1了解磁盘阵列
数据安全是中小型企业信息安全工作的重中之重，企业数据的可用性、安全性成为工作的焦点问题。在保护企业数据的过程中，磁盘阵列技术（也称为RAID（Redundant Array of Inexpensive Disks））目前已经广泛的用于中小型企业，或做磁盘的容错和备份，或用作构建SAN存储等等，是保证数据安全的一项重要技术。并且，RAID的门类非常多，企业在如何选择合适的磁盘阵列的问题上需要做好决策。本文将选取RAID1、RAID-5这两种磁盘阵列的创建过程来介绍开源系统Linux下硬件磁盘阵列的使用。
一、了解磁盘阵列
RAID按照实现原理的不同分为不同的级别，不同的级别之间工作模式是有区别的，分别可以提供不同的速度，安全性和性价比。在业界，常见的几种RAID如下所示：
RAID0：又称为Stripe或Striping（条带），它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能。
RAID1：RAID1通过数据镜像实现数据冗余，在两对分离的磁盘上产生互为备份的数据。RAID1可以提高读的性能，当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据。RAID1是磁盘阵列中费用最高的，但提供了最高的数据可用率。当一个磁盘失效，系统可以自动地交换到镜像磁盘上，而不需要重组失效的数据。
RAID2：从概念上讲，RAID2同RAID3类似，两者都是将数据条块化分布于不同的硬盘上，条块单位为位或字节。然而RAID2使用称为“加重平均纠错码”的编码技术来提供错误检查及恢复。这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息，使得RAID2技术实施更复杂。因此，在商业环境中很少使用。
RAID3：不同于RAID2，RAID3使用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块磁盘失效，奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据。如果奇偶盘失效，则不影响数据使用。RAID3对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。
RAID4：同RAID2、RAID3一样，RAID4也同样将数据条块化并分布于不同的磁盘上，但条块单位为块或记录。RAID4使用一块磁盘作为奇偶校验盘，每次写操作都需要访问奇偶盘，成为写操作的瓶颈。
RAID5：RAID5没有单独指定的奇偶盘，而是交叉地存取数据及奇偶校验信息于所有磁盘上。在RAID5上，读/写指针可同时对阵列设备进行操作，提供了更高的数据流量。RAID5更适合于小数据块，随机读写的数据。RAID3与RAID5相比，重要的区别在于RAID3每进行一次数据传输，需涉及到所有的阵列盘。而对于RAID5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，可进行并行操作。在RAID5中有“写损失”现象发生，即每一次写操作，将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。它可能是目前世界上最常见的RAID产品，最适合于事务性处理应用，如ERP、CRM和E-mail等。
RAID6：RAID6与RAID5相比，增加了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统使用不同的算法，数据的可靠性非常高。即使两块磁盘同时失效，也不会影响数据的使用。但需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间，相对于RAID5有更大的“写损失”。RAID6的写性能非常差，较差的性能和复杂的实施，以及实现代价非常昂贵，使得RAID6很少使用。
RAID7：它有一个实时嵌入操作系统用作控制器，一个高速总线用于缓存。它提供快速的I/O，但是价格昂贵，应用性稍差。
RAID10：它由数据条阵列组成，其中每个条都是驱动器的一个RAID1阵列。它与RAID1的容错能力相同，面向需要高性能和冗余，但不需要高容量的数据库服务器。
RAID53：其实施情况同RAID0数据条阵列，其中，每一段都是一个RAID3阵列。它的冗余与容错能力同RAID3。这对需要具有高数据传输率的RAID3配置的IT系统有益，但是它价格昂贵、效率偏低。
2根据具体情况使用磁盘阵列
二、根据具体情况使用磁盘阵列
表1对各类RAID产品的优缺点进行了详细说明，用户可以在实际的应用中选择使用：
表1 各类RAID产品比较
值得注意的是：上述介绍的0，1，2等RAID类型并不代表技术的高低（比如RAID2并没有商业产品，相对于RAID1说较差），而只代表不同的技术型号。所以在实际应用中选择某种RAID产品需要根据应用环境和资金等情况而定。
实现RAID可以采用两种方法，硬RAID和软RAID：
硬RAID：采用专门的控制器来完成，也就是常说的RAID卡；通过磁盘阵列控制卡（RAID Controller Card）提供磁盘阵列的功能。要使用硬件的磁盘阵列，必须采购支持Linux的磁盘阵列控制卡，一般需要正确安装驱动程序，才能让Linux系统正常使用设备。
软RAID：采用软件的方法来实现。用户无须安装额外的硬设备，只要保证Linux内核有支持，就可以直接使用。
由于硬件磁盘阵列的功能是由磁盘阵列控制卡提供计算工作的，因而效率大大高于由Linux内核的软件磁盘阵列；但硬件磁盘阵列得购买额外的设备，因此其使用成本比软件磁盘阵列高得多。过去RAID一直是高端服务器才应用的设备，与高档SCSI硬盘配合使用。SCSI RAID稳定性好、速度快，但SCSI硬盘和SCSI接口RAID卡价格高昂，往往只在高档服务器上使用。近来随着技术的发展和产品成本的不断下降，IDE硬盘和SATA硬盘的性能都有了很大提升，加之RAID芯片的普及，使得RAID技术也广泛应用到了IDE硬盘和SATA硬盘上。
3开源系统Linux下构建磁盘阵列的具体方法
三、开源系统Linux下构建磁盘阵列的具体方法
目前，Linux能够较好地支持RAID0、RAID1、RAID4、RAID5这四种磁盘阵列模式。在4种模式中，RAID4和RAID5运行方式较为接近。
1．创建RAID1磁盘阵列
RAID1磁盘阵列的基本工作方式是通过数据镜像实现数据冗余，在两对分离的磁盘上产生互为备份的数据，也就是说每一块磁盘所存储的数据是完全相同的。所以，要创建RAID1磁盘阵列，至少需要2块硬盘，每一块硬盘最好大小一致。这是因为每一个硬盘存储相同的数据，因此有一个硬盘比其他的容量大时，磁盘阵列也无法使用多出来的硬盘空间。本例采用2个硬盘的分区（hda1和hdb1）来创建RAID1类型磁盘阵列。
基本步骤如下：
1）编辑磁盘阵列的配置文件/etc/raidtab如下：
raiddev /dev/md0
raid-level 1
nr-raid-disks 2
nr-spare-disks 0
chunk-size 4
persistent-superblock 1
device /dev/hda1
raid-disk 0
device /dev/sdb1
raid-disk 1
上述文件中每项的含义如下所示：
raiddev：指定磁盘阵列的设备名称；
raid-level：指定采用的RAID模式，例中为RAID1；
nr-raid-disks：指定磁盘阵列的硬盘个数，例中RAID为2个硬盘组成；
nr-spare-disks：指定磁盘阵列备用磁盘数目，例中为0；
chunk-size：指定数据写入磁盘阵列时，每个写入区块的大小，其单位为KB，且大小必须为2的幂次方。一般说来，此设置值的大小会影响磁盘阵列的读写效率，不过理想的设置值，则随着计算机的使用情况而异，所以并无绝对的结果；
persistent-superblock：配置是否要写入磁盘的超级块（superblock），配置成“1”表示写入，配置“0”不写入；
device /dev/hda1：根据实际情况，指定第一个硬盘分区的名称，此处第一个硬盘分区为hda1；
raid-disk 0：配置上述的分区是此磁盘阵列所使用的第一个硬盘，编号从0开始；
device /dev/hdb1：同上，按实际情况，指定第二块硬盘分区的名称；
raid-disk 1：配置上述的分区是此磁盘阵列所使用的第一个硬盘，编号为1。
2）格式化并加载磁盘阵列，命令如下所示：
//建立磁盘
#mkraid /dev/md0
//使用ext3文件系统格式化
#mke3fs /dev/md0
//将md0磁盘阵列加载到目录/mnt/md0下
#mount -t ext3 /dev/md0 mnt/md0
3）启动磁盘阵列
#raidstart /dev/md0
4）使用过程中查看磁盘阵列的使用状态
#more /proc/mdstat
5）停止和卸载磁盘阵列
//首先停止磁盘阵列
#raidstop /dev/md0
//然后卸下装载的磁盘阵列
#umount /dev/md0
6）删除磁盘阵列：首先使用第5）步停止磁盘阵列，然后删除/etc/raidtab文档即可。
2．创建RAID5磁盘阵列
上面介绍了RAID0的创建方式，下面介绍如何创建RAID5磁盘阵列。有了上面的基础后，对于RAID5的创建也就不那么困难了。简单地说，RAID5是在RAID0和RAI1中取得折衷，既具备容错能力，也不会浪费太多硬盘空间，并有助于提高磁盘的I/O性能。由于RAID5需要存储同位校验码，因此要创建此模式的磁盘阵列，至少需要3块或以上的硬盘。因此，本例以hda、hdb、hdc三块磁盘的分区（hda1、hdb1和hdc1）来组成RAID5磁盘。当然，也可以指定三块磁盘的其他分区，这个可以根据实际磁盘分区的使用情况选定，并不是固定的。
基本操作步骤如下：
1）编辑磁盘阵列的配置文件/etc/raidtab如下：
raiddev /dev/md0
raid-level 5
nr-raid-disks 3
nr-spare-disks 0
chunk-size 32
persistent-superblock 1
parity-algorithm left-symmetric
device /dev/hda1
raid-disk 0
device /dev/hdb1
raid-disk 1
device /dev/hdc1
raid-disk 2
同理，上述文件中每项的含义如下所示：
raiddev：指定磁盘阵列名称；
raid-level：指定使用的RAID5磁盘阵列；
nr-raid-disks：此磁盘阵列由3个硬盘所组成；
nr-spare-disks ：指定/此磁盘阵列的备用硬盘数目；
chunk-size：当数据要写入磁盘阵列时，每个写入的大小（单位为KB，且必须为2的幂次方）。此设置值的大小，会影响磁盘阵列的读写效率，不过理想的设置值，则按每台计算机的使用情况而异，并无绝对的结果；
persistent-superblock：设置是否要写入磁盘的superblock：设成1表示写入，否则设成０。若将此参数设成１，则当磁盘阵列中有硬盘损坏时，系统仍可继续启动；若有备用硬盘，也会同时启用备用硬盘；
parity-algorithm：指定要用哪一种算法计算同位校验吗，可使用的算法有left-symmetric、left-asymmetric、right-symmetric及right-asymmetric等4种。一般采用left-symmetric能有最好的存取效率；
device /dev/hda1：指定所有使用的第1个硬盘分区名称；
raid-disk 0：设置上述的分区是此磁盘阵列所使用的第１个硬盘（编号由０开始）；
device /dev/hdb1：指定所要使用的第2个硬盘分区名称；
raid-disk １：设置上述的分区是此磁盘阵列所使用的第2个硬盘；
device /dev/hdc1 ：指定所要使用的第3个硬盘分区名称；
raid-disk 2：设置上述的分区是此磁盘阵列所使用的第3个硬盘。
2）格式化并加载磁盘阵列，命令如下所示：
//建立磁盘
#mkraid /dev/md0
//使用ext3文件系统格式化
#mke3fs /dev/md0
//将md0磁盘阵列加载到目录/mnt/md0下
#mount -t ext3 /dev/md0 mnt/md0
3）启动磁盘阵列
#raidstart /dev/md0
4）使用过程中查看磁盘阵列的使用状态
#more /proc/mdstat
5）停止和卸载磁盘阵列
//首先停止磁盘阵列
#raidstop /dev/md0
//然后卸下装载的磁盘阵列
#umount /dev/md0
6）删除磁盘阵列：首先使用第5）步停止磁盘阵列，然后删除/etc/raidtab文档即可。
