Raid0 和Raid1的区别在哪里?各自的优势是?

作者: admin 分类: linux 发布时间: 2019-06-27 08:44

RAID原理基础视频

 
磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID),有“独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列”之意。
磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘,以硬件(RAID卡)或软件(MDADM)形式组合成一个容量巨大的磁盘组,利用多个磁盘组合在一起,提升整个磁盘系统效能。利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。
 
 磁盘阵列还能利用同位检查(Parity Check)的观念,在数组中任意一个硬盘故障时,仍可读出数据,在数据重构时,将数据经计算后重新置入新硬盘中
 
注:RAID可以预防数据丢失,但是它并不能完全保证你的数据不会丢失,所以大家使用RAID的同时还是注意备份重要的数据RAID的创建有两种方式:软RAID(通过操作系统软件来实现)和硬RAID(使用硬件阵列卡);在企业中用的最多的是:raid1、raid5和raid10。
不过随着云的高速发展,供应商一般可以把硬件问题解决掉。

 

RAID几种常见的类型

 
RAID基本思想:把好几块硬盘通过一定组合方式把它组合起来,成为一个新的硬盘阵列组,从而使它能够达到高性能硬盘的要求
 
RAID有三个关键技术:
镜像:提供了数据的安全性;
chunk条带(块大小也可以说是条带的粒度),它的存在的就是为了提高I/O,提供了数据并发性
 
数据的校验:提供了数据的安全
 
Raid相对于单个磁盘优点:
 

RAID-0的工作原理

 
  条带 (strping),也是我们最早出现的RAID模式
  需磁盘数量:2块以上(大小最好相同),是组建磁盘阵列中最简单的一种形式,只需要2块以上的硬盘即可.
  特点:成本低,可以提高整个磁盘的性能和吞吐量。RAID 0没有提供冗余或错误修复能力,速度快.
  任何一个磁盘的损坏将损坏全部数据;磁盘利用率为100%

 
 
 
 
 关注点  描述
 容量  是5块盘加在一起的容量。在所有RAID级别中具有最高的存储性能,原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取。
 性能  理论上磁盘读写速度比单盘提升5倍,但由于总线带宽等多种因素的影响,实际的提升速率肯定会低于理论值,但是,大量数据并行传输与串行传输比较,提速效果显然毋庸置疑,磁盘越多倍数越小。
 冗余 无任何冗余,坏1块盘,整个RAID就不能用了
场合 适合于大规模并发读写,但对数据安全性要求不高的情况,如mysql slave(数据块从库),集群的节点RS(服务员)
 特点 速度快,无冗余,容量无损失
 
 

RAID-1

  mirroring(镜像卷),需要磁盘两块以上
  原理:是把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上,也就是说数据在写入一块磁盘的同时,会在另一块闲置的磁盘上生成镜像文件,(同步)
  RAID 1 mirroring(镜像卷),至少需要两块硬盘,raid大小等于两个raid分区中最小的容量(最好将分区大小分为一样),数据有冗余,在存储时同时写入两块硬盘,实现了数据备份;
  磁盘利用率为50%,即2块100G的磁盘构成RAID1只能提供100G的可用空间。如下图


 
 关注点  描述
 容量  损失50%的数据容量,列如2块1T的盘,做完RAID1后容量为1T
 性能  Mirror不能提高存储性能,理论上写性能和单盘差不多。
 冗余  在所有RAID级别中,RAID1提供最高的数据安全保障,冗余度100%
 特点  100%冗余,容量损失半。
 
 

RAID-5

 
  需要三块或以上硬盘,可以提供热备盘实现故障的恢复;只损坏一块,没有问题。但如果同时损坏两块磁盘,则数据将都会损坏。 空间利用率: (n-1)/n 2/3 如下图所示

 
  奇偶校验信息的作用:
  当RAID5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。
  扩展:异或运算
  是用相对简单的异或逻辑运算(相同为0,相异为1)


 
 关注点  描述
 容量 损失一块盘的数据容量10*600G 9*600G
 性能 RAID 5 具有和RAID 0 相近的数据读取速度,只是多了奇偶校验信息,写入数据速度比单个磁盘写入操作稍慢。
 冗余 可损失一块盘,RAID数据安全保障程度比RAID 1 低而磁盘空间利用率要比raid 1 高
场合  
RAID 5 可以理解为是RAID 0  和RAID 1的折中方案,适合对性能和冗余都有一定要求,又都不是十分高的情况。
 
mysql的主从库都可以,存储也可以,普通的服务器为了减少维护成本,又保持一定冗余和读性能都可以做RAID 5
 特点 容量损失一块盘,写数据通过奇偶校验,RAID 1和 RAID 0的折中方案。
 
 

嵌套RAID级别

 
  RAID-10镜像+条带
  RAID 10是将镜像和条带进行两级组合的RAID级别,第一级是RAID1镜像对,第二级为RAID 0。
  比如我们有8块盘,它是先两两做镜像,形成了新的4块盘,然后对这4块盘做RAID0;
  当RAID10有一个硬盘受损其余硬盘会继续工作,这个时候受影响的硬盘只有2块


 
几个方案对比下来, RAID5是最适合的,如下图:
 
 
 
 关注点  描述
 应用场合 RAID 10适用于数据库存储服务器等需要高性能、高容错但对容量要求不大的场合
 性能 极高的读写效率和较高的数据保护、恢复能力
 冗余 RAID10提供100%的数据冗余
 特点 RAID 1和RAID 0标准结合的产物
 
 

RAID硬盘失效处理

  一般两种处理方法:热备和热插拔
  热备:HotSpare
  定义:当冗余的RAID组中某个硬盘失效时,在不干扰当前RAID系统的正常使用的情况下,用RAID系统中另外一个正常的备用硬盘自动顶替失效硬盘,及时保证RAID系统的冗余性
  全局式:备用硬盘为系统中所有的冗余RAID组共享
  专用式:备用硬盘为系统中某一组冗余RAID组专用
  如下图所示:是一个全局热备的示例,该热备盘由系统中两个RAID组共享,可自动顶替任何一个RAID中的一个失效硬盘

 
热插拔:HotSwap
 
定义:在不影响系统正常运转的情况下,用正常的物理硬盘替换RAID系统中失效硬盘。

 

RAID-0-1-5-10搭建及使用-删除RAID及注意事项

 
  先做阵列才装系统 ,一般服务器启动时,有显示进入配置Riad的提示
  比如:按下CTRL+L/H/M进入配置raid界面
  硬RAID:需要RAID卡,我们的磁盘是接在RAID卡的,由它统一管理和控制。数据也由它来进行分配和维护;它有自己的cpu,处理速度快
  软RAID:通过操作系统实现
  Linux内核中有一个md(multiple devices)模块在底层管理RAID设备,它会在应用层给我们提供一个应用程序的工具mdadm ,mdadm是linux下用于创建和管理软件RAID的命令。
  mdadm命令常见参数解释:



 
磁盘达到sdz以后,名字应该如何排?

 

实验环境:

 
  注:工作中正常做raid全部是使用独立的磁盘来做的。
  为了节约资源,raid10以一块磁盘上多个分区来代替多个独立的磁盘做raid,但是这样做出来的raid没有备份数据的作用,因为一块磁盘坏了,这个磁盘上所做的raid也就都坏了。

创建RAID0

  
       1、创建raid0
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -C -v /dev/md0 -l 0 -n 2 /dev/sdb /dev/sdc
  mdadm: chunk size defaults to 512K
  mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
  mdadm: array /dev/md0 started.
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -Ds

  2、 查看阵列信息
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -Ds
  ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 name=xuegod63.cn:0 UUID=cadf4f55:226ef97d:565eaba5:3a3c7da4
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md0
  /dev/md0:
  Version : 1.2
  Creation Time : Thu May 17 15:59:16 2018
  Raid Level : raid0
  Array Size : 41910272 (39.97 GiB 42.92 GB)
  Raid Devices : 2
  Total Devices : 2
  Persistence : Superblock is persistent
  Update Time : Thu May 17 15:59:16 2018
  State : clean
  Active Devices : 2
  Working Devices : 2
  Failed Devices : 0
  Spare Devices : 0
  Chunk Size : 512K #chunk是raid中最小的存储单位
  Consistency Policy : none
  Name : xuegod63.cn:0 (local to host xuegod63.cn)
  UUID : cadf4f55:226ef97d:565eaba5:3a3c7da4
  Events : 0
  Number Major Minor RaidDevice State
  0 8 16 0 active sync /dev/sdb
  1 8 32 1 active sync /dev/sdc
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -Ds > /etc/mdadm.conf #生成配置文件

  3、 对创建的RAID0进行文件系统创建并挂载
  [root@xuegod63 ~]# mkfs.xfs /dev/md0
  [root@xuegod63 ~]# mkdir /raid0
  [root@xuegod63 ~]# mount /dev/md0 /raid0/
  [root@xuegod63 ~]# df -Th /raid0/
  文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
  /dev/md0 xfs 40G 33M 40G 1% /raid0
  [root@xuegod63 ~]# echo 324 > /raid0/a.txt

  4、 开机自动挂载
  [root@xuegod63 ~]# blkid /dev/md0
  /dev/md0: UUID="3bf9c260-dc7b-4e37-a865-a8caa21ddf2c" TYPE="xfs"
  [root@xuegod63 ~]# echo "UUID=5bba0862-c4a2-44ad-a78f-367f387ad001 /raid0 xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab

 

创建RAID1

 
  1)创建RAID1
  2)添加1个热备盘
  3)模拟磁盘故障,自动顶替故障盘
  4)从raid1中移出故障盘
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -C -v /dev/md1 -l 1 -n 2 -x 1 /dev/sd[d,e,f]

  将RADI信息保存到配置文件
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf

  查看 RAID 阵列信息:
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md1
  Raid Level : raid1
  Array Size : 20955136 (19.98 GiB 21.46 GB)
  。。。
  Number Major Minor RaidDevice State
  0 8 48 0 active sync /dev/sdd
  1 8 64 1 active sync /dev/sde
  2 8 80 - spare /dev/sdf

  在RAID设备上创建文件系统
  [root@xuegod63 ~]# mkfs.xfs /dev/md1
  [root@xuegod63 ~]# mkdir /raid1
  [root@xuegod63 ~]# mount /dev/md1 /raid1/

  准备测试文件
  [root@xuegod63 ~]# cp /etc/passwd /raid1/

  模拟损坏
  下面模拟RAID1中数据盘/dev/sde出现故障,观察/dev/sdf备用盘能否自动顶替故障盘
  [root@xuegod63 ~]# mdadm /dev/md1 -f /dev/sde

  查看一下阵列状态信息
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md1
  ...
  Number Major Minor RaidDevice State
  0 8 96 0 active sync /dev/sdg
  2 8 128 1 spare rebuilding /dev/sdi #热备盘已经在同步数据
  1 8 112 - faulty /dev/sdh

  更新配置文件
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf

  查看数据是否丢失
  [root@xuegod63 ~]# ls /raid1/ #数据正常,没有丢失

  重要的数据如:数据库 ; 系统盘 (把系统安装到raid1的md1设备上,可以对md1做分区)
  移除损坏的设备:
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -r /dev/md1 /dev/sde
  mdadm: hot removed /dev/sde from /dev/md1

  查看信息:
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md1
  Number Major Minor RaidDevice State
  0 8 96 0 active sync /dev/sdd
  2 8 128 1 active sync /dev/sdf #已经没有热备盘了

  添加一块新热备盘
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -a /dev/md1 /dev/sde
  mdadm: added /dev/sde

创建RAID5


 
  1)创建RAID5, 添加1个热备盘,指定chunk大小为32K
  -x或--spare-devicds= 指定阵列中备用盘的数量
  -c或--chunk= 设定阵列的块chunk块大小 ,单位为KB
  2)停止阵列,重新激活阵列
  3)使用热备盘,扩展阵列容量,从3个磁盘扩展到4个
  创建RAID-5
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -C -v /dev/md5 -l 5 -n 3 -x 1 -c32 /dev/sd{g,h,i,j}
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md5
  /dev/md5:
  Version : 1.2
  Creation Time : Thu May 17 18:54:20 2018
  Raid Level : raid5
  Array Size : 41910272 (39.97 GiB 42.92 GB)
  Used Dev Size : 20955136 (19.98 GiB 21.46 GB)
  Raid Devices : 3
  Total Devices : 4
  Persistence : Superblock is persistent
  Update Time : Thu May 17 18:54:31 2018
  State : clean, degraded, recovering
  Active Devices : 2
  Working Devices : 4
  Failed Devices : 0
  Spare Devices : 2
  Layout : left-symmetric
  Chunk Size : 32K
  Consistency Policy : resync
  Rebuild Status : 7% complete
  Name : xuegod63.cn:5 (local to host xuegod63.cn)
  UUID : fa685cea:38778d6a:0eb2c670:07ec5797
  Events : 2
  Number Major Minor RaidDevice State
  0 8 96 0 active sync /dev/sdg
  1 8 112 1 active sync /dev/sdh
  4 8 128 2 spare rebuilding /dev/sdi
  3 8 144 - spare /dev/sdj #热备盘

  停止MD5阵列
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf #停止前,一定要先保存配置文件
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md5 ##停止前,请确认数据已经同步完
  Consistency Policy : resync #数据已经同步完
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -S /dev/md5
  mdadm: stopped /dev/md5

  激活MD5阵列
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -As
  mdadm: /dev/md5 has been started with 3 drives and 1 spare.

  扩展RAID5磁盘阵列
  将热备盘增加到md5中,使用md5中可以使用的磁盘数量为4块
  [root@xuegod63 /]# mdadm -G /dev/md5 -n 4 -c 32
  #-G或--grow 改变阵列大小或形态
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf #保存配置文件

  备注:阵列只有在正常状态下,才能扩容,降级及重构时不允许扩容。对于raid5来说,只能增加成员盘,不能减少。而对于raid1来说,可以增加成员盘,也可以减少。
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md5 #查看状态
  。。。
  Array Size : 41910272 (39.97 GiB 42.92 GB) #发现新增加硬盘后空间没有变大,为什么?
  Used Dev Size : 20955136 (19.98 GiB 21.46 GB)
  。。。
  Reshape Status : 3% complete #重塑状态:3%完成 ,等到100%, 数据才同步完,同步完后会变成成:Consistency Policy : resync #一致性策略:再同步,表示已经同步完
  。。。
  Number Major Minor RaidDevice State
  0 8 96 0 active sync /dev/sdg
  1 8 112 1 active sync /dev/sdh
  4 8 128 2 active sync /dev/sdi
  3 8 144 3 active sync /dev/sdj
  等一会,等所有数据同步完成后,查看md5空间大小:
  Array Size : 62865408 (59.95 GiB 64.37 GB) #空间已经变大
  Used Dev Size : 20955136 (19.98 GiB 21.46 GB)

 

创建RAID10

 
  [root@xuegod63 ~]# fdisk /dev/sdk #分4个主分区,每个分区1G大小
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -C -v /dev/md10 -l 10 -n 4 /dev/sdk[1-4]
  [root@xuegod63 ~]# cat /proc/mdstat
  删除RAID所有信息及注意事项
  [root@xuegod63 ~]# umount /dev/md0 /raid0 #如果你已经挂载raid,就先卸载。
  [root@xuegod63 ~]# mdadm -Ss #停止raid设备
  [root@xuegod63 ~]# rm -rf /etc/mdadm.conf #删除raid配置文件
  [root@xuegod63 ~]# mdadm --zero-superblock /dev/sdb #清除物理磁盘中的raid标识
  [root@xuegod63 ~]# mdadm --zero-superblock /dev/sdc #清除物理磁盘中的raid标识
  参数:--zero-superblock : erase the MD superblock from a device. #擦除设备中的MD超级块


Linux 命令大全

如果觉得我的文章对您有用,请随意打赏。您的支持将鼓励我继续创作!