劉霞

（邢臺學(xué)院數(shù)信學(xué)院，河北邢臺 054001）

基于Linux的RAID技術(shù)研究

劉霞

（邢臺學(xué)院數(shù)信學(xué)院，河北邢臺 054001）

本文闡述了在大數(shù)據(jù)、云時代下存儲技術(shù)中RAID技術(shù)的重要性，詳細(xì)描述了RAID技術(shù)的基本原理，在對RAID技術(shù)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了Redhat Linux下的軟件RAID。

RAID；Linux；大數(shù)據(jù)；云時代

當(dāng)前的計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)完全進(jìn)入了大數(shù)據(jù)、云時代。新的技術(shù)也隨著人們的需求不同而不斷改進(jìn)。對電腦配置要求越來越高，雙核、四核甚至更多核心的CPU隨之出現(xiàn)，現(xiàn)在處理器的性能已經(jīng)很高了，但計(jì)算機(jī)整體IO（讀寫） 性能較弱，嚴(yán)重影響了計(jì)算機(jī)的性能?？赡艽蠖鄶?shù)人都有這樣一個感覺：為什么電腦配置這么高，而復(fù)制一個1～2G的大文件等待的時間會如此之長，又或者自己辛辛苦苦保存的數(shù)據(jù)卻突然都沒有了，其實(shí)這就是傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤的劣勢。為了解決人們對速度和安全需求。SSD固態(tài)硬盤孕育而生，它具有啟動快，讀取延遲小、寫入速度快、安全性高等特點(diǎn)，但是價格卻非常昂貴，一塊較好的SSD硬盤高達(dá)幾百上千元。想必大多數(shù)人會望而卻步，那么就沒有解決辦法嗎？答案是否定的。這就是本文所討論的Linux系統(tǒng)下RAID磁盤陣列技術(shù)所發(fā)揮的作用。

1 問題描述

隨著存儲技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)存儲單位已經(jīng)飆升到T，但是不管磁盤多大，磁盤讀寫速度都相對較慢，重要數(shù)據(jù)容易丟失。對于相對富裕的用戶的解決方法是，購買一塊新的SSD固態(tài)硬盤取而代之，面對昂貴的價格一般用戶卻力不從心。那么如何在價格相對低廉，讀寫速度快，安全性好的前提下使用硬盤呢？所以Linux系統(tǒng)下的RAID技術(shù)是一種值得研究的磁盤技術(shù)。

2 RAID技術(shù)介紹

RAID（全稱為Redundent Array of Inexpensive Disks），直譯為“廉價冗余磁盤陣列”，后來RAID中的字母I被改為Independent，RAID就稱為“獨(dú)立冗余磁盤陣列”，其實(shí)只是名稱的變化，而實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容并沒有改變。獨(dú)立冗余磁盤陣列是把多個磁盤組成一個陣列,當(dāng)作單一磁盤使用,通過在多個磁盤上同時存儲和讀取數(shù)據(jù)來大幅提高存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量（Throughput）,大幅減低數(shù)據(jù)的存取時間,有著更好的空間利用率。簡單來說，RAID就是多個價格較便宜的磁盤，組合成一個容量巨大的邏輯扇區(qū)，因此，操作系統(tǒng)只會把它當(dāng)作一個硬盤。RAID可以分為7個種類被稱為RAID的級別。常用的有4類磁盤陣列（RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6） 利用的不同的技術(shù)，不同的級別針對不同的系統(tǒng)及應(yīng)用,以解決讀寫素對及數(shù)據(jù)安全的問題。

2.1 RAID 0的介紹

RAID 0：至少使用2塊硬盤，在讀寫時將數(shù)據(jù)分開讀寫到多塊硬盤的方式來提高IO性能。如圖1所示。

圖1 RAID0

空間利用率：所有磁盤空間之和。

性能：所有磁盤速度之和。

冗余能力：無。

2.2 RAID 1的介紹

RAID 1：至少使用2塊硬盤，寫數(shù)據(jù)時將數(shù)據(jù)復(fù)制到多塊硬盤。在讀數(shù)據(jù)時，提高了讀取速度，具有冗余性，如圖2所示。

空間利用率：所有磁盤空間中最小的那塊。

性能：讀性能為所有磁盤速度值之和，寫性能比單塊硬盤弱。

冗余能力：只要有一塊磁盤正常，數(shù)據(jù)就正常。也就是具有很高的冗余性。

圖2 RAID1

2.3 RAID 5的介紹

RAID 5：至少三塊硬盤，與RAID0類似，在讀寫時將數(shù)據(jù)分布式的讀寫到所有磁盤上，但在寫數(shù)據(jù)的時候會進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，將校驗(yàn)信息保存到硬盤上，利用校驗(yàn)信息可以進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，如圖3所示。

圖3 RAID5

空間利用率：1-1/n。

性能：讀性能與RAID0接近，寫性能比RAID0差

冗余能力：允許一塊硬盤損壞。

2.4 RAID 6的介紹

RAID 6：至少4塊硬盤，與RAID5類似，在讀寫時將數(shù)據(jù)分布式的讀寫到所有磁盤上，并且寫數(shù)據(jù)的時候會進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，但會保存2份校驗(yàn)信息，冗余度比RAID5有所提升，如圖4所示。

圖4RAID6

空間利用率：1-2/n

性能：讀性能與RAID5接近，寫性能比RAID5差

冗余能力：允許2塊硬盤損壞。

3 RAID實(shí)現(xiàn)

RAID的實(shí)現(xiàn)方式有兩種：

軟件RAID：通過系統(tǒng)功能或RAID軟件實(shí)現(xiàn)RAID，沒有獨(dú)立硬件和接口，需要占用一定的系統(tǒng)資源（CPU、硬盤接口速度），并受操作系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

硬件RAID：通過獨(dú)立的RAID硬件卡實(shí)現(xiàn)，有些主板集成RAID硬件，有些需要購買獨(dú)立的RAID硬件卡，硬件RAID實(shí)現(xiàn)不需要占用其他硬件資源，穩(wěn)定性和速度都比軟件RAID要強(qiáng)。

3.1 RAID的創(chuàng)建

步驟1：根據(jù)需求創(chuàng)建不同級別的RAID。

創(chuàng)建RAID 0：mdadm-C/dev/md0 a yes-10 n2/dev/sdb/dev/sdc

創(chuàng)建RAID 1：mdadm-C/dev/md0 a yes-11 n2/dev/sdb/dev/sdc

創(chuàng)建RAID 5：mdadm-C/dev/md0 a yes-15 n3/dev/sdb/dev/sdc/dev/sdd

創(chuàng)建RAID 6：mdadm-C/dev/md0 a yes-16 n4/dev/sdb/dev/sdc/dev/sdd/dev/sde

步驟2：創(chuàng)建好RAID之后，需要創(chuàng)建一個配置文件。

mdadm D--scan＞/etc/mdadm.conf

步驟3：掛載使用。

mkfs.ext4/dev/md0

mount/dev/md0/mnt

3.2 查看RAID信息

使用MADAM查看RAID信息

Mdadm D/dev/md0

/Proc中的文件也包含RAID信息

[root@seashorewangmnt]#cat/proc/mdstat

Personalities:[raid0]

md0:active raid0 sdc[1]sdb[0]

2095104 blocks super 1.2 512k chunks

3.3 控制RAID

使用MADAM關(guān)閉RAID，關(guān)閉前先卸載。Mdadm S/dev/md0

重啟RAID Mdadm R/dev/md0

3.4 重做RAID

使用MADAM關(guān)閉將已經(jīng)做RAID的磁盤卸掉，讓其可以重新做RAID

mdadm--zero-superblock/dev/sdb

mdadm--zero-superblock/dev/sdc

mdadm-C md0-a yes-11-n2/dev/sdb/dev/sdc

3.5 設(shè)置故障磁盤

使用MADAM將RAID中的磁盤置為故障磁盤，設(shè)置方法為：

mdadm/dev/md0-f/dev/sdb

3.6 移除RAID里面的所有磁盤

首先停止RAID設(shè)備

mdadm-S/dev/md0

然后移除RAID里面的磁盤

mdadm--misc zero-superblock/dev/sdb

綜上所述，在實(shí)際應(yīng)用中，若想不增加額外花費(fèi)，增加磁盤讀寫速度，同時又保證數(shù)據(jù)安全性的前提下Linux的RAID磁盤陣列技術(shù)是再適合不過的了。

[1]鳥哥.鳥哥的Linux 私房菜基礎(chǔ)篇(第三版)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2009.7.

[2]鳥哥.鳥哥的Linux 私房菜服務(wù)器架設(shè)篇(第三版)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2009.7.

[3]王海賓,白尚旺,等.基于Observer 模式的AS/RS 調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2009,19(3),110-113.

[4]王海賓.多車場多目標(biāo)開放式物流配送車輛調(diào)度問題的研究[J].計(jì)算機(jī)測量與控制,2010,18(12):2856-2861.

TP213

A

1672-4658(2015)04-0163-03

2015-05-08

河北省教育廳自然科學(xué)指導(dǎo)計(jì)劃項(xiàng)目.項(xiàng)目編號：Z2014140

劉 霞(1982-)，女，河北邢臺人，碩士研究生，講師，研究方向：網(wǎng)絡(luò)搭建、網(wǎng)絡(luò)安全.