在Linux下使用RAID(1)：介绍 RAID 的级别和概念

RAID 的意思是廉价磁盘冗余阵列（Redundant Array of Inexpensive Disks），但如今它被称为独立磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent Drives）。早先一个容量很小的磁盘都是很是昂贵的，可是如今咱们能够很便宜的买到一个更大的磁盘。Raid 是一系列放在一块儿，成为一个逻辑卷的磁盘集合。

 

AID 包含一组或者一个集合甚至一个阵列。使用一组磁盘结合驱动器组成 RAID 阵列或 RAID 集。将至少两个磁盘链接到一个 RAID 控制器，而成为一个逻辑卷，也能够将多个驱动器放在一个组中。一组磁盘只能使用一个 RAID 级别。使用 RAID 能够提升服务器的性能。不一样 RAID 的级别，性能会有所不一样。它经过容错和高可用性来保存咱们的数据。

这个系列被命名为“在 Linux 下使用 RAID”，分为9个部分，包括如下主题：

• 第1部分：介绍 RAID 的级别和概念

• 第2部分：在Linux中如何设置 RAID0（条带化）

• 第3部分：在Linux中如何设置 RAID1（镜像化）

• 第4部分：在Linux中如何设置 RAID5（条带化与分布式奇偶校验）

• 第5部分：在Linux中如何设置 RAID6（条带双分布式奇偶校验）

• 第6部分：在Linux中设置 RAID 10 或1 + 0（嵌套）

• 第7部分：增长现有的 RAID 阵列并删除损坏的磁盘

• 第8部分：在 RAID 中恢复（重建）损坏的驱动器

• 第9部分：在 Linux 中管理 RAID

这是9篇系列教程的第1部分，在这里咱们将介绍 RAID 的概念和 RAID 级别，这是在 Linux 中构建 RAID 须要理解的。

 

软件 RAID 和硬件 RAID

软件 RAID 的性能较低，由于其使用主机的资源。 须要加载 RAID 软件以从软件 RAID 卷中读取数据。在加载 RAID 软件前，操做系统须要引导起来才能加载 RAID 软件。在软件 RAID 中无需物理硬件。零成本投资。

硬件 RAID 的性能较高。他们采用 PCI Express 卡物理地提供有专用的 RAID 控制器。它不会使用主机资源。他们有 NVRAM 用于缓存的读取和写入。缓存用于 RAID 重建时，即便出现电源故障，它会使用后备的电池电源保持缓存。对于大规模使用是很是昂贵的投资。

 

重要的 RAID 概念

• 校验方式用在 RAID 重建中从校验所保存的信息中从新生成丢失的内容。 RAID 5，RAID 6 基于校验。

• 条带化是将切片数据随机存储到多个磁盘。它不会在单个磁盘中保存完整的数据。若是咱们使用2个磁盘，则每一个磁盘存储咱们的一半数据。

• 镜像被用于 RAID 1 和 RAID 10。镜像会自动备份数据。在 RAID 1 中，它会保存相同的内容到其余盘上。

• 热备份只是咱们的服务器上的一个备用驱动器，它能够自动更换发生故障的驱动器。在咱们的阵列中，若是任何一个驱动器损坏，热备份驱动器会自动用于重建 RAID。

• 块是 RAID 控制器每次读写数据时的最小单位，最小 4KB。经过定义块大小，咱们能够增长 I/O 性能。

RAID有不一样的级别。在这里，咱们仅列出在真实环境下的使用最多的 RAID 级别。

• RAID0 = 条带化

• RAID1 = 镜像

• RAID5 = 单磁盘分布式奇偶校验

• RAID6 = 双磁盘分布式奇偶校验

• RAID10 = 镜像 + 条带。（嵌套RAID）

RAID 在大多数 Linux 发行版上使用名为 mdadm 的软件包进行管理。让咱们先对每一个 RAID 级别认识一下。

 

RAID 0 / 条带化

条带化有很好的性能。在 RAID 0（条带化）中数据将使用切片的方式被写入到磁盘。一半的内容放在一个磁盘上，另外一半内容将被写入到另外一个磁盘。

假设咱们有2个磁盘驱动器，例如，若是咱们将数据“TECMINT”写到逻辑卷中，“T”将被保存在第一盘中，“E”将保存在第二盘，'C'将被保存在第一盘，“M”将保存在第二盘，它会一直继续此循环过程。（LCTT 译注：实际上不可能按字节切片，是按数据块切片的。）

在这种状况下，若是驱动器中的任何一个发生故障，咱们就会丢失数据，由于一个盘中只有一半的数据，不能用于重建 RAID。不过，当比较写入速度和性能时，RAID 0 是很是好的。建立 RAID 0（条带化）至少须要2个磁盘。若是你的数据是很是宝贵的，那么不要使用此 RAID 级别。

• 高性能。

• RAID 0 中容量零损失。

• 零容错。

• 写和读有很高的性能。

 

 

RAID 1 / 镜像化

镜像也有不错的性能。镜像能够对咱们的数据作一份相同的副本。假设咱们有两个2TB的硬盘驱动器，咱们总共有4TB，但在镜像中，可是放在 RAID 控制器后面的驱动器造成了一个逻辑驱动器，咱们只能看到这个逻辑驱动器有2TB。

当咱们保存数据时，它将同时写入这两个2TB驱动器中。建立 RAID 1（镜像化）最少须要两个驱动器。若是发生磁盘故障，咱们能够经过更换一个新的磁盘恢复 RAID 。若是在 RAID 1 中任何一个磁盘发生故障，咱们能够从另外一个磁盘中获取相同的数据，由于另外的磁盘中也有相同的数据。因此是零数据丢失。

• 良好的性能。

• 总容量丢失一半可用空间。

• 彻底容错。

• 重建会更快。

• 写性能变慢。

• 读性能变好。

• 能用于操做系统和小规模的数据库。

 

 

RAID 5 / 分布式奇偶校验

RAID 5 多用于企业级。 RAID 5 的以分布式奇偶校验的方式工做。奇偶校验信息将被用于重建数据。它从剩下的正常驱动器上的信息来重建。在驱动器发生故障时，这能够保护咱们的数据。

假设咱们有4个驱动器，若是一个驱动器发生故障然后咱们更换发生故障的驱动器后，咱们能够从奇偶校验中重建数据到更换的驱动器上。奇偶校验信息存储在全部的4个驱动器上，若是咱们有4个 1TB 的驱动器。奇偶校验信息将被存储在每一个驱动器的256G中，而其它768GB是用户本身使用的。单个驱动器故障后，RAID 5 依旧正常工做，若是驱动器损坏个数超过1个会致使数据的丢失。

• 性能卓越

• 读速度将很是好。

• 写速度处于平均水准，若是咱们不使用硬件 RAID 控制器，写速度缓慢。

• 从全部驱动器的奇偶校验信息中重建。

• 彻底容错。

• 1个磁盘空间将用于奇偶校验。

• 能够被用在文件服务器，Web服务器，很是重要的备份中。

 

RAID 6 双分布式奇偶校验磁盘

RAID 6 和 RAID 5 类似但它有两个分布式奇偶校验。大多用在大数量的阵列中。咱们最少须要4个驱动器，即便有2个驱动器发生故障，咱们依然能够更换新的驱动器后重建数据。

它比 RAID 5 慢，由于它将数据同时写到4个驱动器上。当咱们使用硬件 RAID 控制器时速度就处于平均水准。若是咱们有6个的1TB驱动器，4个驱动器将用于数据保存，2个驱动器将用于校验。

• 性能不佳。

• 读的性能很好。

• 若是咱们不使用硬件 RAID 控制器写的性能会不好。

• 从两个奇偶校验驱动器上重建。

• 彻底容错。

• 2个磁盘空间将用于奇偶校验。

• 可用于大型阵列。

• 用于备份和视频流中，用于大规模。

 

RAID 10 / 镜像+条带

RAID 10 能够被称为1 + 0或0 +1。它将作镜像+条带两个工做。在 RAID 10 中首先作镜像而后作条带。在 RAID 01 上首先作条带，而后作镜像。RAID 10 比 01 好。

假设，咱们有4个驱动器。当我逻辑卷上写数据时，它会使用镜像和条带的方式将数据保存到4个驱动器上。

若是我在 RAID 10 上写入数据“TECMINT”，数据将使用以下方式保存。首先将“T”同时写入两个磁盘，“E”也将同时写入另外两个磁盘，全部数据都写入两块磁盘。这样能够将每一个数据复制到另外的磁盘。

同时它将使用 RAID 0 方式写入数据，遵循将“T”写入第一组盘，“E”写入第二组盘。再次将“C”写入第一组盘，“M”到第二组盘。

• 良好的读写性能。

• 总容量丢失一半的可用空间。

• 容错。

• 从副本数据中快速重建。

• 因为其高性能和高可用性，常被用于数据库的存储中。

结论

在这篇文章中，咱们已经了解了什么是 RAID 和在实际环境大多采用哪一个级别的 RAID。但愿你已经学会了上面所写的。对于 RAID 的构建必须了解有关 RAID 的基本知识。以上内容能够基本知足你对 RAID 的了解。

在接下来的文章中，我将介绍如何设置和使用各类级别建立 RAID，增长 RAID 组（阵列）和驱动器故障排除等。

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