LVM 最大的優(yōu)勢(shì)在于可以在不卸載分區(qū)和不損壞數(shù)據(jù)的情況下進(jìn)行分區(qū)容量的調(diào)整砸捏，但是萬(wàn)一硬盤損壞了限佩，那么數(shù)據(jù)一定會(huì)丟失蔚润。 本節(jié)講的 RAID（磁盤陣列）的優(yōu)勢(shì)在于硬盤讀寫性能更好焚挠，而且有一定的數(shù)據(jù)冗余功能蟹肘。

RAID 功能已經(jīng)內(nèi)置在 Linux 2.0及以后的內(nèi)核中璃吧，為了使用這項(xiàng)功能楣导，還需要特定的工具來(lái)管理 RAID，在絕對(duì)多數(shù) Linux 發(fā)行版本中畜挨，更多的是使用 mdadm筒繁，讀者可以自行下載并安裝這個(gè)工具噩凹。

RAID 簡(jiǎn)介

RAID（Redundant Arrays of Inexpensive Disks，磁盤陣列）毡咏，翻譯過來(lái)就是廉價(jià)的驮宴、具有冗余功能的磁盤陣列。其原理是通過軟件或硬件將多塊較小的分區(qū)組合成一個(gè)容量較大的磁盤組呕缭。這個(gè)較大的磁盤組讀寫性能更好堵泽，更重要的是具有數(shù)據(jù)冗余功能。

那什么是數(shù)據(jù)冗余呢恢总？從字面上理解迎罗，冗余就是多余的、重復(fù)的离熏。在磁盤陣列中佳谦，冗余是指由多塊硬盤組成一個(gè)磁盤組，在這個(gè)磁盤組中滋戳，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在多塊硬盤的不同地方钻蔑，這樣即使某塊硬盤出現(xiàn)問題，數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失奸鸯，也就是磁盤數(shù)據(jù)具有了保護(hù)功能咪笑。

讀者也可以這樣理解，RAID 用于在多個(gè)硬盤上分散存儲(chǔ)數(shù)據(jù)娄涩，并且能夠“恰當(dāng)”地重復(fù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)窗怒，從而保證其中某塊硬盤發(fā)生故障后，不至于影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)蓄拣。RAID 將幾塊獨(dú)立的硬盤組合在一起扬虚，形成一個(gè)邏輯上的 RAID 硬盤，這塊“硬盤”在外界（用戶球恤、LVM 等）看來(lái)辜昵，和真實(shí)的硬盤一樣，沒有任何區(qū)別咽斧。

RAID 的組成可以是幾塊硬盤堪置，所以我們?cè)谥v解原理時(shí)使用硬盤舉例，但是大家要知道不同的分區(qū)也可以組成 RAID张惹。

RAID 根據(jù)組合方式的不同舀锨，有多種設(shè)計(jì)解決方案，以下介紹幾種常見的 RAID 方案（RAID級(jí)別）宛逗。

RAID 0

RAID 0 也叫 Stripe 或 Striping（帶區(qū)卷）坎匿，是 RAID 級(jí)別中存儲(chǔ)性能最好的一個(gè)。RAID 0 最好由相同容量的兩塊或兩塊以上的硬盤組成。如果組成 RAID 0 的兩塊硬盤大小不一致碑诉，則會(huì)影響 RAID 0 的性能彪腔。

這種模式下會(huì)先把硬盤分隔出大小相等的區(qū)塊，當(dāng)有數(shù)據(jù)需要寫入硬盤時(shí)进栽，會(huì)把數(shù)據(jù)也切割成相同大小的區(qū)塊德挣，然后分別寫入各塊硬盤。這樣就相當(dāng)于把一個(gè)文件分成幾個(gè)部分同時(shí)向不同的硬盤中寫入快毛，數(shù)據(jù)的讀/寫速度當(dāng)然就會(huì)非掣裥幔快。

從理論上講唠帝，由幾塊硬盤組成 RAID 0屯掖，比如由 3 塊硬盤組成 RAID 0，數(shù)據(jù)的寫入速度就是同樣的數(shù)據(jù)向一塊硬盤中寫入速度的3倍襟衰。我們畫一張 RAID 0 的示意圖贴铜，如圖 1 所示。

RAID 0示意圖

圖 1 RAID 0 示意圖

解釋一下這張示意圖瀑晒。我們準(zhǔn)備了 3 塊硬盤組成了 RAID 0绍坝，每塊硬盤都劃分了相等的區(qū)塊。當(dāng)有數(shù)據(jù)要寫入 RAID 0 時(shí)苔悦，首先把數(shù)據(jù)按照區(qū)塊大小進(jìn)行分割轩褐，然后再把數(shù)據(jù)依次寫入不同的硬盤。每塊硬盤負(fù)責(zé)的數(shù)據(jù)寫入量都是整體數(shù)據(jù)的 1/3玖详，當(dāng)然寫入時(shí)間也只有原始時(shí)間的 1/3把介。所以，從理論上講蟋座，由幾塊硬盤組成 RAID 0拗踢，數(shù)據(jù)的寫入速度就是數(shù)據(jù)只寫入一塊硬盤速度的幾倍。

RAID 0 的優(yōu)點(diǎn)如下：

• 通過把多塊硬盤合并成一塊大的邏輯硬盤向臀，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)跨硬盤存儲(chǔ)秒拔。
• 通過把數(shù)據(jù)分割成等大小的區(qū)塊，分別存入不同的硬盤飒硅，加快了數(shù)據(jù)的讀寫速度。數(shù)據(jù)的讀/寫性能是幾種 RAID 中最好的作谚。
• 多塊硬盤合并成 RAID 0三娩，幾塊小硬盤組成了更大容量的硬盤，而且沒有容量損失妹懒。RAID 0 的總?cè)萘烤褪菐讐K硬盤的容量之和雀监。

RAID 0 有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，那就是沒有數(shù)據(jù)冗余功能，RAID 0 中的任何一塊硬盤損壞会前，RAID 0 中所有的數(shù)據(jù)都將丟失好乐。也就是說(shuō)，由幾塊硬盤組成 RAID 0瓦宜，數(shù)據(jù)的損毀概率就是只寫入一塊硬盤的幾倍蔚万。

我們剛剛說(shuō)了，組成 RAID 0 的硬盤的大小最好都是一樣的临庇。那有人說(shuō)我只有兩塊不一樣大小的硬盤反璃，難道就不能組成 RAID 0 嗎？

答案是可以的假夺。假設(shè)有兩塊硬盤淮蜈，一塊大小是 100GB，另一塊大小是 200GB已卷。由這兩塊硬盤組成 RAID 0梧田，那么當(dāng)最初的 200G 數(shù)據(jù)寫入時(shí)，是分別存放在兩塊硬盤當(dāng)中的侧蘸；但是當(dāng)數(shù)據(jù)大于 200GB 之后裁眯，第一塊硬盤就寫滿了，以后的數(shù)據(jù)就只能寫入第二塊硬盤中闺魏，讀/寫性能也就隨之下降了未状。

一般不建議企業(yè)用戶使用 RAID 0，因?yàn)閿?shù)據(jù)損毀的概率更高析桥。如果對(duì)數(shù)據(jù)的讀/寫性能要求非常高司草，但對(duì)數(shù)據(jù)安全要求不高時(shí)，RAID 0 就非常合適了泡仗。

RAID 1

RAID 1也叫 Mirror 或 Mirroring（鏡像卷）埋虹，由兩塊硬盤組成。兩塊硬盤的大小最好一致娩怎，否則總?cè)萘恳匀萘啃〉哪菈K硬盤為主搔课。RAID 1 就具備了數(shù)據(jù)冗余功能，因?yàn)檫@種模式是把同一份數(shù)據(jù)同時(shí)寫入兩塊硬盤截亦。

比如有兩塊硬盤爬泥，組成了 RAID 1，當(dāng)有數(shù)據(jù)寫入時(shí)崩瓤，相同的數(shù)據(jù)既寫入硬盤 1袍啡，也寫入硬盤 2。這樣相當(dāng)于給數(shù)據(jù)做了備份却桶，所以任何一塊硬盤損壞境输，數(shù)據(jù)都可以在另一塊硬盤中找回蔗牡。RAID 1 的示意圖如圖 2 所示。

RAID 1示意圖

圖 2 RAID 1 示意圖

RAID 1 具有了數(shù)據(jù)冗余功能嗅剖，但是硬盤的容量卻減少了 50%辩越，因?yàn)閮蓧K硬盤當(dāng)中保存的數(shù)據(jù)是一樣的，所以兩塊硬盤際上只保存了一塊硬盤那么多的數(shù)據(jù)信粮，這也是我們把 RAID 1 稱作鏡像卷的原因黔攒。

RAID 1 的優(yōu)點(diǎn)如下：

• 具備了數(shù)據(jù)冗余功能，任何一塊硬盤出現(xiàn)故障蒋院，數(shù)據(jù)都不會(huì)丟失亏钩。
• 數(shù)據(jù)的讀取性能雖然不如RAID 0，但是比單一硬盤要好欺旧，因?yàn)閿?shù)據(jù)有兩份備份在不同的硬盤上姑丑，當(dāng)多個(gè)進(jìn)程讀取同一數(shù)據(jù)時(shí)，RAID會(huì)自動(dòng)分配讀取進(jìn)程辞友。

RAID 1 的缺點(diǎn)也同樣明顯：

• RAID 1 的容量只有兩塊硬盤容量的 50%栅哀，因?yàn)槊繅K硬盤中保存的數(shù)據(jù)都一樣。
• 數(shù)據(jù)寫入性能較差称龙，因?yàn)橄嗤臄?shù)據(jù)會(huì)寫入兩塊硬盤當(dāng)中留拾，相當(dāng)于寫入數(shù)據(jù)的總?cè)萘孔兇罅恕ｋm然 CPU 的速度足夠快鲫尊，但是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)寫入的芯片只有一個(gè)痴柔。

RAID 10 或 RAID 01

我們發(fā)現(xiàn)，RAID 0 雖然數(shù)據(jù)讀/寫性能非常好疫向，但是沒有數(shù)據(jù)冗余功能咳蔚；而 RAID 1 雖然具有了數(shù)據(jù)冗余功能，但是數(shù)據(jù)寫入速度實(shí)在是太慢了（尤其是軟 RAID）搔驼。

那么谈火，我們能不能把 RAID 0 和 RAID 1 組合起來(lái)使用？當(dāng)然可以舌涨，這樣我們就即擁有了 RAID 0 的性能糯耍，又擁有了 RAID 1 的數(shù)據(jù)冗余功能。

我們先用兩塊硬盤組成 RAID 1囊嘉，再用兩塊硬盤組成另一個(gè) RAID 1温技，最后把這兩個(gè) RAID 1組成 RAID 0，這種 RAID 方法稱作 RAID 10扭粱。那先組成 RAID 0舵鳞，再組成 RAID 1 的方法我們作 RAID 01。我們通過示意圖 3 來(lái)看看 RAID 10焊刹。

RAID 10示意圖

圖 3 RAID 10 示意圖

我們把硬盤 1 和硬盤 2 組成了第一個(gè) RAID 1，把硬盤 3 和硬盤 4 組成了第二個(gè) RAID 1，這兩個(gè) RAID 1組成了 RAID 0虐块。因?yàn)橄冉M成 RAID 1俩滥，再組成 RAID 0，所以這個(gè) RAID 是 RAID 10贺奠。

當(dāng)有數(shù)據(jù)寫入時(shí)霜旧，首先寫入的是 RAID 0（RAID 0 后組成，所以數(shù)據(jù)先寫入）儡率，所以數(shù)據(jù) 1 和數(shù)據(jù) 3 寫入了第一個(gè) RAID 1挂据，而數(shù)據(jù) 2 和數(shù)據(jù) 4 寫入了第二個(gè) RAID 1。當(dāng)數(shù)據(jù) 1 和數(shù)據(jù) 3 寫入第一個(gè) RAID 1 時(shí)儿普，

因?yàn)閷懭氲氖?RAID 1崎逃，所以在硬盤 1 和硬盤 2 中各寫入了一份。數(shù)據(jù) 2 和數(shù)據(jù) 4 也一樣眉孩。

這樣的組成方式个绍，既有了 RAID 0 的性能優(yōu)點(diǎn)，也有了 RAID 1 的數(shù)據(jù)冗余優(yōu)點(diǎn)浪汪。但是大家要注意巴柿，雖然我們有了 4 塊硬盤，但是由于 RAID 1 的缺點(diǎn)死遭，所以真正的容量只有 4 塊硬盤的 50%广恢，另外的一半是用來(lái)備份的。

RAID 5

RAID 5 最少需要由 3 塊硬盤組成呀潭，當(dāng)然硬盤的容量也應(yīng)當(dāng)一致钉迷。當(dāng)組成 RAID 5 時(shí)，同樣需要把硬盤分隔成大小相同的區(qū)塊蜗侈。當(dāng)有數(shù)據(jù)寫入時(shí)篷牌，數(shù)據(jù)也被劃分成等大小的區(qū)塊，然后循環(huán)向 RAID 5 中寫入踏幻。

每次循環(huán)寫入數(shù)據(jù)的過程中枷颊，在其中一塊硬盤中加入一個(gè)奇偶校驗(yàn)值（Parity），這個(gè)奇偶校驗(yàn)值的內(nèi)容是這次循環(huán)寫入時(shí)其他硬盤數(shù)據(jù)的備份该面。當(dāng)有一塊硬盤損壞時(shí)夭苗，采用這個(gè)奇偶校驗(yàn)值進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。通過示意圖來(lái)看看 RAID 5 的存儲(chǔ)過程隔缀，如圖 4 所示题造。

RAID 5 示意圖

圖 4 RAID 5 示意圖

在這張示意圖中，我們使用三塊硬盤組成了 RAID 5猾瘸。當(dāng)有數(shù)據(jù)循環(huán)寫入時(shí)界赔，每次循環(huán)都會(huì)寫入一個(gè)奇偶校驗(yàn)值（Parity）丢习，并且每次奇偶校驗(yàn)值都會(huì)寫入不同的硬盤。這個(gè)奇偶校驗(yàn)值就是其他兩塊硬盤中的數(shù)據(jù)經(jīng)過換算之后產(chǎn)生的淮悼。因?yàn)槊看纹媾夹ｒ?yàn)值都會(huì)寫入不同的硬盤咐低，所以任何一塊硬盤損壞之后，都可以依賴其他兩塊硬盤中保存的數(shù)據(jù)恢復(fù)這塊損壞的硬盤中的數(shù)據(jù)袜腥。

需要注意的是见擦，每次數(shù)據(jù)循環(huán)寫入時(shí)，都會(huì)有一塊硬盤用來(lái)保存奇偶校驗(yàn)值羹令，所以在 RAID 5 中可以使用的總?cè)萘渴怯脖P總數(shù)減去一塊的容量之和鲤屡。

比如，在這張示意圖中福侈，由三塊硬盤組成了 RAID 5酒来，但是真正可用的容量是兩塊硬盤的容量之和，也就是說(shuō)癌刽，越多的硬盤組成 RAID 5役首，損失的容量占比越小，因?yàn)椴还苡啥嗌賶K硬盤組成 RAID 5显拜，奇偶校驗(yàn)值加起來(lái)只占用一塊硬盤衡奥。而且還要注意，RAID 5 不管是由幾塊硬盤組成的远荠，只有損壞一塊硬盤的情況才能恢復(fù)數(shù)據(jù)矮固，因?yàn)槠媾夹ｒ?yàn)值加起來(lái)只占用了一塊硬盤，如果損壞的硬盤超過一塊譬淳，那么數(shù)據(jù)就不能再恢復(fù)了档址。

RAID 5 的優(yōu)點(diǎn)如下：

• 因?yàn)槠媾夹ｒ?yàn)值的存在，RAID 5 具有了數(shù)據(jù)冗余功能邻梆。
• 硬盤容量損失比 RAID 1 小守伸，而且組成 RAID 5 的硬盤數(shù)量越多，容量損失占比越小浦妄。
• RAID 5的數(shù)據(jù)讀/寫性能要比 RAID 1 更好尼摹，但是在數(shù)據(jù)寫入性能上比 RAID 0 差。

RAID 5 的缺點(diǎn)如下：

• 不管由多少塊硬盤組成 RAID 5剂娄，只支持一塊硬盤損壞之后的數(shù)據(jù)恢復(fù)蠢涝。
• RAID 5 的實(shí)際容量是組成 RAID 5 的硬盤總數(shù)減去一塊的容量之和。也就是有一塊硬盤用來(lái)保存奇偶校驗(yàn)值阅懦，但不能保存數(shù)據(jù)和二。

從總體上來(lái)說(shuō)，RAID 5 更像 RAID 0 和 RAID 1 的折中耳胎，性能比 RAID 1 好惯吕，但是不如 RAID 0惕它；數(shù)據(jù)冗余比 RAID 0 好，而且不像 RAID 1 那樣浪費(fèi)了 50% 的硬盤容量废登。

軟 RAID 和硬 RAID

我們要想在服務(wù)器上實(shí)現(xiàn) RAID怠缸，可以采用磁盤陣列卡（RAID 卡）來(lái)組成 RAID，也就是硬 RAID钳宪。RAID 卡上有專門的芯片負(fù)責(zé) RAID 任務(wù)，因此性能要好得多扳炬，而且不占用系統(tǒng)性能吏颖，缺點(diǎn)是 RAID 卡比較昂貴。

如果我們既不想花錢又想使用 RAID恨樟，那就只能使用軟 RAID 了半醉。軟 RAID 是指通過軟件實(shí)現(xiàn) RAID 功能，沒有多余的費(fèi)用劝术，但是更加耗費(fèi)服務(wù)器系統(tǒng)性能缩多，而數(shù)據(jù)的寫入速度比硬 RAID 慢。

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