23. RAID磁盘阵列——RAID0,RAID1,RAID5,RAID6,RAID10,RAID01,软RAID,硬RAID

1.        基本介绍：

（1）RAID磁盘阵列（Redundant Array of Independent Disks）简称为独立冗余磁盘阵列。

（2）磁盘阵列：其实就是把多块独立的硬盘组合成一SEO靠我个容量巨大的硬盘组，利用个别硬盘提 供数据所产生加成效果提升整个硬盘系统效能，并通过存储冗余数据增加容错能力。 磁盘阵列在电脑中被成为RAID，将电脑里的多块硬盘组建成RAID之后，你的电脑里 就只会SEO靠我看到一个RAID阵列盘。你可以像使用普通硬盘一样使用它。

（3）常见的RAID组合方式为：RAID0,RAID1,RAID5,RAID6,RAID1+0,RAID0+1

2.        RAID0

（1SEO靠我）RAID0 俗称“条带”，它将两个或者多个硬盘组成一个逻辑硬盘，容量是所有硬盘之和。Raid0最低需要两块硬盘，它把数据分散到每块硬盘上进行存储，所以raid0拥有所有 raid种类中最强的存储性能SEO靠我。而raid0的总可用空间容量就是硬盘数量乘以最低容量硬盘的容量，连续读写性能就是单盘的倍数。

（2）总结：

特点：数据条带化，无校验，不提供数据保护；数据并发写入多个硬盘。

优点：RAID读写性能最高，1SEO靠我00%的磁盘空间利用率。

缺点：此方式硬盘数据没有冗余，没有容错，一旦一个物理硬盘损坏，则所有数据均丢失。

适用：RAID0 适合于对数据量大，但安全性要求不高的场景，比如音像、视频文件的存储等。

3.  SEO靠我      RAID1

（1）RAID1俗称“镜像”，它最少由两个硬盘组成，而且两个硬盘上存储的数据均相同，以实现数据冗余。容错性是所有组合中方式里最好的，只要有一块硬盘正常，则能继续保持正常工作。但它SEO靠我对磁盘利用率只有50%。RAID1只支持两块硬盘组RAID阵列，而实际容量只有最小的那块硬盘的容量，原因是RAID1只提高了数据的安全性。但是RAID1不等于数据备份。

（2）总结：

特点：数据镜像，无校SEO靠我验（检查）。一半的空间存储冗余数据，但是在所有的RAID中数据安全性            最高。

优点：所有的RAID中安全性能最高，即使一块磁盘发生故障，仍能正常运转。镜像磁盘没有完全       SEO靠我      故障，数据就不会丢失。

缺点：一半的磁盘空间用于存储冗余数据，磁盘空间利用率50%

适用：数据安全性要求比较高的场景，如邮件系统，数据库等。

 4.        RAID5

（1）最少由三个硬盘组SEO靠我成。它将数据分散储存在阵列的每个磁盘，并且还伴有一个数据校验位，数据位与校验位通过算法能相互验证，当丢失其中的一位时，RAID控制器能通过算法，利用其它两位数据将丢失的数据进行计算还原。因而RAID5SEO靠我最多只允许一个硬盘损坏，有容错性。

（2）RAID5采用硬盘分割的技术，最少需要三块硬盘才可以组建RAID5阵列，它没有数据冗余，而是把数据奇偶校验的方式存储到每块硬盘上，而其中一块硬盘用于备用（即用于SEO靠我数据校验的），支持在线更换。RAID5允许一块硬盘损坏或者离线，这时候阵列依旧可以读取，但是处于降级状态，需要重建。

（3）总结：

特点：数据条带化，校验数据均匀分布在每个物理磁盘上。当某个物理磁盘发生故SEO靠我障十五，可根              据同一条带的其他数据块和对应的校验数据来重建损坏的数据。

优点：允许1个物理磁盘发生故障，而不丢失数据。读取性能相对较高，磁盘空间利用率大于           SEO靠我          RAID1+0

缺点：写入性能相对低。重建数据时，性能会受到较大的影响。 

适用：RAID5可理解为RAID0和RAID1折中方案，兼顾储存性能，数据安全和存储成本等因素。

5.     SEO靠我   RAID5工作原理

RAID5是一种储存性能，数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。以四个硬盘组成的RAID5为例，其数据存储方式如图所示：图中，P0为D0，D1和D2的奇偶校验信息，P1为D3，SEO靠我D4，D5的奇偶校验信息，以此类推。由图中可以看出，RAID 5不对存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID 5的 各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不SEO靠我同的磁盘上。当RAID 5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。

6.        RAID5奇偶校验信息——异或运算

（1）异或的逻辑符号：^

（2）异或的逻辑SEO靠我定义：同则假，异则真（0^0=0,1^1=0,0^1=1,1^0=1）

（3）计算机中的逻辑运算用1表示为真，0表示为假。

（4）例如：3块硬盘HD1,HD2,HD3的数据信息全通过校验盘HD4存放校验信SEO靠我息。

7.        RAID6

(1)在RAID5的基础上改良而成的，RAID6再将数据校验位增加一位，所以允许损坏的硬盘数量为两个。由于同一阵列中两个硬盘同时损坏的概率非常少，所以RAID6 用增SEO靠我加一块硬盘的代价，换来了比 RAID5 更高的数据安全性。RAID6 即带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构， 主要是用于要求数据绝对不能出错的场合，使用了二种奇偶校验值，所以需要 N+2 个磁SEO靠我盘，同时对控制器的设计变得十分复杂，写入速度也不好，用于计算奇偶校验值 和验证数据正确性所花费的时间比较多，造成了不必须的负载，很少人用。

（2）总结：

特点：数据条带化，校验数据（2组）均匀分布在每个物SEO靠我理磁盘上。即使有两个磁盘同时故障，也             可通过2组校验数据来重建两个磁盘上损坏的数据。

优点：允许两个物理磁盘发生故障，而不丢失数据。读取性较高。

缺点：成本高于RAID 5，写入性SEO靠我能较低（低于RAID 5）。

适用：RAID 6主要用于对数据安全要求非常高、成本同样重要的场景，它一般是替代RAID 10经               济性选择。如金融、数据库等。

8.       SEO靠我 RAID10

(1)RAID10是先将数据进行镜像操作，然后再对数据进行分组。RAID 1 在这里就是一个冗余的 备份阵列，而 RAID 0 则负责数据的读写阵列。至少要四块盘，两块做 raid0,另SEO靠我两块 做 raid1，RAID 10 对存储容量的利用率和 RAID 1 一样低，只有 50%.。Raid1+0 方 案造成了 50%的磁盘浪费，但是它提供了 200%的速度和单磁盘损坏的数据安全性，SEO靠我 并且当同时损坏的磁盘不在同一 Raid1 中，就能保证数据安全性。

（2）总结：

特点：RAID1与RAID0的结合，先创建RAID1，再创建RAID0

优点：读取性能仅次于RAID0。镜像中的磁盘没有全SEO靠我部故障，数据就不会丢失。一半的物理磁盘               发生故障时，仍可以运转。

缺点：成本高。磁盘利用率50%，一半的空间用于冗余数据。

适用：适用于读写性能要求高，数据安全大于磁盘成本的场SEO靠我景。如银行、数据库等。

 9.        RAID01

（1）raid01是先做条带再做镜像，这种架构的安全性低于raid10，而两者由于IO数量一致。读写速度相同，使用的硬盘数量也一致。

（2）当有磁盘SEO靠我发生故障时，RAID10工作能力高于RAID01

10.        软RAID和硬RAID

（1）软RAID

软RAID很简单，就是由操作系统来构建的RAID阵列。软RAID会吃掉一部分的主机CPU资源SEO靠我用于RAID阵列的开销，比如数据计算等。相比硬件RAID，软RAID只要系统支持即可，成本较低。但是同样的，因为吃CPU，所以速度比硬件raid较慢，安全性也低。

一句话总结：无独立的RAID控制卡，由SEO靠我操作系统和CPU来实现所有的RAID功能。

占用CPU资源，如果操作系统出现故障，则RAID信息会丢失，RAID功能将不可用。 跟硬RAID比性能差，但成本低。

（2）硬RAID

硬件raid则是由专门的rSEO靠我aid设备来实现的raid，一般是raid卡，或者主板集成的raid 功能。硬件raid有自己的raid控制器以及IO芯片，而高端一些的raid卡往往还有电池 以DRAM等硬件，整体性能是比软raidSEO靠我好一些的。而且因为硬件raid独立于操作系 统，安全性也相对较高。但是同样的，因为需要额外的硬件，所以价格相对也较高。

一句话总结：拥有独立的RAID控制卡，通过RAID卡实现所有的RAID功能，不占用SEO靠我CPU资源。 性能好，但成本高。

11.        应用：构建软RAID磁盘阵列：

为Linux服务器添加四块SCSI硬盘，使用 mdadm 软件包，构建RAID5 磁盘阵列，提高磁盘存储的性能和可靠SEO靠我性。

构建磁盘阵列：

(1）安装mdadm工具：在CentOS7.x 系统中mdadm 工具由mdadm-3.4-14.el7.x86_64 软件包提供，执行 rpm-qa | grep mdadm 命令SEO靠我查看系统中是否安装 mdadm 工具。若系统内未安装 mdadm 工具， 可使用 RPM 或 YUM 方式安装。

[root@WWcentos ~]# rpm -qa |grep mdadm SEO靠我 mdadm-4.1-6.el7.x86_64

(2）准备用于RAID阵列的分区：为 Linux 服务器添加 4 块 SCSI 硬盘。使用 fdisk 工具各划分出一块 2GB 的分区，依次为/deSEO靠我v/sdb1、/dev/sdc1、/dev/sdd1、/dev/sde1.

(3）创建RAID设备：

使用 mdadm 命令创建 RAID，执行以下命令即可创建名称为 md0 的 RAID5。 SEO靠我 [root@WWcentos~]# mdadm -Cv /dev/md0 -a yes -n4 -l5 /dev/sd[bcde]1 mdadm: layout defaultsSEO靠我 to left-symmetric mdadm: layout defaults to left-symmetric mdadm: chunk size defaulSEO靠我ts to 512K mdadm: size set to 2095104K

上述命令中所用到参数的作用如下所示。

-C：等同于 create，表示新建；

-v：显示创建过程中的信息；

/deSEO靠我v/md0：创建 RAID5 的名称；

-a：--auto，表示通知 mdadm 是否创建设备文件，并分配一个未使用的次设备 号， 后面跟 yes                        表如果有SEO靠我什么设备文件没有存在的话就自动创建；

-n：指定使用几块硬盘创建 RAID，n4 表示使用 4 块硬盘创建 RAID；

-l：指定 RAID 的级别，l5 表示创建 RAID5；

/dev/sd[bcde]SEO靠我1：指定四块磁盘分区。查看 RAID5 创建结果。

（4）创建并挂载文件系统：

# mkfs -t xfs /dev/md0

# mkdir /raidme

# mount /dev/md0 /raidme/SEO靠我

# df -hT

从上述 df -hT 命令的结果中的值/dev/md0 容量为 6G。4 块 2G 磁盘应该 8G，但是容量只显示 6G！这是 RAID5 的特性，用于存放校验数据的部分不显示。