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独立磁盘冗余阵列（RAID）概念及配置

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概念

RAID（Redundant Array of Independent Disks，独立磁盘冗余阵列）是一种通过将多个独立的物理硬盘组合在一起来提供更高性能、容量和冗余性的数据存储技术。其原理是在多个硬盘之间实现数据的分布存储，并根据不同的RAID级别提供冗余备份，以增加数据的可靠性。

基本原理

RAID技术通过合理地组合独立的硬盘和数据处理策略，提供了更高的性能和可靠性，使数据存储系统更适合服务器、存储设备和数据中心等环境。以下是RAID的一些基本原理：

  1. 条带化（Striping）：
    RAID将数据分成一系列块，并将这些块依次存储在不同的物理磁盘上，从而实现数据的条带化存储。这使得数据可以并行地从多个磁盘读取或写入，从而提高了存取速度。

  2. 冗余备份：
    许多RAID级别提供了不同形式的冗余备份，以防止数据丢失。例如，RAID 1通过将相同的数据复制到多个磁盘上来提供冗余备份。RAID 5和RAID 6通过使用分布的校验数据来允许在一个磁盘损坏时恢复数据。

  3. RAID级别：
    不同的RAID级别提供了不同的性能、容量和冗余特性。例如，RAID 0提供了高性能的条带化，但没有冗余备份。RAID 1提供了数据的完全冗余备份，但使用了更多的存储容量。RAID 5和RAID 6提供了一定程度的冗余备份和性能提升。

  4. 性能提升：
    由于数据可以并行读写，RAID可以提高数据访问速度。例如，RAID 0在一定程度上提高了读写性能，而条带化的RAID级别（如RAID 5和RAID 6）在某些情况下也可以提供更好的读写性能。

  5. 可靠性提升：
    多数RAID级别提供了冗余备份机制，以帮助防止数据丢失。RAID 1通过实时复制数据提供了最高级别的冗余。RAID 5和RAID 6通过校验数据来容忍一定数量的磁盘损坏，从而在磁盘故障时保护数据。

  6. 磁盘故障处理：
    当一个磁盘损坏时，RAID可以根据其配置继续工作。在某些RAID级别中，系统可以使用冗余数据进行自动修复，以恢复丢失的数据。

选择RAID级别

选择适合的RAID级别取决于特定的应用需求，包括性能、数据冗余性、可用存储空间和成本等因素。不同的RAID级别在不同的情况下都有其优缺点。以下是常见的RAID级别，每个级别都有不同的优势和用途：

  1. RAID 0：条带化（Stripe）：

    • 优势：提高性能，数据被分散存储在多个磁盘上，可以并行读写。
    • 缺点：没有冗余备份，一个磁盘损坏将导致数据丢失。
    • 应用场景：IO速率要求高但数据安全性要求低的场合。

  2. RAID 1：镜像（Mirroring）：

    • 优势：提供数据冗余备份，一个磁盘损坏时数据仍然可用。
    • 缺点：需要两倍的存储容量，性能不如RAID 0。
    • 应用场景：财政、金融等容错要求高的场合。

  1. RAID 5：

    • 使用至少三个磁盘。
    • 优势：提供数据冗余备份和性能提升，较高的读写性能。
    • 缺点：写入性能较差，在某些情况下，如果多个磁盘同时损坏，数据可能会丢失。

  2. RAID 6：

    • 类似于RAID 5，但可以容忍两个磁盘的故障。
    • 使用至少四个磁盘。
    • 优势：更高的数据冗余性，可以同时容忍两个磁盘的损坏。
    • 缺点：相对于RAID 5，需要更多的计算资源。

  3. RAID 10（也称为RAID 1+0）：

    • 将RAID 1和RAID 0结合，至少需要四个磁盘。
    • 优势：结合了RAID 0和RAID 1的优点，提供了较高的性能和数据冗余性。
    • 缺点：需要大量的磁盘空间。

  4. RAID 50：

    • 将RAID 5的条带化结合起来，至少需要六个磁盘。
    • 优势：在RAID 5的基础上提供更高的性能。
    • 缺点：相对复杂，需要更多的磁盘和管理。

  5. RAID 60：

    • 将RAID 6的条带化结合起来，至少需要八个磁盘。
    • 优势：在RAID 6的基础上提供更高的性能。
    • 缺点：相对复杂，需要更多的磁盘和管理。

Linux服务器配置RAID

在Linux服务器上配置RAID通常涉及以下步骤。具体步骤可能会因Linux发行版和RAID控制器类型而有所不同。以下适用于一般性情况：

  1. 硬件RAID vs. 软件RAID：
    首先，需要确定是使用服务器上的硬件RAID控制器还是使用Linux提供的软件RAID。硬件RAID通常需要在服务器启动时通过BIOS或UEFI界面进行配置。而软件RAID是通过Linux操作系统的软件工具进行配置。

  2. 硬件RAID配置：

    • 启动服务器并进入RAID控制器的配置界面，通常通过按下特定的键（如Ctrl+C）来访问。
    • 在控制台界面中，可以创建RAID阵列，选择RAID级别（如RAID 0、RAID 1等），选择成员磁盘，配置冗余等。
    • 根据界面提示完成阵列配置，并保存设置。

  3. 软件RAID配置：

    • 确保Linux发行版已经安装在至少一块磁盘上，然后插入其他要用于RAID的磁盘。
    • 使用命令行工具（如mdadm）进行软件RAID配置。e.g.：
      1
      sudo mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb1 /dev/sdc1
      上面创建了一个RAID 1阵列，使用/dev/sdb1和/dev/sdc1作为成员设备。

  4. 创建文件系统：

    • 一旦RAID阵列创建完成，需要在其上创建文件系统，以便将数据存储在其中。常用的文件系统有Ext4、XFS等。
    • 例如，创建Ext4文件系统的命令：
      1
      sudo mkfs.ext4 /dev/md0

  5. 挂载RAID阵列：

    • 创建一个目录来挂载RAID阵列上的文件系统：
      1
      sudo mkdir /mnt/raid
    • 将文件系统挂载到该目录：
      1
      sudo mount /dev/md0 /mnt/raid

  6. 自动挂载设置：

    • 如果希望系统在每次启动时自动挂载RAID阵列，需要将挂载信息添加到/etc/fstab文件中。

上述具体步骤可能因使用的RAID级别、磁盘类型、Linux发行版以及服务器硬件而有所不同。在进行任何RAID配置之前，务必备份重要数据，并根据具体情况仔细阅读相关文档和指南。

使用arcconf配置raid

arcconf 是适用于Adaptec / Microsemi RAID 控制器的命令行工具，用于配置和管理RAID阵列。以下是使用 arcconf 进行RAID配置的一般步骤：

注意，以下步骤可能因使用的RAID控制器型号、驱动程序版本和操作系统而有所不同。在进行配置之前，务必查阅RAID控制器的官方文档和手册。

  1. 打开终端：
    登录进系统，并在终端或命令行界面中打开命令行工具。

  2. 执行arcconf命令：
    运行 arcconf 命令，通常需要使用管理员权限（例如，使用 sudo）。命令的基本结构如下：

    1
    sudo arcconf command option1 option2 ...

  3. 列出已有阵列：
    使用以下命令列出当前系统中已经配置的RAID阵列：

    1
    sudo arcconf getconfig 1

    将显示当前的RAID配置，包括阵列、逻辑驱动器和物理磁盘的信息。

  4. 创建新阵列：
    使用以下命令创建新的RAID阵列。根据需求和控制器支持的RAID级别来替换相应参数。

    1
    sudo arcconf create <Controller#> logicaldrive [raidlevel] [drives...]

    例如，创建一个RAID 1阵列，可以执行类似于以下的命令：

    1
    sudo arcconf create 1 logicaldrive RAID1 drives=0 1

    其中 0 和 1 是物理磁盘的编号。

  5. 保存设置：
    在配置完成后，可能需要确认配置并保存更改。根据提示，执行适当的操作以保存配置。

  6. 重启服务器（可能需要）：
    在某些情况下，RAID配置的更改可能需要重启服务器才能生效。如果系统要求重启，按照指示进行操作。

e.g. 在8块硬盘上创建raid6并设置热备盘：

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cd /usr/Arcconf
# 设置控制卡工作模式（命令格式：arcconf setcontrollermode controller_id mode，3：设置为RAID模式）
./arcconf setcontrollermode 1 3
# 查询控制卡的基本信息（命令格式：arcconf list controller_id）
./arcconf list 1
# 创建raid（命令格式：arcconf create controller_id logicaldrive option size level physical_id physical_id......，size取值：设置为“MAX”，表示使用硬盘的所有容量创建虚拟磁盘）
./arcconf create 1 logicaldrive stripsize 256 MAX 6 0 8 0 9 0 10 0 11 0 12 0 13 0 14 
# 设置热备盘（命令格式：arcconf setstate controller_id device physical_id hsp array array_id sparetype type，type取值：2 : Autoreplace）
./arcconf setstate 1 device 0 15 hsp array 0 sparetype 2
# 查询所有Array的信息（命令格式：arcconf getconfig controller_id AR）
./arcconf getconfig 1 ar
# 查询适配器信息（命令格式：arcconf getconfig controller_id AD）
./arcconf getconfig 1 ad
# 查询所有LD的信息（命令格式：arcconf getconfig controller_id LD）
./arcconf getconfig 1 ld
# 查询所有物理硬盘的信息（命令格式：arcconf getconfig controller_id PD）
./arcconf getconfig 1 pd

在执行任何配置操作之前，需详细阅读控制器的文档，确保了解所需的参数、命令和步骤。错误的RAID配置可能导致数据丢失或系统不稳定。

参考