初識RAID磁盤陣列(內含理論加實際實驗操作)

本文將帶領各位初識Raid磁盤陣列,下面將分爲幾個部分進行講解:


  • 各個類型的RAID磁盤陣列詳解
  • 陣列卡介紹
  • 構建軟RAID磁盤陣列實操

在正式解釋各類RAID陣列之前,首先來了解一下什麼是磁盤陣列?

磁盤陣列(Redundant Arrays of Independent Drives,RAID),有“獨立磁盤構成的具有冗餘能力的陣列”之意。 
磁盤陣列是由很多塊獨立的磁盤,組合成一個容量巨大的磁盤組,利用個別磁盤提供數據所產生加成效果提升整個磁盤系統效能。利用這項技術,將數據切割成許多區段,分別存放在各個硬盤上。
磁盤陣列還能利用同位檢查(Parity Check)的觀念,在數組中任意一個硬盤故障時,仍可讀出數據,在數據重構時,將數據經計算後重新置入新硬盤中。

一、各個類型的RAID磁盤陣列詳解

(1)RAID 0

RAID 0磁盤陣列並行讀/寫於多個磁盤,因此會有很高的數據傳輸率,但是由於其讀寫規律所限制,自身沒有數據冗餘,可靠性非常的差,一旦有一塊磁盤損壞,數據會完全損壞。因此不能算嚴格意義的RAID結構。
組成:可由一塊塊磁盤並行組成(容量爲所有磁盤總和)
結構示意圖:
初識RAID磁盤陣列(內含理論加實際實驗操作)

(2)RAID 1

RAID 1磁盤陣列通過磁盤數據鏡像實現數據冗餘,在成對的獨立磁盤上產生互爲備份的數據。RAID 1陣列是所有陣列中成本最高的,但能提供很高的數據安全性和可用性。一旦有一塊磁盤損壞,系統可以自動讀取鏡像磁盤裏的內容,不會丟失數據。
組成:最低需由兩塊及以上的偶數磁盤組成(容量爲N/2的容量,N爲偶數)
結構示意圖:
初識RAID磁盤陣列(內含理論加實際實驗操作)

(3)RAID 5——較爲常用

RAID 5磁盤陣列由N(N≥3)塊磁盤組成,其中有一塊磁盤不進行數據的存儲而是存儲校驗數據,N塊盤同時讀寫,讀取性能很高,但由於有校驗機制的存在,寫入效率相對較差。但是正是由於校驗機制的存在,RAID 5的可靠性高,可最多允許損壞一塊磁盤,而不會影響數據的完整。
組成:最低需要由三塊磁盤組成(容量爲n-1/n)
結構示意圖:
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(4)RAID 6——較爲常用

RAID 6磁盤陣列由N(N≥4)塊磁盤組成,其基本組成與RAID 5基本一致,不過RAID 6可以看做RAID 5的效果加強版,RAID 6相對於5增加了第二塊磁盤用於進行數據校驗。即使兩塊磁盤同時失效也不會影響數據的使用。但相對於RAID 5有更大的寫損失,寫入能力會更差。
組成:最低需要由四塊磁盤組成(容量爲n-2/n)
結構示意圖:
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(5)RAID 10——較爲常用

RAID 10磁盤陣列顧名思義爲RAID 1+0的組合,先做鏡像(兩個RAID 1陣列),再做條帶(一個RAID 0陣列)。RAID10磁盤陣列同時兼顧了RAID 1的高容錯率與RAID 0的高讀寫率的優點,屬於混合型RAID。
組成:N塊盤兩兩鏡像,再組合成RAID 0(容量爲N/2)
結構組成圖:
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二、陣列卡介紹

陣列卡全稱爲磁盤陣列卡,是用來實現RAID功能的板卡,通常RAID卡分爲硬RAID卡和軟RAID卡兩種。通過硬件來實現RAID功能的就是硬RAID。通過軟件並使用CPU的RAID卡成爲軟RAID卡,其接口主要分爲IDE接口、SCSI接口、SATA接口和目前比較新的SAS接口。不同的RAID卡支持的RAID功能不同,比如支持RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 1+0不等。

三、構建軟RAID磁盤陣列實操

在開始構建RAID磁盤陣列之前,有一點是非常重要的——那就是構建軟RAID的工具:mdadm軟件包,如果Liunx中沒有安裝該軟件包,那麼將無法進行磁盤陣列的構建(步驟1),檢查完軟件包的安裝情況就可進行接下來的實驗了。
初識RAID磁盤陣列(內含理論加實際實驗操作)

(1)構建RIAD 0磁盤陣列

首先,爲虛擬機中的實驗服務器增加兩塊容量相同的磁盤(本次實驗均在虛擬機中進行)
初識RAID磁盤陣列(內含理論加實際實驗操作)
安裝完後,重啓服務器,並用Xshell進行遠程連接。開啓我們的實驗。
進入/dev目錄下,檢查磁盤是否安裝成功(步驟1),使用“fdisk”命令進入到磁盤管理工具界面,在交互界面中首先按“L”即可查詢到所有磁盤格式對應的ID號——磁盤陣列爲fd(步驟2),接着依次按“n”新建磁盤分區——“t”修改磁盤格式(修改HEX代碼爲fd)——“w”保存退出(步驟3),完成第一塊磁盤分區的創建(另一塊同理)。
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初識RAID磁盤陣列(內含理論加實際實驗操作)
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完成以上所有的準備工作後,下面就是正式構建RAID的步驟了
使用“mdadm -C -v /dev/raid0 -l0 -n2 /dev/sd[b-c]1”(步驟1)其中:
-C——創建磁盤陣列
-v——顯示詳細過程
-l0——表示級別爲0級
-n2——由兩塊磁盤組成

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創建完成後可通過“mdadm -D ”對新建的磁盤陣列RAID 0進行查看(步驟2)
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或者也可以使用“cat /proc/mdstat”查看raid信息進行檢查(步驟3)
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這樣一塊完整的RAID 0磁盤陣列就構建好了。

(2)構建RIAD 1磁盤陣列

恢復虛擬機快照,構建RAID 1磁盤陣列的前期準備與RAID 0相同,都是添磁盤——新建分區、修改格式,這裏就不重複了,直接上準備完畢的圖(之後的RAID 5、6、1+0都是如此)
初識RAID磁盤陣列(內含理論加實際實驗操作)
準備完成後,輸入“mdadm -C -v /dev/md1 -l1 -n2 /dev/sd[b-c]1”進行RAID 1的構建(步驟1),並使用“mdadm -D”進行檢查(步驟2)
初識RAID磁盤陣列(內含理論加實際實驗操作)
這樣一塊完整的RAID 1磁盤陣列就構建好了。

(3)構建RIAD 5磁盤陣

接着上面的實驗繼續爲虛擬機添加四塊磁盤,並完成磁盤的分區,隨即開始RAID 5磁盤陣列的構建。
或許有的朋友要問了:RAID 5 磁盤陣列只要三塊磁盤就能構建,爲什麼要用四塊呢?不要急,隨着實驗我會慢慢說明添加四塊磁盤的用意。
輸入“mdadm -C -v /dev/md5 -l5 -n3 /dev/sd[d-f]1 -x1 /dev/sdg1”進行RAID 5的構建(步驟1)並使用“mdadm -D”進行檢查(步驟2)
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這時候就不難看出我準備四塊磁盤的用意了,之前在創建RAID 5的時候輸的“-x1”就是代表有一塊磁盤作爲冗餘磁盤,一旦工作的磁盤發生損壞,冗餘磁盤會自動進行更替,保證數據的完整性。

(4)構建RIAD 6磁盤陣列

恢復虛擬機快照爲其添加四塊磁盤,併爲進行磁盤分區,然後就開始RAID 6磁盤陣列的設置。跟之前一樣,輸入“mdadm -C -v /dev/md6 -l6 -n4 /dev/sd[b-e]1”(步驟1)這裏我就不設置冗餘磁盤了,接着輸入“cat /proc/mdstat”進行檢查(步驟2)
初識RAID磁盤陣列(內含理論加實際實驗操作)
初識RAID磁盤陣列(內含理論加實際實驗操作)

(5)構建RIAD 1+0磁盤陣列

因爲RAID1+0陣列由兩個RAID 1陣列組成,屬於混合磁盤。所以我們可以在之前RAID 6的基礎之上再添加四塊磁盤,分區完畢後,正式開始RAID 1+0的構建。
首先,我們需要進行兩個RAID 1陣列的構建,輸入“mdadm -C -v /dev/md01-1 -l1 -n2 /dev/sd[f-g]1”、“mdadm -C -v /dev/md11-2 -l1 -n2 /dev/sd[h-i]1”(步驟1),
接着使用“cat /proc/mdstat”查看構建情況(步驟2)
初識RAID磁盤陣列(內含理論加實際實驗操作)
初識RAID磁盤陣列(內含理論加實際實驗操作)
初識RAID磁盤陣列(內含理論加實際實驗操作)
最後,輸入“mdadm -C -v /dev/md10 -l0 -n2 /dev/md1 /dev/md11”完成RAID1+0磁盤陣列的創建(步驟3)。
初識RAID磁盤陣列(內含理論加實際實驗操作)
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以上就是關於服務器中大部分磁盤陣列的概述以及構建實驗的全部過程,謝謝大家!!

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