一、RAID：磁盘冗余阵列

1、核心关注点

• RAID （ Redundant Array of Independent Disks ）即独立磁盘冗余阵列，通常简称为磁盘阵列。简单地说， RAID 是由多个独立的高性能磁盘驱动器组成的磁盘子系统，从而提供比单个磁盘更高的存储性能和数据冗余的技术。

• 1、镜像（ Mirroring ）：镜像是一种冗余技术，为磁盘提供保护功能，防止磁盘发生故障而造成数据丢失。对于 RAID 而言，采用镜像技术 典型地 将会同时在阵列中产生两个完全相同的数据副本，分布在两个不同的磁盘驱动器组上。镜像提供了完全的数据冗余能力，当一个数据副本失效不可用时，外部系统仍可正常访问另一副本，不会对应用系统运行和性能产生影响。而且，镜像不需要额外的计算和校验，故障修复非常快，直接复制即可。镜像技术可以从多个副本进行并发读取数据，提供更高的读 I/O 性能，但不能并行写数据，写多个副本会会导致一定的 I/O 性能降低。 镜像技术提供了非常高的数据安全性，其代价也是非常昂贵的，需要至少双倍的存储空间。高成本限制了镜像的广泛应用，主要应用于至关重要的数据保护，这种场合下数据丢失会造成巨大的损失。另外，镜像通过“ 拆分 ”能获得特定时间点的上数据快照，从而可以实现一种备份窗口几乎为零的数据备份技术。

  2、数据条带（ Data Stripping ）：磁盘存储的性能瓶颈在于磁头寻道定位，它是一种慢速机械运动，无法与高速的 CPU 匹配。再者，单个磁盘驱动器性能存在物理极限， I/O 性能非常有限。 RAID 由多块磁盘组成，数据条带技术将数据以块的方式分布存储在多个磁盘中，从而可以对数据进行并发处理。这样写入和读取数据就可以在多个磁盘上同时进行，并发产生非常高的聚合 I/O ，有效提高了整体 I/O 性能，而且具有良好的线性扩展性。这对大容量数据尤其显著，如果不分块，数据只能按顺序存储在磁盘阵列的磁盘上，需要时再按顺序读取。而通过条带技术，可获得数倍于顺序访问的性能提升。 　　数据条带技术的分块大小选择非常关键。条带粒度可以是一个字节至几 KB 大小，分块越小，并行处理能力就越强，数据存取速度就越高，但同时就会增加块存取的随机性和块寻址时间。实际应用中，要根据数据特征和需求来选择合适的分块大小，在数据存取随机性和并发处理能力之间进行平衡，以争取尽可能高的整体性能。 数据条带是基于提高 I/O 性能而提出的，也就是说它只关注性能， 而对数据可靠性、可用性没有任何改善。实际上，其中任何一个数据条带损坏都会导致整个数据不可用，采用数据条带技术反而增加了数据发生丢失的概念率。

  3、数据校验（ Data parity ）：镜像具有高安全性、高读性能，但冗余开销太昂贵。数据条带通过并发性来大幅提高性能，然而对数据安全性、可靠性未作考虑。数据校验是一种冗余技术，它用校验数据来提供数据的安全，可以检测数据错误，并在能力允许的前提下进行数据重构。相对镜像，数据校验大幅缩减了冗余开销，用较小的代价换取了极佳的数据完整性和可靠性。数据条带技术提供高性能，数据校验提供数据安全性， RAID 不同等级往往同时结合使用这两种技术。 　　采用数据校验时， RAID 要在写入数据同时进行校验计算，并将得到的校验数据存储在 RAID 成员磁盘中。校验数据可以集中保存在某个磁盘或分散存储在多个不同磁盘中，甚至校验数据也可以分块，不同 RAID 等级实现各不相同。当其中一部分数据出错时，就可以对剩余数据和校验数据进行反校验计算重建丢失的数据。校验技术相对于镜像技术的优势在于节省大量开销，但由于每次数据读写都要进行大量的校验运算，对计算机的运算速度要求很高，必须使用硬件 RAID 控制器。在数据重建恢复方面，检验技术比镜像技术复杂得多且慢得多。 海明校验码和 异或校验是两种最为常用的 数据校验算法。海明校验码是由理查德.海明提出的，不仅能检测错误，还能给出错误位置并自动纠正。海明校验的基本思想是：将有效信息按照某种规律分成若干组，对每一个组作奇偶测试并安排一个校验位，从而能提供多位检错信息，以定位错误点并纠正。可见海明校验实质上是一种多重奇偶校验。异或校验通过异或逻辑运算产生，将一个有效信息与一个给定的初始值进行异或运算，会得到校验信息。如果有效信息出现错误，通过校验信息与初始值的异或运算能还原正确的有效信息。

• 可以加快数据读写速度

• 加强数据可靠性

2、RAID 0级别（条带）

• 优势

  • 增加数据读写速度（底层至少两块硬盘，其读写速度是一块硬盘的两倍。如果有N块硬盘，那么读写速度就是一块硬盘的N倍，将一份数据分成多份，分别来存储到硬盘上，所以读写速度快）

• 劣势

  • 没有数据冗余功能（即备份，坏掉一块硬盘，存在硬盘上的文件就能不能读取了，报废）

 

3、RAID 1级别（镜像）

• 底层最少两块真实的硬盘

• 优势

  • 增加数据可靠性（将一份文件进行备份，1T中一半时真实数据，一半时备份）

• 劣势

  • 保证的是硬盘的安全性，一块硬盘丢失，另一个硬盘上还存在数据，可以读写，

  • 无法保证数据的安全性，假如我不小心把数据误删了，那么两块硬盘上的数据都会丢失

 

4、RAID 5级别（）

• 优势

  • 加快数据读写速度、增加可靠性（RAID 0）

  • 存储数据、数据校验码

  • 磁盘空间利用率高

• 至少3块硬盘

• 最多支持同时坏1块盘

• 实际存储容量n-1/n

 

5、RAID 6级别（）

• 优势

  • 加快数据读写速度、增强可靠性

  • 有校验机制

• 与RAID 5 唯一不同的地方支持同时坏两块盘

  • 因为同时存了两种校验码，

    • 一种是针对原始数据生成

    • 另一种是针对inode生成

 

6、RAID 10级别（0和1的组合）

• 优势

  • （1）RAID10的读性能将优于RAID01 （2）较高的IO性能 （3）有数据冗余 （4）无单点故障 （5）安全性能高

• 劣势

  • 浪费1/2存储空间，成本高

• 至少四块盘

 

二、RAID使用建议

1、建议

• 同品牌、同型号、同容量创建RAID

• 不要用同一块用硬盘上的多个分区创建RAID

• RAID实现方式

  • 软RAID

    • 所有功能通过软件模拟实现，性能太差

  • 硬RAID

    • 通过RAID卡（芯片）实现

三、parted分区工具

1、parted分区介绍

• fidsk

  • 只能来管理小于2T的磁盘

  • 只能管理MBR的磁盘

  • 主分区、扩展分区、逻辑分区

• parted

  • 管理大于2T的磁盘

  • 管理GPT格式的磁盘

  • 都叫主分区

  • 主分区最大128个

 

2、parted分区工具使用

• 创建分区

<span style="background-color:#282c34"><span style="color:#282c34"> <span style="color:#abb2bf">[root@localhost ~]# parted /dev/sdb mkpart primary 1 5G</span>
 <span style="color:#abb2bf"><span style="color:#abb2bf">​</span></span></span></span>

四、总结

磁盘冗余阵列	优势	劣势
RAID 0	数据读写速度快	没有数据冗余功能
RAID 1	增强数据可靠性	能保证硬盘安全性 不能保证数据的安全性
RAID 5	数据读写速度块 有校验机制 磁盘空间利用率高	磁盘越多 安全性能越差
RAID 6	有良好的随机读写性能 有校验机制	成本高
RAID 10	RAID10的读性能将优于RAID01 较高的IO性能 有数据冗余 无单点故障 安全性能高	成本高