1、Raid介紹

1.1、什么是Raid？

Raid是廉價冗余磁盤陣列（Redundant Array of Inexpensive Disk）的簡稱，有時也簡稱磁盤陣列（Disk Array）。

Raid是一種把多塊獨(dú)立的物理磁盤按不同的技術(shù)方式組合起來形成一個磁盤組，在邏輯上（昨晚Raid，裝系統(tǒng)后）看起來就是一塊大的磁盤，可以提供比單個物理磁盤更大的儲存容量或更高的存儲性能，同時又提供不同級別數(shù)據(jù)冗余備份的一種技術(shù)。

1.2、Raid級別介紹

把多個物理磁盤通過不同的技術(shù)方式組成磁盤陣列，這個不同的技術(shù)方式就被稱為Raid級別。

Raid級別一般有：Raid0、Raid1、Raid2、Raid3、Raid4、Raid5、Raid6、Raid7、Raid0+1（也稱Raid10）、Raid53等。

生產(chǎn)環(huán)境常用的Raid的級別為：Raid0、Raid1、Raid5、Raid10。

2、Raid級別的優(yōu)缺點(diǎn)：

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3、Raid的簡單定義

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4、什么是冗余？

冗余，指重復(fù)配置系統(tǒng)的一些部件，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，冗余配置的部件介入并承擔(dān)故障部件的工作，由此減少系統(tǒng)的故障時間 Redundant，自動備援，即當(dāng)某一設(shè)備發(fā)生損壞時，它可以自動作為后備式設(shè)備替代該設(shè)備。

5、常見Raid技術(shù)分為兩種：

基于硬件的Raid技術(shù)和基于軟件的Raid技術(shù)。

（1）軟Raid技術(shù)：

在Linux下在安裝系統(tǒng)過程中或者安裝系統(tǒng)后通過自帶的軟件就能實現(xiàn)軟Raid功能，使用軟Raid可省去購買昂貴的硬件Raid控制器和附件就能極大地增強(qiáng)磁盤的IO性能和可靠性。由于是用軟件實現(xiàn)的Raid功能，所以他配置靈活、管理方便。同時使用軟件Raid，還可以實現(xiàn)將幾個物理磁盤合并成一個更大的虛擬設(shè)備，從而達(dá)到性能改進(jìn)和數(shù)據(jù)冗余的目的。

（2）硬Raid技術(shù)：

基于硬件的Raid解決方案比基于軟件Raid技術(shù)在使用性能和服務(wù)性能上會更勝一籌，具體表現(xiàn)在檢測和修復(fù)多位錯誤的能力、錯誤磁盤自動檢測和陣列重建等方面。從安裝性上考慮，基于精簡的Raid解決方案也是更安全的，因此，在實際的生產(chǎn)場景中，基于經(jīng)驗的Raid解決方案應(yīng)該是我們的首選?；ヂ?lián)網(wǎng)公司常用的生產(chǎn)DELL服務(wù)器，默認(rèn)的就會支持Raid0，1，如果Raid5，10就需要買Raid卡。

軟RAID，系統(tǒng)層面實現(xiàn)的，性能差

硬RAID，硬件層面實現(xiàn)的，性能高。

硬RAID分類：主板板載RAID：功能弱，0，1

獨(dú)立RAID卡：功能強(qiáng)，0,1,5,10 工作選擇。

6、LVM全稱（Lofic Volume Management （Manager））邏輯卷管理。

它的最大用途是可以【靈活的管理磁盤的容量】，讓磁盤分區(qū)可以隨意放大或縮小，便于更好的應(yīng)用磁盤的剩余空間，如果過于強(qiáng)調(diào)性能與備份，那么還是應(yīng)該使用Raid功能，而不是LVM。

LVM是軟件層面實現(xiàn)的，性能太低。性能降低5%~10%。

買服務(wù)器插滿磁盤，分區(qū)規(guī)劃好，永遠(yuǎn)都不需要LVM。

LVM是在硬盤的分區(qū)之上，創(chuàng)建一個邏輯層，以便方便系統(tǒng)管理整個硬盤分區(qū)系統(tǒng)。LVM最先由IBM開發(fā)，在AIX系統(tǒng)上實現(xiàn)，OS/2操作系統(tǒng)與HP-UX也支持這個功能。在1998年，Heinz Mauelshagen根據(jù)在HP-UX上的LVM管理器，寫作出第一個Linux版本。

7、Raid和LVM的區(qū)別

LVM：靈活的管理磁盤的容量，有一定的冗余和性能功能，但很弱。

Raid：更側(cè)重性能和數(shù)據(jù)安全。

8、我們?yōu)槭裁葱枰猂aid？

磁盤陣列可以吧多個磁盤驅(qū)動器通過不同的鏈接方式連接在一起協(xié)同工作，大大提高了讀取速度，同時把磁盤系統(tǒng)的可靠性提高到接近無錯的境界，使其可靠性提高。

用Raid最直接的好處是：

（1）提升數(shù)據(jù)安全性。

（2）提升數(shù)據(jù)讀寫性能。

（3）提供更大的單一邏輯磁盤數(shù)據(jù)容量存儲。

9、RAID0:

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Raid0特點(diǎn)：

以四快盤做Raid0為例說明

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RAID0應(yīng)用場景：

（1）負(fù)載均衡集群下面的多個相同RS節(jié)點(diǎn)服務(wù)器。

（2）分布式文件存儲下面的主節(jié)點(diǎn)或CHUNK SERVER。

（3）MySQL主從復(fù)制的多個Slave服務(wù)器。

（4）對性能要求很高，對冗余要求很低的相關(guān)業(yè)務(wù)。

10、RAID1

Raid1又稱為Mirror或Mirroring（鏡像），它的宗旨是最大限度的保護(hù)用戶數(shù)據(jù)的可用性和可修復(fù)性。Raid1的操作方式是把用戶寫入一個磁盤的數(shù)據(jù)百分之百地自動復(fù)制到另一個磁盤上，從而實現(xiàn)存儲雙份的數(shù)據(jù)。

要制作Raid1，要求只有兩塊盤，整個Raid大小等于兩個磁盤中最小的那塊磁盤的容量，數(shù)據(jù)有50%的冗余，在存儲時同時寫入兩塊磁盤，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)完整備份；但相對降低了寫入性能，但是讀取數(shù)據(jù)時可以并發(fā)，相當(dāng)于兩塊Raid0的讀取效率。

圖片2.png

Raid1特點(diǎn)：

以兩塊盤為例說明

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11、Raid5描述：中庸

Raid5是一種存儲性能、數(shù)據(jù)安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。

Raid5需要三塊或三塊以上的物理磁盤，可以提供熱備盤實現(xiàn)故障的恢復(fù)；

采用【奇偶校驗】，可靠性搶，且只有同時損壞兩塊盤時數(shù)據(jù)才會完全損壞，

只損壞一塊硬盤是，系統(tǒng)會根據(jù)存儲的玖小燕位重建數(shù)據(jù)，臨時提供服務(wù)；此時如果有熱備盤，系統(tǒng)還會自動在熱備盤上重建故障磁盤的數(shù)據(jù)。

Raid5結(jié)構(gòu)圖解：

圖片3.png

Raid5可以理解為是Raid0和Raid1的折中方案，Raid5可以為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盤空間利用率要比Mirror高。Raid5具有和Raid0箱近似的數(shù)據(jù)讀取速度，知識多了一個奇偶校驗信息，寫入數(shù)據(jù)的速度比單個磁盤進(jìn)行寫入操作稍慢。同時由于多個數(shù)據(jù)對應(yīng)一個奇偶校驗信息，Raid5的磁盤空間利用率要比Raid1高，存儲成本相對較低。

Raid5是一種存儲性能、數(shù)據(jù)安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。

Raid5是吧數(shù)據(jù)和相對應(yīng)的奇偶校驗信息存儲到組成Raid5的各個磁盤上，并且奇偶校驗信息和相對應(yīng)的數(shù)據(jù)分別存儲于不同的磁盤上。當(dāng)Raid5的一個磁盤數(shù)據(jù)發(fā)生損壞后，利用剩下的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的奇偶校驗信息去恢復(fù)被損壞的數(shù)據(jù)。

Raid5特點(diǎn)：

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Raid5適用領(lǐng)域：

文件與應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web、E-mail以及新聞服務(wù)器、Raid5是適用領(lǐng)域最多的Raid等級。

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12、Raid10

Raid0+1，Raid1+0，稱為Raid10

正如其名字一樣Raid0+1是Raid0和Raid1的組合形式，也稱為Raid10。

以四個磁盤組成的Raid0+1為例，其數(shù)據(jù)存儲方式如圖所示：Raid0+1是存儲性能和數(shù)據(jù)安全兼顧的方案。他在提供與Raid1一樣的數(shù)據(jù)安全保障的同時，也提供了與Raid0相似的存儲性能。

由于Raid0+1頁通過數(shù)據(jù)的100%備份功能提供數(shù)據(jù)安全寶行，因此Raid0+1的磁盤空間利用率與Raid1相同，存儲成本高。

Raid10和Raid01是將磁盤按照兩種不同的方式進(jìn)項的邏輯組合。

我們都已四塊硬盤做Raid來細(xì)說他們的區(qū)別：

Raid10是先將四快盤在縱向上分別兩兩做鏡像，鏡像后再在橫向上做條帶。

簡而言之：Raid10是先做鏡像后做條帶。在這種情況下，如果只是壞掉其中的一個硬盤，對Raid組的影響都不是非常大，只要不是同時壞掉其中的一個硬盤和它的鏡像盤，Raid組都不會崩潰。

Raid01是先將四塊硬盤中橫向上兩兩做條帶，然后在縱向上做鏡像。

簡而言之：先條帶后鏡像。這種情況下如果兩個條帶上有任意兩塊硬盤壞掉了，則整個Raid組都將崩潰了。不管發(fā)生介質(zhì)損壞的兩塊硬盤是否是鏡像盤。

總結(jié)：Raid10和Raid01在讀和寫的性能上沒有太大區(qū)別，從發(fā)生故障的概率上看，Raid01是遠(yuǎn)大于Raid10的。一般情況下選擇Raid10的情況會多些。

Raid01和Raid10結(jié)構(gòu)圖：

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如果某時刻，左邊的Raid0系統(tǒng)中有一塊磁盤損壞，此時左邊的Raid0系統(tǒng)便沒有絲毫作用了。所有的IO均轉(zhuǎn)向右邊的Raid0系統(tǒng)。而此時，僅僅允許左邊剩余的那塊磁盤損壞。如果右邊任何一塊磁盤損壞，則整體數(shù)據(jù)將不可用。所以這個系統(tǒng)的冗余變成了1，即只允許損壞特定的一塊磁盤（左邊Raid0系統(tǒng)剩余的磁盤）。

綜上所述，Raid10系統(tǒng)要不Raid01系統(tǒng)冗余度高，安全性高。

Raid10特點(diǎn)：
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13、常用Raid選擇成本-性能-可靠性對比圖

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14、磁盤儲存邏輯結(jié)構(gòu)圖

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15、分區(qū)知識：

（1）什么是分區(qū)？

磁盤分區(qū)就相當(dāng)于給磁盤打隔斷。

（2）磁盤在Linux里的命名：

IDE /dev/hda hdb

SCSI /dev/sda sdb

分區(qū)數(shù)字表示：sda1 sda2 sda3

（3）磁盤分區(qū)類型和特點(diǎn)：

1、主分區(qū)（primary）P

系統(tǒng)中必須要存在的分區(qū)，系統(tǒng)盤選擇主分區(qū)安裝。

數(shù)字編號只能是1-4，（sda1、 sda2、 sda3、 sda4）

主分區(qū)最多四個，最少一個。

2、擴(kuò)展分區(qū)（extend）E

相當(dāng)于一個獨(dú)立的小磁盤。

有獨(dú)立的分區(qū)表。

不能獨(dú)立存在，即不能直接存放數(shù)據(jù)。

必須在擴(kuò)展分區(qū)上建立邏輯分區(qū)才能個存放數(shù)據(jù)。

占用主分區(qū)的編號（主分區(qū)+擴(kuò)展分區(qū)）之和小于等于4。

擴(kuò)展分區(qū)可以沒有，最多只能有一個。

3、邏輯分區(qū)（logic）L

數(shù)字編號只能從5開始。

邏輯分區(qū)存放于擴(kuò)展分區(qū)之上。

存放任意普通數(shù)據(jù)。

磁盤分區(qū)注意事項要點(diǎn):

一塊硬盤的分區(qū)方式只能為如下組合之一：

（1）任意多個主分區(qū)，但要求1≤主分區(qū)數(shù)量≤4。

例如：一個硬盤可以分為4個主分區(qū)3個主分區(qū)2個主分區(qū)或1個主分區(qū)。

（2）擴(kuò)展分區(qū)可以和主分區(qū)組合，但要求2≤(主分區(qū)+擴(kuò)展分區(qū))數(shù)量≤4）。

例如：3個主分區(qū)+1個擴(kuò)展分區(qū)或2個主分區(qū)+1個擴(kuò)展分區(qū)或1個主分區(qū)+1個擴(kuò)展分區(qū)。

當(dāng)總分區(qū)的數(shù)量大于4個的時候，必須提前分一個擴(kuò)展分區(qū)，擴(kuò)展分區(qū)最多只能有一個。

（3）如果要分成四個磁盤分區(qū)的話，那么最多就是可以：

P ＋ P ＋ P ＋ P

P ＋ P ＋ P ＋ E

問題：如果給一個磁盤分6個分區(qū)有哪些方案，同時寫出分區(qū)/dev/sda（數(shù)字）。

3P+1E(3L) 1 2 3 5 6 7

2P+1E(4L) 12 5678

1P+1E(5L) 1 56789

分區(qū)分完了，空間還有剩余浪費(fèi)掉空間。

（4）磁盤分區(qū)工作原理

磁盤是按柱面分區(qū)的。

磁盤分區(qū)登記的地點(diǎn)叫磁盤分區(qū)表。

磁盤分區(qū)表的作用是存放分區(qū)結(jié)果信息的。

磁盤分區(qū)表的位置在0磁道0磁頭1扇區(qū)（512字節(jié)）

占用一扇區(qū)的前446字節(jié)（系統(tǒng)引導(dǎo)信息）后面的64字節(jié)（分區(qū)表），

剩下兩個字節(jié)是分區(qū)結(jié)束標(biāo)志。

磁盤分區(qū)表的容量是有限的（64字節(jié)），一個分區(qū)固定占16字節(jié)。

64/16=4分區(qū)（主分區(qū)+擴(kuò)展分區(qū)）

（5）磁盤分區(qū)實戰(zhàn)

磁盤分區(qū)本質(zhì)改64字節(jié)的分區(qū)表而已。

磁盤分區(qū)常用命令fdisk命令，修改MBR分區(qū)表，MBR格式。

缺陷：被修改的磁盤大小不能大于2T。

磁盤分區(qū)其他命令parted，gpt分區(qū)格式，既能修改小于2T，又能修改大于2T的磁盤。

小于2T就用fdisk

大于2T就用parted