在Linux下使用RAID(1)：介紹 RAID 的級別和概念

RAID 的意思是廉價磁盤冗餘陣列（Redundant Array of Inexpensive Disks），但如今它被稱爲獨立磁盤冗餘陣列（Redundant Array of Independent Drives）。早先一個容量很小的磁盤都是很是昂貴的，可是如今咱們能夠很便宜的買到一個更大的磁盤。Raid 是一系列放在一塊兒，成爲一個邏輯卷的磁盤集合。

 

AID 包含一組或者一個集合甚至一個陣列。使用一組磁盤結合驅動器組成 RAID 陣列或 RAID 集。將至少兩個磁盤鏈接到一個 RAID 控制器，而成爲一個邏輯卷，也能夠將多個驅動器放在一個組中。一組磁盤只能使用一個 RAID 級別。使用 RAID 能夠提升服務器的性能。不一樣 RAID 的級別，性能會有所不一樣。它經過容錯和高可用性來保存咱們的數據。

這個系列被命名爲「在 Linux 下使用 RAID」，分爲9個部分，包括如下主題：

• 第1部分：介紹 RAID 的級別和概念

• 第2部分：在Linux中如何設置 RAID0（條帶化）

• 第3部分：在Linux中如何設置 RAID1（鏡像化）

• 第4部分：在Linux中如何設置 RAID5（條帶化與分佈式奇偶校驗）

• 第5部分：在Linux中如何設置 RAID6（條帶雙分佈式奇偶校驗）

• 第6部分：在Linux中設置 RAID 10 或1 + 0（嵌套）

• 第7部分：增長現有的 RAID 陣列並刪除損壞的磁盤

• 第8部分：在 RAID 中恢復（重建）損壞的驅動器

• 第9部分：在 Linux 中管理 RAID

這是9篇系列教程的第1部分，在這裏咱們將介紹 RAID 的概念和 RAID 級別，這是在 Linux 中構建 RAID 須要理解的。

 

軟件 RAID 和硬件 RAID

軟件 RAID 的性能較低，由於其使用主機的資源。 須要加載 RAID 軟件以從軟件 RAID 卷中讀取數據。在加載 RAID 軟件前，操做系統須要引導起來才能加載 RAID 軟件。在軟件 RAID 中無需物理硬件。零成本投資。

硬件 RAID 的性能較高。他們採用 PCI Express 卡物理地提供有專用的 RAID 控制器。它不會使用主機資源。他們有 NVRAM 用於緩存的讀取和寫入。緩存用於 RAID 重建時，即便出現電源故障，它會使用後備的電池電源保持緩存。對於大規模使用是很是昂貴的投資。

 

重要的 RAID 概念

• 校驗方式用在 RAID 重建中從校驗所保存的信息中從新生成丟失的內容。 RAID 5，RAID 6 基於校驗。

• 條帶化是將切片數據隨機存儲到多個磁盤。它不會在單個磁盤中保存完整的數據。若是咱們使用2個磁盤，則每一個磁盤存儲咱們的一半數據。

• 鏡像被用於 RAID 1 和 RAID 10。鏡像會自動備份數據。在 RAID 1 中，它會保存相同的內容到其餘盤上。

• 熱備份只是咱們的服務器上的一個備用驅動器，它能夠自動更換髮生故障的驅動器。在咱們的陣列中，若是任何一個驅動器損壞，熱備份驅動器會自動用於重建 RAID。

• 塊是 RAID 控制器每次讀寫數據時的最小單位，最小 4KB。經過定義塊大小，咱們能夠增長 I/O 性能。

RAID有不一樣的級別。在這裏，咱們僅列出在真實環境下的使用最多的 RAID 級別。

• RAID0 = 條帶化

• RAID1 = 鏡像

• RAID5 = 單磁盤分佈式奇偶校驗

• RAID6 = 雙磁盤分佈式奇偶校驗

• RAID10 = 鏡像 + 條帶。（嵌套RAID）

RAID 在大多數 Linux 發行版上使用名爲 mdadm 的軟件包進行管理。讓咱們先對每一個 RAID 級別認識一下。

 

RAID 0 / 條帶化

條帶化有很好的性能。在 RAID 0（條帶化）中數據將使用切片的方式被寫入到磁盤。一半的內容放在一個磁盤上，另外一半內容將被寫入到另外一個磁盤。

假設咱們有2個磁盤驅動器，例如，若是咱們將數據「TECMINT」寫到邏輯卷中，「T」將被保存在第一盤中，「E」將保存在第二盤，'C'將被保存在第一盤，「M」將保存在第二盤，它會一直繼續此循環過程。（LCTT 譯註：實際上不可能按字節切片，是按數據塊切片的。）

在這種狀況下，若是驅動器中的任何一個發生故障，咱們就會丟失數據，由於一個盤中只有一半的數據，不能用於重建 RAID。不過，當比較寫入速度和性能時，RAID 0 是很是好的。建立 RAID 0（條帶化）至少須要2個磁盤。若是你的數據是很是寶貴的，那麼不要使用此 RAID 級別。

• 高性能。

• RAID 0 中容量零損失。

• 零容錯。

• 寫和讀有很高的性能。

 

 

RAID 1 / 鏡像化

鏡像也有不錯的性能。鏡像能夠對咱們的數據作一份相同的副本。假設咱們有兩個2TB的硬盤驅動器，咱們總共有4TB，但在鏡像中，可是放在 RAID 控制器後面的驅動器造成了一個邏輯驅動器，咱們只能看到這個邏輯驅動器有2TB。

當咱們保存數據時，它將同時寫入這兩個2TB驅動器中。建立 RAID 1（鏡像化）最少須要兩個驅動器。若是發生磁盤故障，咱們能夠經過更換一個新的磁盤恢復 RAID 。若是在 RAID 1 中任何一個磁盤發生故障，咱們能夠從另外一個磁盤中獲取相同的數據，由於另外的磁盤中也有相同的數據。因此是零數據丟失。

• 良好的性能。

• 總容量丟失一半可用空間。

• 徹底容錯。

• 重建會更快。

• 寫性能變慢。

• 讀性能變好。

• 能用於操做系統和小規模的數據庫。

 

 

RAID 5 / 分佈式奇偶校驗

RAID 5 多用於企業級。 RAID 5 的以分佈式奇偶校驗的方式工做。奇偶校驗信息將被用於重建數據。它從剩下的正常驅動器上的信息來重建。在驅動器發生故障時，這能夠保護咱們的數據。

假設咱們有4個驅動器，若是一個驅動器發生故障然後咱們更換髮生故障的驅動器後，咱們能夠從奇偶校驗中重建數據到更換的驅動器上。奇偶校驗信息存儲在全部的4個驅動器上，若是咱們有4個 1TB 的驅動器。奇偶校驗信息將被存儲在每一個驅動器的256G中，而其它768GB是用戶本身使用的。單個驅動器故障後，RAID 5 依舊正常工做，若是驅動器損壞個數超過1個會致使數據的丟失。

• 性能卓越

• 讀速度將很是好。

• 寫速度處於平均水準，若是咱們不使用硬件 RAID 控制器，寫速度緩慢。

• 從全部驅動器的奇偶校驗信息中重建。

• 徹底容錯。

• 1個磁盤空間將用於奇偶校驗。

• 能夠被用在文件服務器，Web服務器，很是重要的備份中。

 

RAID 6 雙分佈式奇偶校驗磁盤

RAID 6 和 RAID 5 類似但它有兩個分佈式奇偶校驗。大多用在大數量的陣列中。咱們最少須要4個驅動器，即便有2個驅動器發生故障，咱們依然能夠更換新的驅動器後重建數據。

它比 RAID 5 慢，由於它將數據同時寫到4個驅動器上。當咱們使用硬件 RAID 控制器時速度就處於平均水準。若是咱們有6個的1TB驅動器，4個驅動器將用於數據保存，2個驅動器將用於校驗。

• 性能不佳。

• 讀的性能很好。

• 若是咱們不使用硬件 RAID 控制器寫的性能會不好。

• 從兩個奇偶校驗驅動器上重建。

• 徹底容錯。

• 2個磁盤空間將用於奇偶校驗。

• 可用於大型陣列。

• 用於備份和視頻流中，用於大規模。

 

RAID 10 / 鏡像+條帶

RAID 10 能夠被稱爲1 + 0或0 +1。它將作鏡像+條帶兩個工做。在 RAID 10 中首先作鏡像而後作條帶。在 RAID 01 上首先作條帶，而後作鏡像。RAID 10 比 01 好。

假設，咱們有4個驅動器。當我邏輯捲上寫數據時，它會使用鏡像和條帶的方式將數據保存到4個驅動器上。

若是我在 RAID 10 上寫入數據「TECMINT」，數據將使用以下方式保存。首先將「T」同時寫入兩個磁盤，「E」也將同時寫入另外兩個磁盤，全部數據都寫入兩塊磁盤。這樣能夠將每一個數據複製到另外的磁盤。

同時它將使用 RAID 0 方式寫入數據，遵循將「T」寫入第一組盤，「E」寫入第二組盤。再次將「C」寫入第一組盤，「M」到第二組盤。

• 良好的讀寫性能。

• 總容量丟失一半的可用空間。

• 容錯。

• 從副本數據中快速重建。

• 因爲其高性能和高可用性，常被用於數據庫的存儲中。

結論

在這篇文章中，咱們已經瞭解了什麼是 RAID 和在實際環境大多采用哪一個級別的 RAID。但願你已經學會了上面所寫的。對於 RAID 的構建必須瞭解有關 RAID 的基本知識。以上內容能夠基本知足你對 RAID 的瞭解。

在接下來的文章中，我將介紹如何設置和使用各類級別建立 RAID，增長 RAID 組（陣列）和驅動器故障排除等。

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