Linux软硬RAID全面解析 (linux软硬raid)
RD（Redundant Array of Independent Disk）是将多个硬盘组合在一起，构建成一个逻辑上的单一储存设备，以提高数据的读取和备份效率，保证数据的完整性和可靠性；RD技术分为硬RD和软RD两种，其中Linux操作系统下有着丰富的软RD工具。
本文将全面解析Linux软硬RD技术，探讨其优劣和配置方法。
一、硬RD和软RD的区别
硬RD和软RD的根本区别在于硬RD是通过一个单独的RD控制器（通常嵌入式在PCI、PCI-E插槽）来实现RD，而软RD只依靠操作系统自带的软件RD来实现。
硬RD使用独立的RD卡控制，通过硬件处理器实现RD计算和IO操作。硬RD对于性能稳定性的控制较好，由于硬件坚实可靠，硬件故障率低。硬RD对任务的处理速度较高，但价格比软件RD更贵，不利于升级换代。
软RD则是完全由软件模拟构建RD，比硬RD具有更多的灵活性和可定制性。软RD只需要一台PC和一些硬盘驱动器就能够实现。由于软RD是运行在操作系统上的软件，因此软RD性能通常比硬RD差。但软RD可以添加、删除RD阵列，支持多种RD等级选择，也更容易进行升级换代。
二、Linux下的软RD
Linux软RD有两种实现方式，一种是mdadm（Multiple Devices administrator），还有一种是LVM（Logical Volume Manager）。
1. mdadm
mdadm是一种常见的Linux下软RD实现方式，是一种基于软件的RD工具。它可以将多个硬盘组合成RD0、RD1、RD5等多种RD阵列。mdadm在Linux环境下是非常稳定和可靠的，且易于使用和管理。
mdadm的优点：mdadm是ISO标准，易于在各种平台上使用；配置简单，易于管理，能够在在线状态下进行阵列的添加和删除；此外，mdadm支持RD5和RD6的快速恢复，支持大容量阵列。
mdadm的劣势：RD5和RD6需要额外的计算能力，占用CPU资源较多，可能会影响系统的性能；mdadm不支持容灾。
2. LVM
LVM是逻辑卷管理器，提供了一种灵活性更强的方式来管理硬盘分区和卷。LVM可以将多个硬盘分区组合成一个单一的、可扩展的卷，使得文件系统的扩展和缩小变得更为简单，而且将数据分布在不同磁盘上，提高了数据的安全性。
LVM的优点：灵活性高，扩展性好，能够为不同程序分配不同的磁盘空间；支持在线扩容和缩容。LVM对软RD的支持也非常好，只需几个命令即可创建和管理RD阵列。
LVM的劣势：LVM加入了一层存储管理，会带来一些额外的开销。另外，LVM中的每个分区都有一个较大的头部、存储元数据信息，因此LVM消耗额外的存储空间。
三、RD级别
RD有多种级别，如RD0、RD1、RD3、RD4、RD5、RD6等。不同的RD级别有不同的容错能力和性能特征，可以根据实际需求来选择。
1. RD0：分片写，分片读
RD0是将多块磁盘并联构成一个逻辑磁盘的容错技术。该技术提高了数据访问速度，但同时也降低了数据存储的稳定性。
RD0的优点：相对于单个磁盘读写速度大大提高，记录的数据分块，分别被写入不同的磁盘。RD0的数据切割方式不仅极大地增强了I / O操作能力，同时可以利用磁盘的更大容量。
RD0的劣势：RD0的容错能力差，如果一个磁盘损坏，那么整个阵列都无法正常运行，所有的数据性能和完整性都将丢失。除此之外，RD0不支持热备份。
2. RD1：镜像分区
RD1是将两块相同的磁盘绑定在一起，把两块磁盘的数据分别拷贝同步存储下来，使数据得到冗余备份。
RD1的优点：RD1是应用最为广泛的RD级别之一，具有数据安全性和备份能力。当一块磁盘损坏时，另一块磁盘仍旧可以支持系统的正常工作，可以很快地恢复数据，RD1的容错性能可以满足大多数应用场景的需求。
RD1的劣势：RD1的写入速度比RD0慢，因为数据需要写入多个磁盘。RD1用两倍的磁盘来存储一个数据副本，需要较高的存储成本。
3. RD5：分布式奇偶校验，三个盘位成组
RD5使用分布式奇偶校验来保证容错，RD5需要至少三块硬盘，其中一块磁盘相当于“奇偶校验位”，用来存储经过计算后的冗余信息。如果有一块磁盘损坏，则RD5可以根据奇偶校验位的信息恢复原始数据。
RD5的优点：RD5具有高性能、容错能力较强、支持在线热拔插、适合读写比例较平衡的环境等优点。RD5套件的价格相对较低，并且可以灵活变动，适合中小型企业应用。
RD5的劣势：RD5容错性能是在RD10级别之下的，如果多块磁盘坏掉之后，数据恢复的任务就会变得非常困难。RD5的写性能比读性能差，以及RD5无法处理硬盘的坏块，会让数据出现致命性问题。
4. RD6：双奇偶校验，四个盘位成组
RD6是基于RD5的一个进阶版本，它提供了更强大的容错能力。与RD5相比，RD6使用两个奇偶校验位，具有两个磁盘的容错能力。
RD6的优点：RD6比RD5更加安全，即使有两块硬盘坏了，系统也能恢复丢失的数据。RD6在大多数情况下比RD5具有更好的稳定性和容错能力。在环境中存在很多的坏块情况下，RD6是比RD5更好的选择。
RD6的劣势：RD6的写性能比RD5更差。RD6的容错性能依然不如RD1、RD10等较低的RD级别。
四、软RD配置步骤
mdadm的配置步骤：
1. 挂载磁盘设备：创建一个目录，将设备挂载到该目录下。
2. 创建RD设备：
命令格式：sudo mdadm -C /dev/md0 -l [RD级别] -n [硬盘数量] /dev/sd[a-b]-1
-l：参数指定RD级别
-n：参数指定硬盘数量
/dev/sd[a-b]-1：硬盘名称
3. 格式化RD文件系统：使用mkfs命令格式化RD文件系统
命令格式：sudo mkfs.ext3 /dev/md0
4. 挂载RD设备：将RD设备挂载到目录下
命令格式：sudo mount /dev/md0 /mnt/md0
LVM的配置步骤：
1. 创建PV（physival volume）
命令格式：sudo pvcreate /dev/sdx – 导入磁盘设备到物理卷空间
2. 创建VG（volume group）
命令格式：sudo vgcreate vg0 /dev/sdx – 将PV添加到一个Volume Group中
3. 创建LV（logical volume）
命令格式：sudo lvcreate /dev/vg0 -n lv0 -L [容量大小] – 创建逻辑分区
4. 格式化逻辑分区
命令格式：sudo mkfs.ext4 /dev/vg0/lv0 – 格式化逻辑分区
5. 挂载逻辑分区
命令格式：sudo mount /dev/vg0/lv0 /mnt – 挂载逻辑分区到指定目录。
五、
本文介绍了Linux软硬RD技术及其配置步骤，并分析了不同RD级别的优缺点。在实际应用中，软RD比硬RD更具灵活性和可定制性，且配置简单易操作，因此越来越受到用户的喜爱和普及。无论是mdadm还是LVM，它们都能够让Linux系统的RD技术发挥更大作用，使得数据存储和备份变得更加高效和可靠。
