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什么是raid磁盘冗余阵列

马哥Linux运维 来源:马哥Linux运维 2024-12-16 16:41 次阅读

什么是raid 磁盘冗余阵列

这是由多块独立磁盘(多为硬盘)组合的一个超大容量磁盘组。

大白话的解释
磁盘冗余阵列,就是将很多块硬盘组合成一个整体,不同的RAID级别,可以实现不同的功能
如加速数据读写、如实现数据备份。

raid技术的作用

- 提高IO能力,磁盘并行读写 
- 提高耐用性,磁盘冗余算法来实现
- 具备冗余功能,节约成本

raid级别的作用、以及区别

- raid0

  最小磁盘数:2 
  优点:性能提升(写入和读取速度)。数据分别存入两个不同的磁盘
  缺点:没有数据冗余。数据不安全
  业务用途:直播,IPTV,VOD边缘服务器

- raid1

  最小磁盘数:2 
  优点:容错和简单的数据恢复。提高了读取性能。实现了数据的备份
  缺点:可用容量较低。写入速度变慢。
  业务用途:标准应用服务器,其中数据冗余和可用性很重要。

- Raid5

  最小磁盘数:3 
  优点:容错和IO性能提升(低于RAID 0)
  缺点:由于奇偶校验开销导致服务器执行大量写操作,性能降低。
  理想用途:文件存储服务器和应用服务器。

- Raid6

  最小磁盘数:4 
  优点:比RAID 5更高的冗余。提高了读取性能。
  缺点:由于奇偶校验开销,服务器执行大量写操作会降低性能。
  理想用途:大型文件存储服务器和应用服务器。

- raid10

  最小磁盘数:4 
  优点:性能非常高。容错。
  缺点:可用容量较低/成本较高。有限的可扩展性
  理想用途:高度利用的数据库服务器/服务器执行大量写入操作

- RAID级别的区别主要是读写速度的不同,以及容错性能和搭建成本不同

raid0

1b63bc18-b565-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

至少需要两块磁盘
数据==条带化==分布到磁盘,==高的读写性能==,100%==高存储空间利用率==
数据==没有冗余策略==,一块磁盘故障,数据将无法恢复
应用场景:
对性能要求高但对数据安全性和可靠性要求不高的场景,比如音频视频等的存储

raid1

1b756436-b565-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

至少需要2块磁盘
数据==镜像备份==写到磁盘上(工作盘和镜像盘),==可靠性高==,磁盘利用率为50%
读性能可以,但写性能不佳,写入数据要同步,因此速度很慢。
一块磁盘故障,不会影响数据的读写,因为是镜像盘,冗余性好,只要有一块是好的,数据还是玩转的。
RAID 1应用场景:
对数据安全可靠要求较高的场景,比如邮件系统、交易系统等。

raid10

1b85c7ae-b565-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

RAID10特点:

RAID10是raid1+raid0的组合
至少需要4块磁盘
两块硬盘为一组先做raid1,再将做好raid1的两组做raid0
兼顾==数据的冗余==(raid1镜像)和==读写性能==(raid0数据条带化)
磁盘利用率为50%,成本较高

只要坏的不是同一个组中,所有的硬盘,就算坏掉一半硬盘都不会丢数据。

因此raid10是最实用的方案。

总结raid级别

1b8d33ae-b565-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

硬raid、软raid区别

硬RAID使用磁盘阵列卡实现RAID功能,更稳定,不依赖于操作系统。

软RAID使用软件模拟RAID功能,因为功能实现依赖软件以及操作系统,所以性能不如硬件RAID稳定

软Raid 10实战

(1)环境准备
添加4块硬盘,搭建raid 10磁盘冗余阵列。
1b992862-b565-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

[root@mini ~]#lsblk
NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda               8:0    0   20G  0 disk 
├─sda1            8:1    0    1G  0 part /boot
└─sda2            8:2    0   19G  0 part 
  ├─centos-root 253:0    0   18G  0 lvm  /
  └─centos-swap 253:1    0    1G  0 lvm  [SWAP]
sdd               8:48   0   10G  0 disk 
sde               8:64   0   10G  0 disk 
sdf               8:80   0   10G  0 disk 
sdg               8:96   0   10G  0 disk 
sr0              11:0    1  4.4G  0 rom  

# sdd sde sdf sdg为新添加磁盘

(2)安装mdadm(实现软RAID功能)
mdadm命令用于建设,管理和监控软件RAID阵列

[root@lamp-241 ~]# yum install mdadm -y

参数
1bbd66a0-b565-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

(3)创建RAID10磁盘阵列

# 1. 命令说明
mdadm -Cv /dev/md0  -a yes -n 4 -l 10 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde

-C表示创建RAID阵列卡
-v显示创建过程
/dev/md0   指定raid阵列的名字
-a  yes自动创建阵列设备文件
-n 4参数表示用4块盘部署阵列
-l 10 代表指定创建raid 10级别
        最后跟着四块磁盘设备名
   
# 2. 创建RAID10
[root@mini ~]#mdadm -Cv /dev/md0 -a yes -n 4 -l 10 /dev/sdd /dev/sde /dev/sdf /dev/sdg
mdadm: layout defaults to n2
mdadm: layout defaults to n2
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: size set to 10476544K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.

(4)查看RAID10信息

[root@mini ~]#fdisk -l /dev/md0

Disk /dev/md0: 21.5 GB, 21455962112 bytes, 41906176 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 524288 bytes / 1048576 bytes

# 4块盘分别为10G,总结40G,因RAID10只能利用磁盘50%的空间,所以此处显示为21.5GB空间

(5)创建分区及文件系统

这里就不分区了
[root@lamp-241 ~]# mkfs.xfs /dev/md0
meta-data=/dev/md0               isize=512    agcount=16, agsize=654720 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=10475520, imaxpct=25
         =                       sunit=128    swidth=256 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=5120, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=8 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

(6)挂载分区并写入数据

    mount /dev/md0 /md0_disk/
查看挂载后的磁盘使用情况
    df -h

写入数据

[root@lamp-241 ~]# ls /yuchao-linux/
[root@lamp-241 ~]#
[root@lamp-241 ~]# touch /yuchao-linux/超哥带你学linux.txt
[root@lamp-241 ~]#
[root@lamp-241 ~]# ls /yuchao-linux/
超哥带你学linux.txt

查看raid 10信息

[root@lamp-241 ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Thu Mar  3 0420 2022
        Raid Level : raid10
        Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)
     Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
      Raid Devices : 4
     Total Devices : 4
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Thu Mar  3 0412 2022
             State : clean
    Active Devices : 4
   Working Devices : 4
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 0

            Layout : near=2
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

              Name : lamp-241:0  (local to host lamp-241)
              UUID : 8b05fda8d639157c:bf00d883
            Events : 21

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       16        0      active sync set-A   /dev/sdb
       1       8       32        1      active sync set-B   /dev/sdc
       2       8       48        2      active sync set-A   /dev/sdd
       3       8       64        3      active sync set-B   /dev/sde
[root@lamp-241 ~]#

加入开机自动挂载

[root@lamp-241 ~]# tail -1 /etc/fstab
/dev/md0 /yuchao-linux xfs defaults 0 0

剔除一块硬盘

[root@lamp-241 ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdd
mdadm: set /dev/sdd faulty in /dev/md0

检查raid 10信息

[root@lamp-241 ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdd
mdadm: set /dev/sdd faulty in /dev/md0
[root@lamp-241 ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Thu Mar  3 0420 2022
        Raid Level : raid10
        Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)
     Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
      Raid Devices : 4
     Total Devices : 4
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Thu Mar  3 0433 2022
             State : clean, degraded
    Active Devices : 3
   Working Devices : 3
    Failed Devices : 1
     Spare Devices : 0

            Layout : near=2
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

              Name : lamp-241:0  (local to host lamp-241)
              UUID : 8b05fda8d639157c:bf00d883
            Events : 23


可以看到/dev/sdd硬盘被移除了,faulty翻译是有故障的

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       16        0      active sync set-A   /dev/sdb
       1       8       32        1      active sync set-B   /dev/sdc
       -       0        0        2      removed
       3       8       64        3      active sync set-B   /dev/sde

       2       8       48        -      faulty   /dev/sdd

不影响raid 10的使用

[root@lamp-241 ~]# touch /yuchao-linux/天气确实不错.txt
[root@lamp-241 ~]#
[root@lamp-241 ~]# ls /yuchao-linux/
天气确实不错.txt  超哥带你学linux.txt

重新加入/dev/sdd硬盘

RAID10磁盘阵列,挂掉一块硬盘并不影响使用,只需要购买新的设备,替换损坏的磁盘即可

1.先取消RAID10阵列的挂载,注意必须没有人在使用挂载的设备
[root@lamp-241 ~]# umount /dev/md0

2.重启机器
reboot

3.重新添加新的磁盘加入raid 10

[root@lamp-241 ~]# mdadm /dev/md0 -a /dev/sdd
mdadm: added /dev/sdd
[root@lamp-241 ~]#
[root@lamp-241 ~]#
[root@lamp-241 ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Thu Mar  3 0420 2022
        Raid Level : raid10
        Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)
     Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
      Raid Devices : 4
     Total Devices : 4
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Thu Mar  3 0407 2022
             State : clean, degraded, recovering
    Active Devices : 3
   Working Devices : 4
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 1

            Layout : near=2
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

    Rebuild Status : 6% complete  # 默认会有一个修复的过程,这里是进度条

              Name : lamp-241:0  (local to host lamp-241)
              UUID : 8b05fda8d639157c:bf00d883
            Events : 38

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       16        0      active sync set-A   /dev/sdb
       1       8       32        1      active sync set-B   /dev/sdc
       4       8       48        2      spare rebuilding   /dev/sdd
       3       8       64        3      active sync set-B   /dev/sde
[root@lamp-241 ~]#


最终修复完毕

[root@lamp-241 ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Thu Mar  3 0420 2022
        Raid Level : raid10
        Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)
     Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
      Raid Devices : 4
     Total Devices : 4
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Thu Mar  3 0445 2022
             State : clean
    Active Devices : 4
   Working Devices : 4
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 0

            Layout : near=2
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

              Name : lamp-241:0  (local to host lamp-241)
              UUID : 8b05fda8d639157c:bf00d883
            Events : 54

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       16        0      active sync set-A   /dev/sdb
       1       8       32        1      active sync set-B   /dev/sdc
       4       8       48        2      active sync set-A   /dev/sdd
       3       8       64        3      active sync set-B   /dev/sde
[root@lamp-241 ~]#

删除软件raid

1.卸载磁盘
[root@lamp-241 ~]# umount /dev/md0

2.停止raid服务
[root@lamp-241 ~]# mdadm -S /dev/md0
mdadm: stopped /dev/md0

3.卸载raid中所有硬盘
[root@lamp-241 ~]#
[root@lamp-241 ~]# mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdb
[root@lamp-241 ~]# mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdc
[root@lamp-241 ~]# mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdd
[root@lamp-241 ~]# mdadm --misc --zero-superblock /dev/sde

4.删除raid配置文件
rm -f /etc/mdadm.conf

5.删除开机自动挂载配置
修改/etc/fstab 
/dev/md0 /yuchao-linux xfs defaults 0 0  #删除    没弄开机自启就不用弄

或者在可以创建分区,创建文件系统
1bcf5e14-b565-11ef-93f3-92fbcf53809c.png
1be42286-b565-11ef-93f3-92fbcf53809c.png
1c011684-b565-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

链接:https://www.cnblogs.com/btcm409181423/p/18008555

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原文标题:raid 磁盘冗余阵列

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