗余阵列)

RAID(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID)廉价磁盘冗余阵列

• RAID的特点
  RAID可以透过一个技术(软件或者硬件)，将较小的磁盘整合成一个较大 的磁盘装置，提高了I/O能力，还具有数据保护功能，所谓保护功能就是将一个数据多份的存在在不同的物理磁盘之上，这样避免了单块儿甚至多块儿磁盘故障而导致的数据丢失问题，当热这需要借助于RAID的级别来实现更加丰富的功能。
  级别就是将多块儿磁盘组织在一起的工作方式，不同级别组合起来的磁盘具有不同的功能。
• RAID的实现方式
  1.外接式磁盘阵列：通过扩展卡提供适配能力
  2.内接式RAID：主板集成RAID控制器
  3.Software RAID:软件方式实现的RAID功能
• 如何操作实现RAID：
  1.在安装操作系统之前通过Bios进行设置
  此种方式主要目的在于将操作系统安装在RAID之上
  2.在安装操作系统之后通过BIOS或软件进行设置
  此种方式主要目的在于将操作系统和其他专用分区(如数据盘)独立放开

• RAID级别
  1.RAID0:(string条带模式)
  要求：至少需要两块磁盘
  优点：数据分散存储于不同磁盘上，在读写时可以实现并发，是所有RAID 级别中存储性能最高的；磁盘利用率100%，可用空间N*min(S1,S2,..)
  缺点：没有容错功能，一旦其中一块磁盘挂掉全部数据将都会顺坏

  
  2.RAID1:（Mirroring 镜像卷）
  
  要求：至少需要两块磁盘
  优点：用过硬盘镜像数据实现数据冗余，保证数据的安全性，在两块盘上互为备份，当原始数据繁忙时，可以直接从镜像备份中读取数据；
  缺点：是RAID级别中单位成本最高的，当其中一块磁盘挂掉时，系统可以直接切换到镜像盘上读写，并且不需要重组失效的数据，磁盘利用率50%
  3.RAID5:
  原理：数据以块(chunk)为单位分散存储在各个硬盘上，RAID 5不对数据进行备份，而是把数据和与其对应的奇偶校验信息存储到组成的RAID5的各个磁盘上，并且将奇偶校验信息和对应的数据分别存储于不同的磁盘上，其中一块（只允许一块）挂掉时，利用剩下的数据和校验信息可以恢复数据。
  
  
  上表中的A、B值即代表不同的位，利用异或运算可以简单算出挂掉磁盘上的数据。
  要求：需要3块及以上硬盘
  优势：兼顾读写速度和数据安全，读写性能提升,其中一块磁盘挂掉时，可以保证数据不被损坏；（需要注意的是，只允许坏一块盘，并且坏盘要及时更换）

  磁盘利用率=[（n-1）/n] * 2/3

  4.RAID 1+0:
  

  先创建RAID 1，在RAID的基础上创建RAID 0

  优点：数据安全性好，读写性能提升，有容错率：只要不是一个RAID 1上的2个硬盘同时损坏，都不影 响数据的正常读写，数据恢复快

  缺点：写性能较RAID 0+1 差一些

  5.RAID 0+1
  

  先创建RAID 0，在RAID 0 的基础上再创建RAID 1

  优点：性能上考虑的话，RAID 0+1要更有优势一些，RAID 0+1写入速度更快一些，读取速度和RAID 1+0 一样，

  缺点：一旦其中一块硬盘挂掉之后，一半的硬盘无法正常工作，如果2个条带上各坏一块，整个阵列将挂掉
  6.JBOD:Just a Bunch Of Disks:不是标准的 RAID 等级，它通常用来表示一个没有控制软件提供协调控制的磁盘集合。
  功能：将多块磁盘的空间合并一个连续空间使用，sum(S1,S2,..)
  

• RAID的具体实现方式
  1.硬件实现方式:通过BIOS参数调整来实现
  2.软件实现方式:通过软件工具mdadm来实现
  mdadm:是一个模拟化的工具
  用法: mdadm [mode] <raiddevice> [options] <component-devices>
  支持的RAID级别有:RAID-0,RAID-1,RAID-4,RAID-5,RAID-6,RAID-10
  模式<mode>:创建，装配，监控，管理
  具体操作过程所涉及的命令及相关选项：
  1.创建：
  使用mdadm命令:mdadm支持的选项有：
  -C:创建RAID,还有以下子选项:
  -n#:使用#个块设备来创建此RAID
  -l#:指明要创建的RAID的级别
  -ayes|no:自动创建目标RAID设备的设备文件
  -c CHUNK_SIZE:指明块大小、
  -x#:指明空闲盘的个数
  -D:显示RAID的详细信息
  mdadm -D /dev/md#:
  2.装配:
  mdadm -A:装配模式，重新识别此前实现的RAID
  3.监控模式:
  mdadm -F:监控模式
  4.管理模式:
  -f:标记指定磁盘为损坏
  -a:添加磁盘
  -r:移除磁盘
  其他管理:
  观察md的状态:cat /proc/mdstat
  停止md设备:mdadm -S /dev/md#