2023學(xué)年完整公開課版磁盤陣列2

第3章Linux系統(tǒng)與服務(wù)構(gòu)建運維3.6磁盤陣列目錄2010203RAID簡述主流RAID等級RAID的實現(xiàn)方式301RAID簡述學(xué)習(xí)目標(biāo)

RAID簡述

RAID好處401RAID簡述磁盤陣列（Redundant

Arraysof

IndependentDisks，RAID），是把多個物理磁盤組成一個陣列，當(dāng)作一個邏輯磁盤使用。它將數(shù)據(jù)以分段或條帶的方式儲存在不同的磁盤中，這樣可以通過在多個磁盤上同時存儲和讀取數(shù)據(jù)，來大幅提高存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量。使用RAID的主要目的是為了在發(fā)生單點故障時保存數(shù)據(jù)，當(dāng)使用單個磁盤來存儲數(shù)據(jù)，如果它損壞了，那么就沒有機會取回已有的數(shù)據(jù)了。為了防止數(shù)據(jù)丟失人們需要一個容錯的方法，所以，可以使用多個磁盤組成RAID陣列。501RAID簡述簡單地說，其好處就是：極強的容錯能力，保證了數(shù)據(jù)的安全；較佳的I/O傳輸率，有效的匹配了CPU、內(nèi)存的速度；較大的存儲量，保證了海量數(shù)據(jù)的存儲；較低的性能價格比。602主流RAID等級學(xué)習(xí)目標(biāo)

RAID-0

RAID-1

RAID-5

RAID10702主流RAID等級磁盤陣列根據(jù)其使用的技術(shù)不同而劃分了等級，稱為RAIDlevel，目前公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)是RAID0～RAID5。其中的level并不代表技術(shù)的高低，RAID5并不高于RAID4，RAID0并不低于RAID2，至于選擇哪一種RAID需視用戶的需求而定。1.RAID-0RAID-0被稱為條帶模式（stripe）。數(shù)據(jù)在此種RAID等級是分散存儲，每個磁盤放置所要存儲數(shù)據(jù)的一部分，讀寫性能得到了提升，需要的磁盤數(shù)為多于或等于兩塊磁盤，磁盤可用空間為磁盤數(shù)*最小磁盤的大小。802主流RAID等級當(dāng)數(shù)據(jù)寫入RAID時，數(shù)據(jù)會被切割成一塊一塊，然后依序放到不同的磁盤，如圖所示。一方面讀寫性能得到了提升，但另一方面，由于數(shù)據(jù)切割分散存儲于不同磁盤，一旦其中一塊磁盤損壞，RAID上面所有數(shù)據(jù)都會損壞。因此，從數(shù)據(jù)安全方面考慮，重要數(shù)據(jù)不適合使用RAID-0。902主流RAID等級2.RAID-1RAID-1被稱作鏡像模式（mirror），此種模式是讓同一份完整的數(shù)據(jù)在多塊不同的磁盤上存儲。當(dāng)數(shù)據(jù)寫入RAID時，把每一份數(shù)據(jù)復(fù)制成相同的兩份，分別放入兩塊磁盤中存放。這種模式可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份作用。當(dāng)其中一塊磁盤損壞時，數(shù)據(jù)不受影響，如圖所示。但此種模式需要復(fù)制多份數(shù)據(jù)到各個磁盤，在大量寫入的情況下，寫性能會降低；由于可以從不同磁盤讀入數(shù)據(jù)，因此讀性能會有略微提升。需要的磁盤數(shù)為多于或等于兩塊磁盤，磁盤可用空間為磁盤數(shù)*最小磁盤的大小/2。1002主流RAID等級3.RAID-5RAID-5對性能和數(shù)據(jù)備份進(jìn)行了均衡考慮，實現(xiàn)方式是使用3塊或3塊以上磁盤組成磁盤陣列。數(shù)據(jù)寫入方式類似于RAID-0，但區(qū)別是在每個循壞寫入過程中，輪流在其中一塊磁盤存儲其他幾個磁盤數(shù)據(jù)的同位校驗碼（parity），同位檢驗碼為同位其他數(shù)據(jù)相與或所得，當(dāng)其中任何一個磁盤損壞時，可通過其他磁盤的校驗碼來重建磁盤的數(shù)據(jù)。但當(dāng)多于一塊磁盤損壞時，數(shù)據(jù)則無法恢復(fù)。1102主流RAID等級RAID-5對讀性能有較好的提升，由于寫入時需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行同位校驗碼計算，所以寫性能的提升較低于讀性能的提升。磁盤可用空間為：（磁盤數(shù)-1）*最小磁盤的大小。另外，當(dāng)其中一塊磁盤損壞后，如果沒有預(yù)備磁盤頂替，則每一次讀取數(shù)據(jù)都需要經(jīng)過數(shù)據(jù)校驗計算出損壞磁盤的數(shù)據(jù)，RAID工作于降級狀態(tài)，對性能有極大的影響。RAID6在RAID5的基礎(chǔ)上增加多一塊磁盤當(dāng)校驗盤，即支持兩塊磁盤做校驗盤。1202主流RAID等級4.RAID10RAID10為混合類型，即RAID0和RAID1的組合，先把多個磁盤分組組成RAID1，再把這些分組一起組成RAID0。當(dāng)數(shù)據(jù)寫入時，先以RAID0方式將數(shù)據(jù)分散到各個RAID1組，再以RAID1的方式復(fù)制多份數(shù)據(jù)在磁盤上完整存儲，如圖所示。1302主流RAID等級由于工作方式既有RAID0又有RAID1，所以RAID1+0混合模式具有提升讀寫速度，又有數(shù)據(jù)備份功能，但同一RAID1分組中不允許同時壞兩塊磁盤。此種方式需要4塊以上磁盤，磁盤可用空間為磁盤數(shù)*最小磁盤的大小/2。1403RAID實現(xiàn)方式學(xué)習(xí)目標(biāo)基于硬件RAID卡方式基于軟件的方式1503RAID的實現(xiàn)方式1.基于硬件RAID卡方式在一個基于總線的主機系統(tǒng)中，通過連接硬盤到單獨一個CPU和RAID卡上，在操作系統(tǒng)中添加硬件卡驅(qū)動程序的方式來實現(xiàn)RAID。這種卡有自己的BIOS和Firmware，卡上帶有處理器、協(xié)處理器、緩存等，可以做包括奇偶校驗和數(shù)據(jù)分段在內(nèi)的所有工作。主控總線方案通常用在PCI（PeripheralComponentInterconnect，外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)）總線系統(tǒng)上。最基本的規(guī)則是主控總線速度越快，RAID子系統(tǒng)的速度就越快。主要表現(xiàn)為：①外接式磁盤陣列：通過PCI或PCI-E擴展卡提供適配能力。②內(nèi)接式磁盤陣列：主板上集成的RAID控制器。1603RAID的實現(xiàn)方式2.基于軟件的方式通過操作系統(tǒng)軟件實現(xiàn)，在操作系統(tǒng)中集成了RAID的功能。這種方式的優(yōu)點是不用額外的硬件就可以獲得較高的數(shù)據(jù)安全，費用較低。缺點是所有的RAID功能都由主機處理來承擔(dān)，占用較多的系統(tǒng)資源。mdadm命令用于管理系統(tǒng)軟件RAID磁盤陣列。其格式為：madam[模式]<RAID設(shè)備名稱>[選項]<成員設(shè)備名稱>mdadm管理R