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任务2.4 管理乱RAID
项目2 文件系统与磁盘管理
任务描述
A 公司的网络管理员小彭最近在访问服务器时，感觉访问速度慢，经过排查发现服务器的磁盘空间即将用完，小彭决定添置大容量磁盘为服务器提供网络存储、文件共享、数据库等网络服务功能，满足日常的办公需要，针对速度慢、空间不够等问题，小彭决定购买硬盘后使用动态磁盘进行管理，即管理软 RAID。
任务2.4　管理软RAID
任务要求
动态磁盘的管理是基于卷的管理。卷是由一个或多个磁盘上的可用空间组成的存储单元，可以将它格式化为一种文件系统并分配驱动器号。动态磁盘具有提供容错、提高磁盘利用率和访问效率的功能。本任务的具体要求如下所示。
（1）添加四块硬盘，每块硬盘大小为 5 GB。
（2）使用 mdadm 命令对前三块硬盘创建 RAID 5，设备名称为/dev/md0。
（3）将创建好的/dev/md0 设备进行挂载。
（4）假设/dev/md0 中有一块磁盘已经损坏，更换第四块硬盘作为新的 RAID 成员设备。
任务2.4　管理软RAID
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任务2.4　管理软RAID
1．认识RAID
RAID（Redundant Arrays of Independent Disks，独立冗余磁盘阵列）用于将多个廉价的小型磁盘驱动器合并成一个磁盘阵列，以提高存储性能和容错功能。RAID可分为软RAID和硬RAID，其中软RAID是通过软件实现多块硬盘冗余的，而硬RAID一般通过RAID卡来实现多块硬盘冗余。软RAID的配置相对简单，管理也比较灵活，对于中小企业来说不失为一种最佳选择；而硬RAID的成本较高，但是在性能方面具有一定的优势。
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任务2.4　管理软RAID
RAID作为高性能的存储系统，已经得到了越来越广泛的应用。RAID的级别从RAID概念的提出到现在，已经发展了6个级别，其级别分别是0，1，2，3，4，5。但最常用的是0，1，3，5这4个级别，常用的RAID技术及其特点对照见表2-4-1。
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2．RAID 种类
（1）RAID 0。
RAID 0 是一种简单的、无数据校验功能的数据条带化技术。它实际上并非真正意义上的RAID 技术，因为它并不提供任何形式的冗余策略。RAID 0 将所在磁盘条带化后组成大容量
的存储空间，RAID 0 无冗余的数据条带如图 2-4-1 所示。RAID 0 将数据分散存储在所有磁盘
中，以独立访问的方式实现多块磁盘的并读访问，由于可以并发执行 I/O 操作，充分利用总
线带宽，再加上无须进行数据校验，因此 RAID 0 的性能在所有 RAID 技术中是最高的。从理
论上讲，一个由 n 块磁盘组成的 RAID 0，其读写性能是单个磁盘性能的 n 倍，但由于总线带
宽等多种因素的限制，其实际性能的提升往往低于理论值。
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RAID 0 具有低成本、高读写性能、100%的高存储空间利用率等优点，但是它不提供数据冗余保护，一旦数据损坏，将无法恢复。因此，RAID 0 一般适用于对性能要求严格但对数据安全性和可靠性要求不高的场合，如视频、音频存储，临时数据缓存空间等。
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（2）RAID 1。
RAID 1称为镜像，它将数据完全一致地分别写入工作磁盘和镜像磁盘，它的磁盘空间利用率为50%。利用RAID 1在写入数据时，响应时间会有所影响，但是在读取数据的时候没有影响。RAID 1提供了最佳的数据保护，一旦工作磁盘发生故障，系统会自动从镜像磁盘读取数据，不会影响用户工作。RAID 1无校验的相互镜像如图2-4-2所示。
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（3）RAID 5。
RAID 5是目前最常见的RAID技术，可以同时存储数据和校验数据。数据块和对应的校验信息保存在不同的磁盘上，当一个数据盘损坏时，系统可以根据同一数据条带的其他数据块和对应的校验数据来重建损坏的数据。与其他RAID技术一样，重建数据时，RAID 5的性能会受到很大影响，RAID 5带分散校验的数据条带如图2-4-3所示。
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（3）RAID 5。
RAID 5是目前最常见的RAID技术，可以同时存储数据和校验数据。数据块和对应的校验信息保存在不同的磁盘上，当一个数据盘损坏时，系统可以根据同一数据条带的其他数据块和对应的校验数据来重建损坏的数据。与其他RAID技术一样，重建数据时，RAID 5的性能会受到很大影响，RAID 5带分散校验的数据条带如图2-4-3所示。
RAID 5兼顾存储性能、数据安全和存储成本等各方面因素，可以将其视为RAID 0和RAID 1的折中方案，是目前综合性能最佳的数据保护方案。RAID 5基本上可以满足大部分的存储应用需求，数据中心大多将它作为应用数据的保护方案。
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（4）RAID 01和RAID 10。
RAID 01是先进行条带化再进行镜像，其本质是对物理磁盘实现镜像。RAID 10是先进行镜像再进行条带化，其本质是对虚拟磁盘实现镜像。在相同的配置下，通常RAID 01比RAID 10具有更好的容错能力。典型的RAID 01和RAID 10模型如图2-4-4所示。
RAID 01兼具RAID 0和RAID 1的优点，它先用两块磁盘建立镜像，然后在镜像内部进行条带化。RAID 01的数据将同时写入两个磁盘阵列，当其中一个磁盘阵列损坏时，仍可继续工作，在保证数据安全性的同时又提高了性能。RAID 01和RAID 10内部都含有RAID 1，因此整体磁盘的利用率仅为50%。
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任务2.4　管理软RAID
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3．认识mdadm命令
mdadm命令用于管理Linux操作系统中的软RAID，基本语法格式如下所示。
mdadm [模式] RAID设备 [选项] 成员设备名称
当前，生产环境中用到的服务器一般都会配备RAID，如果没有RAID阵列卡，就必须用mdadm命令在Linux操作系统中创建和管理软件RAID。mdadm命令的常用选项及其功能见表2-4-2。
任务实施
任务2.4　管理软RAID
1．创建与挂载软 RAID 设备
步骤 1：在虚拟机中添加四块硬盘，每块硬盘大小为 5 GB，具体步骤参考任务 2.3。
步骤 2：使用 fdisk 命令查看添加的硬盘情况，如下所示。
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任务2.4　管理软RAID
步骤 3：使用 mdadm 命令创建 RAID 5，RAID 设备名称为/dev/mdX，其中 X 为设备编号，该编号从 0 开始，如下所示。
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步骤 4：为新建立的/dev/md0 设备建立类型为 XFS 的文件系统，如下所示。
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步骤 5：查看建立的 RAID 10 的具体情况，如下所示。
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步骤6：将RAID设备挂载。将RAID设备/dev/md0挂载到指定的/media/md0目录中，挂载成功后可看到可用空间为9.9 GB，如下所示。
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2．RAID设备的修复
在生产环境中部署RAID 5，是为了提高硬盘存储设备的读写速度及数据的安全性，但由于硬盘设备是在虚拟机中模拟出来的，所以对读写速度的改善效果可能并不明显。接下来讲解RAID损坏后的处理方法，从而使大家在步入运维岗位后遇到类似问题时，也可以轻松解决。这里假设/dev/sdd已经损坏。
步骤1：使用mdadm命令将其移除，如下所示。
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步骤2：移除失效的RAID成员，如下所示。
步骤3：更换硬盘设备，添加一个新的RAID成员/dev/sde，如下所示。
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步骤4：查看RAID 5的状态，如下所示。
任务小结
（1）RAID 可分为软 RAID 和硬 RAID。
（2）配置 RAID 设备时，要注意不同种类的 RAID 设备的性能和功能都不相同。
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