RAID磁盤陣列技術

RAID磁盤陣列技術

RAID(獨立冗餘磁盤陣列)

         RAID技術經過把多個硬盤設備組合成一個容量更大的、安全性更好的磁盤陣列，並把數據切割成多個區段後分別存放在各個不一樣的物理硬盤上，利用分散讀寫技術來提高磁盤陣列總體性能，把多個重要數據的副本同步到不一樣的物理硬盤設備上，從而起到數據冗餘備份的效果。

        雖然RAID技術起到冗餘備份的效果，隨之而來的成本也相應的提升；RAID技術的設計初衷是減小硬盤採購帶來的費用支出，將多個容量小的硬盤組合成一個容量大的磁盤陣列，容量小的硬盤也將利用起來，可是與數據自己的價值比較，現代企業更加註重RAID技術所具有的冗餘備份機制和硬盤吞吐量的提高。

RAID技術下降了硬盤設備損壞後數據丟失的機率，還提高了硬盤設備的讀寫速度

RAID級別	最少硬盤	可用容量	讀寫性能	安全性	特色
0	2	n	n	低	追求最大容量和速度，任何一塊盤損壞，數據所有異常。
1	2	n/2	n	高	追求最大安全性，只要陣列組中有一塊硬盤可用，數據不受影響。
5	3	n-1	n-1	中	在控制成本的前提下，追求硬盤的最大容量、速度及安全性，容許有一塊硬盤異常，數據不受影響。
10	4	n/2	n/2	高	綜合RAID1和RAID0的優勢，追求硬盤的速

 

1. RAID 0

         RAID 0技術把多塊硬盤(至少2塊)經過硬件或這軟件的方式串聯在一塊兒，組成一個大的磁盤陣列，並將數據依次寫入到各個物理硬盤中。理想狀態下，設備硬盤的讀寫會成倍提高，但一塊硬盤故障會致使整個數據會受到影響；

RAID 0技術可以提高硬盤的讀寫速度，但不具有數據備份和錯誤修復能力

 

以下圖所示，數據被分別保存到不一樣硬盤設備中，硬盤AB分別保存數據資料，從而實現提高讀取、寫入的效果

 

部署RAID 0

• 查看全部磁盤：lsblk按層級列出全部硬盤，RAID陣列製做使用到sdb-sdf磁盤；RAID 0 至少2塊磁盤選用 sdb和sdc，RAID 0沒法配合備份盤使用，由於任意硬盤一但出現故障，磁盤陣列中的數據都會受到影響

 

• 使用mdadm建立RAID 0，命名爲/dev/md0  語法：mdadm [參數] 硬盤設備名稱

參數： -C：建立

-v：顯示過程

-n：指定磁盤數量

-l：指定建立RAID等級

-x：指定備份盤數量

-f：模擬硬盤故障

-r：移除硬盤

-a：添加檢測硬盤名稱

-D：查看磁盤陣列詳細信息

-S：中止RAID磁盤陣列

 

• 查看磁盤陣列的詳細信息

 

• 格式化

 

• 掛載

 

• 取消RAID 0 磁盤陣列

 

2. RAID 1

         前面的RAID 0雖然提高了設備的讀寫速度，可是數據是分別存放在多個磁盤中，一但某個磁盤出現異常，磁盤陣列內的數據都會損壞；RAID 1 技術可增長數據的安全性，但不會加快設備的讀寫速度。

         RAID 1是將2塊以上的磁盤進行綁定，在寫入數據時同時會寫入到多個磁盤設備上面(數據的鏡像或備份)，當其中一塊盤出現故障時，當即自動以熱交換的方式來恢復數據的正常使用，搭配備份盤使用數據安全性更一步提高。

        磁盤數據寫入CPU切換硬盤的開銷，速度會稍低於RAID 0；讀取數據時從多塊盤中讀取，理論速率是硬盤數量的倍數；

RAID 1 寫入速度稍低讀取速度提示，硬盤利用率下降，安全性提高

 

• 查看全部磁盤：lsblk按層級列出全部硬盤，RAID陣列製做使用到sdb-sdf磁盤；RAID 1 至少2塊磁盤選用 sdb和sdc，RAID 1可配合備份盤使用，任意硬盤一但出現故障，備份盤將頂替故障硬盤進行工做，磁盤陣列中的數據都不會受到影響

 

• 使用mdadm建立RAID 1，命名爲/dev/md1

 

• 查看磁盤陣列詳細信息

 

• 格式化

 

• 掛載

   

 

• 模擬一塊硬盤損壞並將損壞硬盤剔除更換新的硬盤

 

3. RAID 5

         RAID 5技術兼顧讀寫速度、數據安全性、成本，對三者的相互妥協；將硬盤設備的數據奇偶校驗信息保存到其它全部出磁盤中，這樣其中任意一盤損壞不會影響到磁盤陣列的數據完整性，搭配備份盤使用數據安全性更一步提高。

         RAID 5至少3塊盤組成，使用Disk Striping硬盤切割技術；保存的是奇偶校驗信息而不是同樣的數據內容，效率會獲得提高，成本隨之下降

RAID 5兼顧讀寫速度、數據安全性、成本，對三者的相互妥協

 

 

• 查看全部磁盤：lsblk按層級列出全部硬盤，RAID陣列製做使用到sdb-sdf磁盤；RAID 5 至少3塊磁盤選用 sdb-sdd，RAID 5可配合備份盤使用，任意硬盤一但出現故障，備份盤將頂替故障硬盤進行工做，磁盤陣列中的數據都不會受到影響

 

• 使用mdadm建立RAID 5，命名爲/dev/md5

 

• 查看磁盤陣列詳細信息

 

• 格式化

 

• 掛載

 

• 模擬一塊一盤損壞

 

 

4. RAID 10

         RAID 10技術是RAID 1 + RAID 0技術的一個組合體，RAID 10至少4塊硬盤來組建，先分別兩兩製做RAID 1磁盤陣列保證數據的安全性，而後對兩個RAID 1磁盤陣列實施RAID 0技術，進一步提高硬盤設備的讀寫速度；理論上來說，只要損壞的不是同一組的全部硬盤，最多能夠損壞50%的硬盤設備而不丟失數據；再搭配備份盤使用安全性更一步提高。

        RAID 10相對信息進行分割，而後將兩兩一組作的鏡像，也就是RAID 1做爲最低級別的組合，再使用RAID 0技術合到一塊兒，將他們視爲一塊硬盤。

RAID 10繼承了RAID 0的高讀寫速度和RAID 1的數據安全性，不考慮成本狀況下RAID 10的性能超過RAID 5

 

 

 

 

• 查看全部磁盤：lsblk按層級列出全部硬盤，RAID陣列製做使用到sdb-sdf磁盤；RAID 10 至少1塊磁盤選用 sdb-sde，RAID 10可配合備份盤使用，任意硬盤一但出現故障，備份盤將頂替故障硬盤進行工做，磁盤陣列中的數據都不會受到影響

 

• 使用mdadm建立RAID 10，命名爲/dev/md10

 

• 查看磁盤陣列詳細信息

 

• 格式化

 

• 掛載

 

 

 

 

 

                                                                      RAID 0、一、五、10方案技術對比

RAID級別	最少硬盤	可用容量	讀寫性能	安全性	特色
0	2	n	n	低	追求最大容量和速度，任何一塊盤損壞，數據所有異常。
1	2	n/2	n	高	追求最大安全性，只要陣列組中有一塊硬盤可用，數據不受影響。
5	3	n-1	n-1	中	在控制成本的前提下，追求硬盤的最大容量、速度及安全性，容許有一塊硬盤異常，數據不受影響。
10	4	n/2	n/2	高	綜合RAID1和RAID0的優勢，追求硬盤的速

 

 

        RAID 0技術把多塊物理硬盤設備（至少兩塊）經過硬件或軟件的方式串聯在一塊兒，組成一個大的卷組，並將數據依次寫入到各個物理硬盤中。這樣一來，在最理想的狀態下，硬盤設備的讀寫性能會提高數倍，可是若任意一塊硬盤發生故障將致使整個系統的數據都受到破壞。通俗來講，RAID 0技術可以有效地提高硬盤數據的吞吐速度，可是不具有數據備份和錯誤修復能力；

        儘管RAID 0技術提高了硬盤設備的讀寫速度，可是它是將數據依次寫入到各個物理硬盤中，也就是說，它的數據是分開存放的，其中任何一塊硬盤發生故障都會損壞整個系統的數據。所以，若是生產環境對硬盤設備的讀寫速度沒有要求，而是但願增長數據的安全性時，就須要用到RAID 1技術了。

        RAID5技術是把硬盤設備的數據奇偶校驗信息保存到其餘硬盤設備中。RAID 5磁盤陣列組中數據的奇偶校驗信息並非單獨保存到某一塊硬盤設備中，而是存儲到除自身之外的其餘每一塊硬盤設備上，這樣的好處是其中任何一設備損壞後不至於出現致命缺陷；parity部分存放的就是數據的奇偶校驗信息，換句話說，就是RAID 5技術實際上沒有備份硬盤中的真實數據信息，而是當硬盤設備出現問題後經過奇偶校驗信息來嘗試重建損壞的數據。RAID這樣的技術特性「妥協」地兼顧了硬盤設備的讀寫速度、數據安全性與存儲成本問題。

        顧名思義，RAID 10技術是RAID 1+RAID 0技術的一個「組合體」。RAID 10技術須要至少4塊硬盤來組建，其中先分別兩兩製做成RAID 1磁盤陣列，以保證數據的安全性；而後再對兩個RAID 1磁盤陣列實施RAID 0技術，進一步提升硬盤設備的讀寫速度。這樣從理論上來說，只要壞的不是同一組中的全部硬盤，那麼最多能夠損壞50%的硬盤設備而不丟失數據。因爲RAID 10技術繼承了RAID 0的高讀寫速度和RAID 1的數據安全性，在不考慮成本的狀況下RAID 10的性能都超過了RAID 5，RAID 5技術是由於硬盤設備的成本問題對讀寫速度和數據的安全性能而有了必定的妥協，可是大部分企業更在意的是數據自己的價值而非硬盤價格，所以生產環境中主要使用RAID 10技術，所以當前成爲普遍使用的一種存儲技術。

 

 

此文章僅記錄本身的一個學習過程；逆水行舟