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RAID 简介、RAID 概念和 RAID 级别 - 第 1 部分

RAID是一种廉价磁盘冗余阵列，但现在它被称为独立驱动器冗余阵列。以前，购买较小尺寸的磁盘都非常昂贵，但现在我们可以像以前一样，用同样的数量购买大尺寸的磁盘。 Raid 只是池中磁盘的集合，成为逻辑卷。

Raid 包含组、集合或数组。驱动程序的组合使一组磁盘形成 RAID 阵列或 RAID 集。它可以将至少 2 个磁盘连接到一个 raid 控制器，并形成一个逻辑卷或多个驱动器可以在一个组中。一组磁盘只能应用一个Raid 级别。当我们需要出色的性能时，就会使用Raid。根据我们选择的raid级别，性能会有所不同。通过容错和高可用性保存我们的数据。

本系列的标题为“准备设置 RAID”，第 1-9 部分涵盖以下主题。

这是 9 个教程系列的第 1 部分，在这里我们将介绍 RAID、RAID 概念以及在 Linux 中设置 RAID 所需的 RAID 级别。

软件 RAID 和硬件 RAID

软件 RAID 性能较低，因为会消耗主机资源。 Raid 软件需要加载以从软件 raid 卷读取数据。在加载raid软件之前，操作系统需要启动以加载raid软件。软件袭击中不需要物理硬件。零成本投资。

硬件RAID具有高性能。它们是专用 RAID 控制器，物理上使用 PCI Express 卡构建。它不会使用主机资源。它们有 NVRAM 用于缓存读取和写入。重建时存储缓存，即使断电，也会使用电池备用电源存储缓存。大规模投资需要非常昂贵的投资。

硬件 RAID 卡如下所示：

RAID 的特色概念

  1. raid中的奇偶校验方法从奇偶校验保存的信息中重新生成丢失的内容。 RAID 5、RAID 6 基于奇偶校验。
  2. Stripe正在将数据随机共享到多个磁盘。这不会在单个磁盘中包含完整数据。如果我们使用 3 个磁盘，一半的数据将存储在每个磁盘中。
  3. 镜像用于RAID 1和RAID 10。镜像是制作相同数据的副本。在 RAID 1 中，它也会将相同的内容保存到另一个磁盘。
  4. 热备用只是我们服务器中的一个备用驱动器，可以自动替换出现故障的驱动器。如果阵列中的任何一个驱动器出现故障，将使用该热备用驱动器并自动重建。
  5. 块只是一种数据大小，最小为 4KB 或更大。通过定义块大小，我们可以提高 I/O 性能。

RAID 有不同的级别。这里我们将只看到在实际环境中最常用的 RAID 级别。

  1. RAID0=条带化
  2. RAID1=镜像
  3. RAID5=单磁盘分布式奇偶校验
  4. RAID6=双磁盘分布式奇偶校验
  5. RAID10=镜像和条带的组合。 （嵌套 RAID）

在大多数 Linux 发行版中，RAID 是使用 mdadm 软件包进行管理的。让我们简要了解一下每个 RAID 级别。

RAID 0（或）条带化

条带化有优良的性能。在Raid 0（条带化）中，数据将使用共享方法写入磁盘。一半内容将存储在一个磁盘中，另一半将写入另一磁盘。

假设我们有 2 个磁盘驱动器，例如，如果我们将数据“TECMINT”写入逻辑卷，它将被保存为“T”，并将保存在第一个磁盘中'E' 将保存在第二个磁盘中，'C' 将保存在第一个磁盘中，'M' 将再次保存在第二个磁盘，它继续循环过程。

在这种情况下，如果任何一个驱动器出现故障，我们都会丢失数据，因为其中一个磁盘的一半数据无法用于重建 raid。但与写入速度和性能相比，RAID 0 非常出色。我们至少需要 2 个磁盘来创建 RAID 0（条带化）。如果您需要宝贵的数据，请不要使用此 RAID 级别。

  1. 高性能。
  2. RAID 0 零容量损失
  3. 零容错。
  4. 写和读都会有很好的表现。

RAID 1（或）镜像

镜像有良好的性能。镜像可以复制我们拥有的相同数据。假设我们有两个 2TB 硬盘，总共有 4TB，但是在镜像中，当驱动器位于 RAID 控制器后面形成逻辑驱动器时，我们只能看到 2TB 逻辑驱动器。

当我们保存任何数据时，它将写入两个 2TB 驱动器。创建 RAID 1 或镜像至少需要两个驱动器。如果发生磁盘故障，我们可以通过更换新磁盘来重现 raid 集。如果 RAID 1 中的任何一个磁盘出现故障，我们可以从另一个磁盘获取数据，因为另一个磁盘中存在相同内容的副本。所以数据丢失为零。

  1. 很好的表现。
  2. 这里，总容量将损失一半的空间。
  3. 完全容错。
  4. 重建会更快。
  5. 写入性能会很慢。
  6. 读书会很好。
  7. 可用于小型操作系统和数据库。

RAID 5（或）分布式奇偶校验

RAID 5主要用于企业级。 RAID 5 采用分布式奇偶校验方法工作。奇偶校验信息将用于重建数据。它根据剩余良好驱动器上留下的信息进行重建。这将保护我们的数据免受驱动器故障的影响。

假设我们有 4 个驱动器，如果其中一个驱动器发生故障，当我们更换故障驱动器时，我们可以根据奇偶校验信息重建替换的驱动器。如果我们有 4 个 1TB 硬盘，则奇偶校验信息存储在所有 4 个驱动器中。奇偶校验信息将存储在每个驱动程序的 256GB 中，每个驱动器中的其他 768GB 将为用户定义。 RAID 5 可以在单个驱动器故障中幸存，如果超过 1 个驱动器发生故障将导致数据丢失。

  1. 完美的表现
  2. 阅读速度会非常非常快。
  3. 如果我们不使用硬件 RAID 控制器，写入速度会很慢。
  4. 根据所有驱动器的奇偶校验信息进行重建。
  5. 完全容错。
  6. 1 个磁盘空间将处于奇偶校验状态。
  7. 可用于文件服务器、网络服务器、非常重要的备份。

RAID 6 两个奇偶校验分布式磁盘

RAID 6 与 RAID 5 相同，具有两个奇偶校验分布式系统。多用于大量数组。我们至少需要 4 个驱动器，即使有 2 个驱动器出现故障，我们也可以在更换新驱动器的同时重建数据。

比 RAID 5 慢得多，因为它同时将数据写入所有 4 个驱动器。当我们使用硬件 RAID 控制器时，速度将是平均的。如果我们有 6 个 1TB 硬盘，则 4 个驱动器将用于数据，2 个驱动器将用于奇偶校验。

  1. 表现不佳。
  2. 阅读性能会很好。
  3. 如果我们不使用硬件 RAID 控制器，写入性能将会很差。
  4. 从 2 个奇偶校验驱动器重建。
  5. 完全容错。
  6. 2 个磁盘空间将处于奇偶校验状态。
  7. 可用于大型阵列。
  8. 可用于备份目的、视频流、大规模使用。

RAID 10（或）镜像和条带

RAID 10 可以称为 1+0 或 0+1。这将完成 Mirror & Striping 的两项工作。在 RAID 10 中，镜像将在第一，条带将在第二。在 RAID 01 中，条带将在第一，镜像将在第二。与 01 相比，RAID 10 更好。

假设我们有 4 个驱动器。当我将一些数据写入逻辑卷时，它将使用镜像和条带方法保存在所有 4 个驱动器下。

如果我在 RAID 10 中写入数据“TECMINT”，它将按如下方式保存数据。第一个“T”将写入两个磁盘，第二个“E”将写入两个磁盘，此步骤将用于所有数据写入。它也会将每个数据复制到其他磁盘。

同时将使用 RAID 0 方法并写入数据，如下所示“T”将写入第一个磁盘，“E”将写入第二个磁盘。同样，“C”将写入第一个磁盘，“M”将写入第二个磁盘。

  1. 良好的读写性能。
  2. 这里，总容量将损失一半的空间。
  3. 容错性。
  4. 通过复制数据快速重建。
  5. 可用于数据库存储以获得高性能和可用性。

结论

在本文中，我们了解了什么是 RAID 以及实际环境中 RAID 最常用的级别。希望您已经了解了有关 RAID 的文章。对于RAID设置，必须了解RAID的基本知识。通过以上内容，您可以对RAID有一个基本的了解。

在接下来的文章中，我将介绍如何使用各种级别设置和创建 RAID、扩展 RAID 组（阵列）以及对故障驱动器进行故障排除等等。