Linux第七章服务器硬件及RAID配置实战_业界新闻

发布时间:2024-07-13 18:46

阅读量:0

一.RAID磁盘阵列介绍

1.RAID概念

（1）独立冗余磁盘阵列：把多块独立的物理硬盘按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供此单个硬盘更高的存储读写性能和提供数据高可用备份技术。
（2）组成磁盘的不同方式称为RAID级别。
（3）常用的RAID级别有：RAID０、RAID１、RAID５、RAID６、RAID1+0等
RAID0和RAID至少需要两块硬盘才可实现

2.RAID两大类型

（1）硬RAID：硬件RAID是通过在独立的硬件控制器上实现RAID功能。硬件控制器通常是一块专用的RAID卡，通过硬件来管理RAID阵列，包括数据读写、磁盘故障检测和数据恢复等。

（2）软RAID：软件RAID是通过操作系统的软件来实现RAID功能。软件RAID不需要额外的硬件控制器，而是依赖于操作系统的RAID驱动程序，通过CPU处理RAID相关的计算和数据操作。

3.RAID的常用级别及特点

（1）RAID０(条带卷）：把数据条带化，以字节为单位把数据划分为若干个块

适用场景

RAID 0适用于需要高性能而不关心数据冗余的场景。以下是几种适合使用RAID 0的场景：

视频编辑和处理：在视频编辑中，需要快速读取和写入大量数据。RAID 0可以通过并行读写操作提高数据传输速度，加快视频编辑和处理的速度。
大型数据库应用：对于需要频繁访问和查询数据库的应用程序，RAID 0可以提供更快的数据访问速度，加快数据库操作的响应时间。
实时流媒体：对于需要实时传输和处理大量数据的流媒体应用，RAID 0可以提供足够的带宽和吞吐量，确保流媒体内容的平滑播放。

优点

RAID 0具有以下优点：

高性能：通过数据条带化和并行读写操作，RAID 0可以提供更快的数据传输速度和更高的系统性能。
成本效益：相对于其他RAID级别（如RAID 1或RAID 5），RAID 0不需要额外的磁盘用于冗余备份，因此在成本上更具竞争力。

缺点

RAID 0也存在一些缺点：

缺乏冗余：由于RAID 0不提供数据冗余，如果任何一个驱动器发生故障，所有数据都可能丢失。因此，RAID 0不适合存储关键数据。
可靠性降低：由于没有冗余备份，RAID 0的可靠性相对较低。如果任何一个驱动器发生故障，整个阵列的可用性将受到影响。

在上述示例中，数据被分成块，并依次存储在两个驱动器上。每个块的一部分存储在驱动器A上，另一部分存储在驱动器B上。

（2）RAID1（镜像卷）：把数据镜像化

适用场景

RAID 1适用于对数据冗余和高可用性要求较高的场景。以下是几种适合使用RAID 1的场景：

关键数据存储：对于关键数据的存储，如企业的财务数据、客户信息等，RAID 1可以提供数据冗余备份，以防止数据丢失。
数据库服务器：对于需要高可用性和容错性的数据库服务器，RAID 1可以确保数据的持久性和可用性，即使一个驱动器发生故障，也可以从其他驱动器中读取数据。
文件服务器：对于共享文件的服务器，RAID 1可以提供冗余备份，确保文件的可靠性和高可用性。

优点

RAID 1具有以下优点：

数据冗余备份：RAID 1通过数据镜像将数据完全复制到多个驱动器上，提供冗余备份，保护数据免受驱动器故障的影响。
高可用性：由于数据的冗余备份，即使一个驱动器发生故障，系统仍然可以从其他驱动器中读取数据，保证数据的可用性和连续性。
读取性能提升：RAID 1可以通过并行读取数据的方式提升读取性能，从而加快数据访问速度。

缺点

RAID 1也存在一些缺点：

成本增加：由于需要额外的磁盘用于数据冗余备份，RAID 1的成本相对较高。需要考虑额外的硬件成本。
写入性能略低：由于数据需要同时写入多个驱动器，相对于单个驱动器的写入性能，RAID 1的写入性能可能略低。

在上述示例中，数据被完全复制到两个驱动器上。每个块的数据都同时存储在两个驱动器上，以实现数据的冗余备份。

（3）RAID5

适用场景

RAID 5适用于需要性能增强和数据冗余的场景。以下是几种适合使用RAID 5的场景：

文件服务器：对于文件服务器，RAID 5可以提供高性能的数据访问和数据冗余备份，确保文件的安全性和可用性。
数据库服务器：对于需要高性能和数据冗余的数据库服务器，RAID 5可以提供快速的数据读取和写入，同时保护数据免受驱动器故障的影响。
小型企业环境：对于小型企业，RAID 5提供了经济实惠的解决方案，同时提供了性能和数据冗余的好处。

优点

RAID 5具有以下优点：

性能增强：通过数据条带化和并行读写操作，RAID 5可以提供较高的数据传输速度和系统性能。
数据冗余备份：通过分布式奇偶校验，RAID 5可以提供数据的冗余备份，保护数据免受驱动器故障的影响。
成本效益：相对于其他RAID级别（如RAID 1），RAID 5只需要额外一个驱动器用于奇偶校验信息，从而在成本上更具竞争力。

缺点

RAID 5也存在一些缺点：

写入性能受限：由于写入数据时需要重新计算奇偶校验信息，相对于读取操作，RAID 5的写入性能较低。
驱动器故障期间的数据完整性：如果一个驱动器发生故障，系统在恢复数据时需要进行计算，这可能导致数据访问速度较慢，并且在此期间可能会有数据完整性的风险。

在上述示例中，数据被分成块，并依次存储在不同的驱动器上。奇偶校验信息被分布式存储在驱动器中。通过奇偶校验信息，可以计算和恢复丢失的数据。

（4）RAID6

适用场景

RAID 6适用于需要更高级别的数据冗余和性能增强的场景。以下是几种适合使用RAID 6的场景：

大容量存储系统：对于需要大容量存储和数据冗余备份的系统，如大型文件服务器或存档系统，RAID 6可以提供更高级别的数据冗余性。
长时间运行的应用程序：对于需要长时间运行的关键应用程序，如数据库服务器，RAID 6可以提供更高级别的数据冗余和故障容忍性。
虚拟化环境：在虚拟化环境中，需要高性能和更高级别的数据冗余来支持多个虚拟机的运行。RAID 6可以满足这些要求。

优点

RAID 6具有以下优点：

更高级别的数据冗余：通过分布式奇偶校验和双重奇偶校验，RAID 6可以提供更高级别的数据冗余性，即使同时发生两个驱动器故障，仍能恢复丢失的数据。
性能增强：通过数据条带化和并行读写操作，RAID 6可以提供较高的数据传输速度和系统性能。

缺点

RAID 6也存在一些缺点：

写入性能略低：由于数据需要同时写入多个驱动器，并进行双重奇偶校验计算，相对于读取操作，RAID 6的写入性能较低。
较高的成本：由于需要额外的磁盘用于奇偶校验信息和更复杂的计算，RAID 6的成本相对较高。需要考虑额外的硬件成本。

在上述示例中，数据被分成块，并依次存储在不同的驱动器上。奇偶校验信息被分布式存储在驱动器中，并通过双重奇偶校验提供更高级别的数据冗余性。

（5）RAID1+0

适用场景

RAID 10适用于需要高性能和数据冗余的场景。以下是几种适合使用RAID 10的场景：

数据库服务器：对于需要高可用性和性能的数据库服务器，RAID 10可以提供快速的数据读取和写入，同时保护数据免受驱动器故障的影响。
虚拟化环境：在虚拟化环境中，需要高性能和数据冗余来支持多个虚拟机的运行。RAID 10可以满足这些要求，提供性能增强和数据保护。
关键业务应用：对于关键业务应用，如金融交易系统或在线电子商务平台，RAID 10可以提供高可用性和快速的数据访问，确保业务的连续性和稳定性。

优点

RAID 10具有以下优点：

高性能：通过数据条带化和并行读写操作，RAID 10可以提供较高的数据传输速度和系统性能。
数据冗余备份：通过数据镜像将数据完全复制到另一个驱动器上，RAID 10提供了数据的冗余备份，保护数据免受驱动器故障的影响。
较高的可靠性：由于RAID 10采用镜像的方式进行数据冗余备份，即使一个驱动器发生故障，仍然可以从其他驱动器中读取数据，确保数据的可用性和连续性。
快速的故障恢复：在RAID 10中，如果一个驱动器发生故障，系统可以直接从镜像驱动器中恢复数据，而无需进行复杂的计算，从而加快故障恢复的速度。

缺点

RAID 10也存在一些缺点：

较高的成本：相对于其他RAID级别，RAID 10需要更多的驱动器用于数据镜像，从而增加了硬件成本。
低效的空间利用：由于RAID 10的数据镜像特性，有效的存储容量只等于所有驱动器中一半的容量，因此空间利用率较低。

在上述示例中，数据被分成块，并依次存储在不同的驱动器上。每个块的数据都完全复制到另一个驱动器上，实现数据的冗余备份。

二.阵列卡介绍

阵列卡的全称叫磁盘阵列卡是用来做 RAID 的。磁盘阵列是一种把若干硬磁盘驱动器按照一定要求组成一个整体，整个磁盘阵列由阵列控制器管理的系统。冗余磁盘阵列RAID(Redundant Array of Independent Disks)技术 1987 年由加州大学伯克利分校提出，最初的研制目的是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘，以降低大批量数据存储的费用（当时 RAID 称为 dundant Array of Inexpensive Disks 廉价的磁盘阵列），同时也希望采用冗余信息的方式，使得磁盘失效时不会使对数据的访问受损失，从而开发出一定水平的数据保护技术。

三.阵列接口类型

1.IDE 接口：IDE 的英文全称为“Integrated Drive Electronics”，即“电子集成驱动器”，它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制造起来变得更容易，因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容，对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。IDE 这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展，性能也不断的提高，其拥有的价格低廉、兼容性强的特点，为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。 IDE 代表着硬盘的一种类型，但在实际的应用中，人们也习惯用 IDE 来称呼最早出现 IDE 类型硬盘 ATA-1，这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰了，而其后发展分支出更多类型的硬盘接口，比如 ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA 等接口都属于 IDE 硬盘。此外，由于 IDE 口属于并行接口，因此为了和 SATA 口硬盘相区别，IDE 口硬盘也叫 PATA 口硬盘。
2.SCSI 接口：SCSI 的英文全称为“Small Computer System Interface”（小型计算机系统接口），是同 IDE 完全不同的接口，IDE 接口是普通 PC 的标准接口，而 SCSI 并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI 接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU 占用率低，以及支持热插拔等优点，但较高的价格使得它很难如 IDE 硬盘般普及，因此 SCSI 硬盘主要应用于中、高端和高档工作站中。SCSI 硬盘和普通 IDE 硬盘相比有很多优点：接口速度快，并且由于主要用于服务器，因此硬盘本身的性能也比较高，硬盘转速快，缓存容量大，CPU 占用率低，扩展性远优于 IDE 硬盘，并且支持热插拔。
3.SATA 接口：
使用 SATA（Serial ATA）口的硬盘又叫串口硬盘，是目前 PC 硬盘的主流。2001 年，由 Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的 Serial ATA 委员会正式确立了Serial ATA 1.0 规范，2002 年，虽然串行 ATA 的相关设备还未正式上市，但 Serial ATA 委员会已抢先确立了 Serial ATA 2.0 规范。Serial ATA 采用串行连接方式，串行 ATA 总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。串口硬盘是一种完全不同于并行 ATA 的硬盘接口类型，由于采用串行方式传输数据而知名。相对于并行 ATA 来说，就具有非常多的优势。首先，Serial ATA 以连续串行的方式传送数据，一次只会传送 1 位数据。这样能减少 SATA 接口的针脚数目，使连接电缆数目变少，效率也会更高。实际上，Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作，分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据，同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次，Serial ATA 的起点更高、发展潜力更大，Serial ATA 1.0 定义的数据传输率为 150MB/s，这比并行 ATA（即 ATA/133）所能达到 133MB/s 的最高数据传输率还高，而在 Serial ATA 2.0 的数据传输率达到 300MB/s，SATA Revision 3.0 可达到 750 MB/s 的最高数据传输率。
4.SAS 接口：SAS 是新一代的 SCSI 技术，和现在流行的 Serial ATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS 是并行 SCSI 接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，提供与串行 ATA (Serial ATA，缩写为 SATA)硬盘的兼容性。
SAS 的接口技术可以向下兼容 SATA。SAS 系统的背板(Backpanel)既可以连接具有双端口、高性能的 SAS 驱动器，也可以连接高容量、低成本的 SATA 驱动器。因为 SAS 驱动器的端口与 SATA 驱动器的端口形状看上去类似，所以 SAS 驱动器和 SATA 驱动器可以同时存在于一个存储系统之中。但需要注意的是，SATA 系统并不兼容 SAS，所以 SAS 驱动器不能连接到 SATA 背板上。由于 SAS 系统的兼容性，IT 人员能够运用不同接口的硬盘来满足各类应用在容量上或效能上的需求，因此在扩充存储系统时拥有更多的弹性，让存储设备发挥最大的投资效益。串行 SCSI 是点到点的结构，可以建立磁盘到控制器的直接连接。具有以下特点：  更好的性能点到点的技术减少了地址冲突以及菊花链连结的减速；为每个设备提供了专用的信号通路来保证最大的带宽；全双工方式下的数据操作保证最有效的数据吞吐量；  简便的线缆连结更细的电缆搭配更小的连接器； 更好的扩展性可以同时连结更多的磁盘设备。

四.构建软raid磁盘列阵

首先为Linux服务器安装四个SCSI硬盘，使用mdamd软件包，构建RAID5磁盘阵列，提高磁盘存储的性能和可靠性。

给你添加的磁盘做分区，修改id，做完就可以开始了，操作如图所示

t修改id类型，id号代表一种功能的体现，可根据需要修改id号

1.构建磁盘阵列

（1）安装mdadm工具，如下图

（2）创建RAID设备

上述命令中所用到的参数的作用如下所示：

-C：新建
-v：显示创建过程中的信息
/dev/md0：创建RAID5的名称
-a：标识通知mdadm是否创建设备文件，并分配一个未使用的次设备文件号，后面跟yes代表如果有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】1：指定四块磁盘分区。

创建完查询一下。