RAID 简述

什么是RAID？

磁盘阵列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID），是把多个物理磁盘组成一个阵列，当作一个逻辑磁盘使用。它将数据以分段或条带的方式储存在不同的磁盘中，这样可以通过在多个磁盘上同时存储和读取数据，来大幅提高存储系统的数据吞吐量。使用 RAID 的主要目的是为了在发生单点故障时保存数据，当使用单个磁盘来存储数据，如果它损坏了，那么就没有机会取回已有的数据了。为了防止数据丢失人们需要一个容错的方法，所以，可以使用多个磁盘组成 RAID 阵列。

简单地说，其好处就是：

​ ⚫ 极强的容错能力，保证了数据的安全；

​ ⚫ 较佳的 I/O 传输率，有效的匹配了 CPU、内存的速度；

​ ⚫ 较大的存储量，保证了海量数据的存储；

​ ⚫ 较低的性能价格比。

主流RAID等级

磁盘阵列根据其使用的技术不同而划分了等级，称为 RAID level，目前公认的标准是 RAID0～RAID 5。其中的 level 并不代表技术的高低，RAID 5 并不高于 RAID 4 ，RAID 0 并不低于RAID 2 ，至于选择哪一种 RAID 需视用户的需求而定。

1. RAID-0

​ RAID-0 被称为条带模式（stripe）。数据在此种 RAID 等级是分散存储，每个磁盘放置所要存储数据的一部分，读写性能得到了提升，需要的磁盘数为多于或等于两块磁盘，磁盘可用空间为磁盘数*最小磁盘的大小。

​ 当数据写入 RAID 时，数据会被切割成一块一块，然后依序放到不同的磁盘，如图 3-6-1 所示。一方面读写性能得到了提升，但另一方面，由于数据切割分散存储于不同磁盘，一旦其中一块磁盘损坏，RAID 上面所有数据都会损坏。因此，从数据安全方面考虑，重要数据不适合使用 RAID-0。

2. RAID-1

​ RAID-1 被称作镜像模式（mirror），此种模式是让同一份完整的数据在多块不同的磁盘上存储。当数据写入 RAID 时，把每一份数据复制成相同的两份，分别放入两块磁盘中存放。这种模式可以实现数据备份作用。当其中一块磁盘损坏时，数据不受影响，如图 3-6-2 所示。但此种模式需要复制多份数据到各个磁盘，在大量写入的情况下，写性能会降低；由于可以从不同磁盘读入数据，因此读性能会有略微提升。需要的磁盘数为多于或等于两块磁盘，磁盘可用空间为磁盘数*最小磁盘的大小/ 2。

3. RAID-5

​ RAID-5 对性能和数据备份进行了均衡考虑，实现方式是使用 3 块或 3 块以上磁盘组成磁盘阵列。数据写入方式类似于 RAID-0，但区别是在每个循坏写入过程中，轮流在其中一块磁盘存储其他几个磁盘数据的同位校验码（parity），同位检验码为同位其他数据相与或所得，当其中任何一个磁盘损坏时，可通过其他磁盘的校验码来重建磁盘的数据。但当多于一块磁盘损坏时，数据则无法恢复。

​ RAID-5 对读性能有较好的提升，由于写入时需要对数据进行同位校验码计算，所以写性能的提升较低于读性能的提升。磁盘可用空间为：（磁盘数-1）*最小磁盘的大小。

​ 另外，当其中一块磁盘损坏后，如果没有预备磁盘顶替，则每一次读取数据都需要经过数据校验计算出损坏磁盘的数据，RAID 工作于降级状态，对性能有极大的影响。RAID 6 在RAID 5 的基础上增加多一块磁盘当校验盘，即支持两块磁盘做校验盘。


4. RAID 10

​ RAID 10 为混合类型，即 RAID 0 和 RAID 1 的组合，先把多个磁盘分组组成 RAID 1，再把这些分组一起组成 RAID 0。当数据写入时，先以 RAID 0 方式将数据分散到各个 RAID 1 组，再以 RAID 1 的方式复制多份数据在磁盘上完整存储.

​ 由于工作方式既有 RAID 0 又有 RAID 1，所以 RAID 1+0 混合模式具有提升读写速度，又有数据备份功能，但同一 RAID 1 分组中不允许同时坏两块磁盘。此种方式需要 4 块以上磁盘，磁盘可用空间为磁盘数*最小磁盘的大小/2。

RAID的实现方式

1. 基于硬件 RAID 卡方式

​ 在一个基于总线的主机系统中，通过连接硬盘到单独一个 CPU 和 RAID 卡上，在操作系统中添加硬件卡驱动程序的方式来实现 RAID。这种卡有自己的 BIOS 和 Firmware，卡上带有处理器、协处理器、缓存等，可以做包括奇偶校验和数据分段在内的所有工作。主控总线方案通常用在 PCI（Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准）总线系统上。最基本的规则是主控总线速度越快，RAID 子系统的速度就越快。

主要表现为：

​ ① 外接式磁盘阵列：通过 PCI 或 PCI-E 扩展卡提供适配能力。

​ ② 内接式磁盘阵列：主板上集成的 RAID 控制器。

1. 基于软件的方式

​ 通过操作系统软件实现，在操作系统中集成了 RAID 的功能。这种方式的优点是不用额外的硬件就可以获得较高的数据安全，费用较低。缺点是所有的 RAID 功能都由主机处理来承担，占用较多的系统资源。mdadm 命令用于管理系统软件 RAID 磁盘阵列。其格式为： madam [模式] <RAID 设备名称> [选项] <成员设备名称> mdadm 管理 RAID 阵列的动作。

mdadm 管理 RAID 阵列的动作

名称	作用
Assemble	将设备加入到以前定义的阵列
Build	创建一个没有超级块的阵列
Create	创建一个新的阵列，每个设备具有超级块
Manage	管理阵列（如添加和删除）
Misc	允许单独对阵列中的某个设备进行操作（如停止阵列）
Follow or Monitor	监控状态
Grow	改变阵列的容量或设备数目

madam 管理 RAID 阵列的参数

参数	作用
-a	检测设备名称
-n	指定设备数量
-l	指定 RAID 级别
-C	创建
-v	显示过程
-f	模拟设备损坏
-r	移除设备
-a	添加设备
-Q	查看摘要信息
-D	查看详细信息
-S	停止阵列