Linux软RAID

xiaokugua

一、引言
     RAID的全称叫“冗余磁盘阵列”，更多的人叫它“廉价磁盘阵列。这种技术可以使多块磁盘协同工作，为系统提供更高的磁盘访问速度或更好的可靠性。最常用的RAID有三种：RAID0、RAID1、RAID5。详细的不多说，网上介绍性的资料多得是。
     关于磁盘阵列的实际意义，我们可以打个比方。你有个皮包，里面是你积攒了好几年的钱，有那么一天，这个皮包忽然丢了，这时候你最心疼的，会是那个包吗？那个包就好比硬盘，包里的就钱好比硬盘上的数据。这个比方能让你很容易明白磁盘阵列的实际意义。
     很多服务器软件，都可以在PC机上运行，但PC上运行服务器软件，却很少有成功的例子，因为PC的可靠性不佳，数据很容易毁掉。而购买专用服务器，成本又太高，我们学校的服务器，仅一块RAID卡的价格就相当于一台不错的PC。
     过高的成本，使得服务器应用很难在基层单位推广。那么有没有低成本，高可靠性的磁盘阵列可用呢？答案是肯定的，我家里就有一个磁盘阵列，有18G的RAID5空间和30G的非RAID空间，因为大部分是旧零件，包括电脑在内，成本仅为千元上下。磁盘阵列搬回家的说法，绝对不是开玩笑！
    在PC上做磁盘阵列，很多时候可以替代部门级服务器，给单位节约一大笔费用，这才是它的价值所在。
     二、制定配置方案
     我是在LINUX上做的软RAID。使用RAID，首先要制定RAID配置方案。我在这里提供些一般化的配置原则和方法，具体的配置，要看你手里的硬盘情况，你对性能和可靠性的要求，最终才能拿出适合自己的方案。
     1、RAID0
     如果你需要高性能，对可靠性没什么要求，建议用RAID0。RAID0适合做单位内部的大容量媒体服务器，用两块PC硬盘做的RAID0，性能比服务器上的RAID5阵列好得多。PC硬盘做RAID0，两块硬盘时性能提升较明显，但三块硬盘时，和两块硬盘相比，性能提升不大。需要注意的是，三块硬盘的RAID0，可靠性仅为单块硬盘的三分之一，所以使用RAID0是有风险的，建议用两块硬盘做RAID0，分别接到两个IDE或SATA接口上，速度、容量两者可以兼得。
     2、RAID1
     RAID1的读盘速度和RAID0相当，但写盘速度和单块硬盘硬盘相当。尽管它的性能不是最高的，但已经不逊色于服务器上的RAID5阵列。PC上用RAID1，是一种低成本，高可靠性的解决方案。两块120G硬盘大约是一千二百元左右，可以提供120G的RAID1空间，平均每个G仅10元。而RAID5的服务器空间，每个G大约要高出五倍，而性能要低很多，两者可靠性上大致相当。服务器上的东西，不仅硬盘贵，RAID卡也不便宜，仅一块RAID5的阵列卡，就够买台不错的PC了。如果你需要更大的容量，可以买更大容量的PC硬盘，这时，平均每G成本还可以进一步降低。服务器上很少用RAID1，因为服务器硬盘实在太贵了，但PC上用RAID1，成本上就可以承受。
     3、RAID5。
     RAID5用起来的确很方便，坏掉一块硬盘，数据很容易恢复，但性能上较差，比单硬盘低不少。那么，什么情况适合用RAID5呢？一般是硬盘容量较小，又需要较大存储空间，对可靠性也有一定需求，但对性能上没什么要求。说白了，新旧硬盘搭配时，RAID5就很有用。我家里的磁盘阵列，是用一块40G硬盘和两块10G硬盘做的。我需要备份一些资料，10G空间经常不够。
    单位用户，建议用大硬盘做RAID1，但RAID5也不是没用。可以从闲置或者旧电脑上拆下硬盘，做RAID5阵列，资金紧张而又急需数据备份时，RAID5也是很不错的选择。
     三、可靠性分析
     高端服务器硬盘的平均无故障时间可达140万小时，现在市场上卖的PC硬盘，基本都可达到50万小时以上，质量好的，可以达到100万小时。PC硬盘的可靠性也是很不错的。PC硬盘的故障率约为服务器的一半。
     设服务器硬盘的故障率为1/n，那么PC硬盘应为2/n。两块PC硬盘做RAID1，系统损毁的概率为n的平方分之四。而三块服务器硬盘做RAID5，系统损毁的概率为n的平方分之六。也就是说，PC用RAID1，可靠性不逊色于服务器上用RAID5。而实际使用中，PC硬盘还有维修时间短的优势，实际的可靠性可进一步提高。
     对比性能，已知服务器的RAID5性能不高于单块PC硬盘，PC硬盘做RAID1性能还会有较大提升，所以性能上PC上的RAID1占优势。这就是我推荐在PC上用RAID1的原因所在。
     四、阵列配置及数据恢复
     这里仅给出LINUX上软RAID1模式的配置方法。实验中我用了两块10G硬盘。
     两块硬盘跳线都设成master，分别用两根硬盘线接到两个IDE口上。这种接法可以最大限度利用IDE接口带宽。
     LINUX运行需要三个分区，/boot分区、根分区和交换分区。注意：最好不要在/boot分区上使用阵列，不然坏了第一块硬盘，恢复会很麻烦，容易造成误操作而导致数据全毁。
     两块硬盘的分区分别是hda1、hda2、hda3和hdc1、hdc2、hdc3。hda2和hdc2配置成md0，做根分区。hda3和hdc3配置成md1，做交换分区。hda1为/boot分区，hdc1为/boot-bak分区。
     安装好系统后，把hda1克隆到hdc1，记得克隆完了改一下hdc1卷标，不然启动时会报错。把hdc1的引导标志激活。最后，备份分区表。
     测试的时候，我模拟了hda硬盘损坏的情况，在BIOS中禁用了ide0端口，重启动。系统能启动，但会进入单用户模式，为什么呢？因为/boot分区在hda上，系统找不到/boot分区。别急，修改hdc1的卷标或者/etc/fstab，最后是将hdc1设成可启动的。改好后重启动就可以了，系统会引导成功。
     然后该模拟更换新硬盘了。因为我们模拟的是hda损坏的情况，进BIOS打开IDE0端口的时候，要把启动硬盘设置成IDE1，也就是从hdc引导。
     用备份的分区表文件恢复hda分区，然后分别hotadd hda2和hda3。同步的过程需要一段时间，因为要进行硬盘复制。
     最后，克隆hdc1到hda1，克隆之后别忘了改卷标。这两个分区的卷标不能相同，否则启动时报错，你有附加的文件系统，也会挂不上来。至于以后从hda1还是从hdc1启动，只要改一下BIOS就可以了。为稳妥起见，每次更换硬盘后，应在BIOS中设置ide0为第一引导设备。
     四、其它
     现在电脑功率都大，仅仅一块P4芯片，功率几乎可以和老式电脑的整个主机相当。所以，近年生产的ATX机箱，通风孔面积都非常大，而电源风扇的尺寸和功率基本没什么改变，这就造成硬盘附近空气流量大大减少，使得硬盘温度过高，寿命和可靠性大大降低。
     做磁盘阵列的时候，我特意改善了硬盘通风。找了个大号风扇，在机箱前面板上切开一个大方孔，将那个大风扇固定在大方孔上，盖上护网（因为家里有猫），然后外面罩上一层口罩布，用来防尘。
    大多数服务器都是为局网电脑提供服务。这种环境极少需要服务器提供24*7的不间断服务，软RAID可以做为一种廉价的部门级服务器解决方案。很多服务器应用环境中，都可以用廉价的PC机替代昂贵的服务器。
    WINDOWS SERVER也支持软RAID，有人做过软RAID0，说性能提升不大，估计原因是他操作系统所在的分区没有RAID。如果在WINDOWS SERVER上用RAID，建议买带集成RAID的主板，这种主板用起来更方便。


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