RAID 磁盘阵列

RAID 介绍

RAID（Redundant Array of Independent Disks，独立磁盘冗余阵列）是一种数据存储技术，利用多个硬盘组合成一个逻辑存储单元，以提高数据冗余性、性能或两者兼顾。

RAID 主要分为 硬件 RAID 和 软件 RAID，不同级别的 RAID 提供不同的性能、容错能力和存储效率。

1. RAID 的分类

RAID 主要分为以下几种常见级别：

RAID 级别 特点 容错性 读写性能 磁盘利用率
RAID 0 数据条带化，无冗余 ❌ 无 🔼 读写加速 100%
RAID 1 镜像存储，数据完整性高 ✅ 允许 1 块磁盘故障 读性能高，写入受限 50%
RAID 5 条带化 + 奇偶校验 ✅ 允许 1 块磁盘故障 读高，写稍慢 (n-1)/n
RAID 6 双奇偶校验，增强可靠性 ✅ 允许 2 块磁盘故障 读高，写稍慢 (n-2)/n
RAID 10 RAID 1 + RAID 0（镜像 + 条带） ✅ 允许每组 1 块磁盘故障 读高，写高 50%

✅ RAID 0（条带化，提升速度，无冗余）

  • 特点：数据分布在多个磁盘上，提高读写性能。
  • 优点：速度最快，磁盘利用率最高（100%）。
  • 缺点：无冗余，任意一块磁盘损坏都会导致数据丢失。
  • 适用场景：对性能要求极高但不关心数据安全性的场景，如缓存盘、临时存储。

✅ RAID 1（镜像，数据安全高）

  • 特点：数据在两块磁盘上保持完全一致，一块损坏仍可使用。
  • 优点：冗余度高，可靠性强，读性能提高。
  • 缺点：磁盘利用率只有 50%（存两份）。
  • 适用场景：系统盘、重要数据存储。

✅ RAID 5（奇偶校验，提高安全性和性能）

  • 特点：采用 条带化 + 单一奇偶校验，数据分布在多个磁盘上。
  • 优点：支持 1 块磁盘损坏，磁盘利用率较高（(n-1)/n）。
  • 缺点：写入需要计算校验信息，写性能较 RAID 0 低。
  • 适用场景：数据库、文件服务器。

✅ RAID 6（双重奇偶校验，提高可靠性）

  • 特点：类似 RAID 5，但有 双奇偶校验，提高容错能力。
  • 优点：支持 2 块磁盘同时损坏，比 RAID 5 更可靠。
  • 缺点：写入性能比 RAID 5 低，磁盘利用率更低（(n-2)/n）。
  • 适用场景：需要更高安全性的数据存储，如企业级存储系统。

✅ RAID 10（RAID 1 + RAID 0，兼顾性能和安全）

  • 特点：RAID 1（镜像）+ RAID 0（条带），至少 4 块磁盘。
  • 优点：读写性能高，安全性高，支持多个磁盘损坏（但必须分布在不同镜像组）。
  • 缺点：磁盘利用率 50%，成本较高。
  • 适用场景：数据库、虚拟机存储等需要高性能+高安全的场景。

2. 硬件 RAID vs. 软件 RAID

RAID 既可以通过 硬件 实现，也可以通过 软件 实现。

硬件 RAID

  • 通过 RAID 控制器（RAID 卡）管理磁盘，独立于操作系统运行。

  • 特点：

    • RAID 操作由专用硬件完成，不占用 CPU 资源。
    • 具有 专用缓存，提高 RAID 5/6 写入性能。
    • 适用于 企业级存储，如服务器、NAS。

  • 缺点：

    • 成本高，RAID 卡价格昂贵。
    • RAID 卡故障后，可能导致 RAID 不能恢复。

软件 RAID

  • 通过操作系统（Linux mdadm、Windows Storage Spaces）实现 RAID，不需要专用 RAID 硬件。

  • 特点：

    • 成本低，仅依赖操作系统和 CPU 计算。
    • 灵活性高，可在不同硬件上迁移。
    • 适用于 个人用户、低成本存储方案。

  • 缺点：

    • 占用 CPU 资源，影响整体性能。
    • RAID 5/6 写入性能较差，因 CPU 需要计算校验信息。

硬件 RAID vs. 软件 RAID 对比

方案 性能 成本 适用场景
硬件 RAID 🚀 高 💰 高 企业级存储，数据中心
软件 RAID ⚡ 适中 ✅ 低 个人存储，服务器

3. RAID 选择指南

  • 高性能，但不关心数据安全性？👉 RAID 0
  • 数据安全性最重要，可接受磁盘利用率降低？👉 RAID 1
  • 需要性能+冗余，性价比高？👉 RAID 5
  • 极高的可靠性，支持 2 块磁盘故障？👉 RAID 6
  • 性能+安全性兼顾，预算充足？👉 RAID 10

4. Linux 创建软件 RAID（mdadm）

在 Linux 上，使用 mdadm 命令管理软件 RAID。例如，创建 RAID 1：

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# root @ debian in ~ [20:21:45] 
$ lsblk -f
NAME   FSTYPE  FSVER            LABEL UUID                                 FSAVAIL FSUSE% MOUNTPOINT
sda                                                                                       
└─sda1 ext4    1.0                    f34f1c4a-fb45-4145-b526-1a9985598ea4  305.4G    17% /
sdb                                                                                       
sdc                                                                                       
sdd                                                                                       
sr0    iso9660 Joliet Extension CDROM 2023-04-19-20-36-49-00                              

# root @ debian in ~ [20:22:15] 
$ lsblk
NAME   MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda      8:0    0   400G  0 disk 
└─sda1   8:1    0   400G  0 part /
sdb      8:16   0   100G  0 disk 
sdc      8:32   0   100G  0 disk 
sdd      8:48   0   100G  0 disk 
sr0     11:0    1 445.7M  0 rom  

# root @ debian in ~ [20:22:17] 
$ fdisk -l
Disk /dev/sdd: 100 GiB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Disk model: Virtual disk    
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: gpt
Disk identifier: BAF1E3D6-56AC-49CB-A007-04A885EC8176


Disk /dev/sdc: 100 GiB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Disk model: Virtual disk    
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: gpt
Disk identifier: 6B28F12E-298C-444B-9280-B193950BC24F


Disk /dev/sda: 400 GiB, 429496729600 bytes, 838860800 sectors
Disk model: Virtual disk    
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x61522629

Device     Boot Start       End   Sectors  Size Id Type
/dev/sda1  *     2048 838858751 838856704  400G 83 Linux


Disk /dev/sdb: 100 GiB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Disk model: Virtual disk    
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: gpt
Disk identifier: 9324FD1A-EAE8-7E49-B548-C613E8D4D282

# root @ debian in ~ [20:22:20] 
$ mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdc /dev/sdd
mdadm: partition table exists on /dev/sdc
mdadm: partition table exists on /dev/sdc but will be lost or
       meaningless after creating array
mdadm: Note: this array has metadata at the start and
    may not be suitable as a boot device.  If you plan to
    store '/boot' on this device please ensure that
    your boot-loader understands md/v1.x metadata, or use
    --metadata=0.90
mdadm: partition table exists on /dev/sdd
mdadm: partition table exists on /dev/sdd but will be lost or
       meaningless after creating array
mdadm: size set to 104791040K
Continue creating array? 
Continue creating array? (y/n) y
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.

# root @ debian in ~ [20:22:30] 
$ cat /proc/mdstat # 查看raid状态
Personalities : [raid1] 
md0 : active raid1 sdd[1] sdc[0]
      104791040 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
      [>....................]  resync =  0.3% (377728/104791040) finish=46.0min speed=37772K/sec
      
unused devices: <none>

# root @ debian in ~ [20:22:40] 
$ mdadm --detail /dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Fri Mar 28 20:22:30 2025
        Raid Level : raid1
        Array Size : 104791040 (99.94 GiB 107.31 GB)
     Used Dev Size : 104791040 (99.94 GiB 107.31 GB)
      Raid Devices : 2
     Total Devices : 2
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Fri Mar 28 20:22:30 2025
             State : clean, resyncing 
    Active Devices : 2
   Working Devices : 2
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 0

Consistency Policy : resync

     Resync Status : 1% complete

              Name : debian:0  (local to host debian)
              UUID : 5a3e483d:dcc3f33d:3ffdbae7:7f4a41a7
            Events : 0

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       32        0      active sync   /dev/sdc
       1       8       48        1      active sync   /dev/sdd

# root @ debian in ~ [20:23:01] 
$ mkfs.ext4 /dev/md0
mke2fs 1.46.2 (28-Feb-2021)
Creating filesystem with 26197760 4k blocks and 6553600 inodes
Filesystem UUID: f3ee7c5d-c9a7-429a-91e8-58d6301ed7dc
Superblock backups stored on blocks: 
	32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 
	4096000, 7962624, 11239424, 20480000, 23887872

Allocating group tables: done                            
Writing inode tables: done                            
Creating journal (131072 blocks): 
done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done   

# root @ debian in ~ [20:23:17] 
$ mkdir -p /mnt/raid1

# root @ debian in ~ [20:23:23] 
$ mount /dev/md0 /mnt/raid1

# root @ debian in ~ [20:23:27] 
$ df -h | grep md0
/dev/md0         98G   24K   93G    1% /mnt/raid1

# root @ debian in ~ [20:23:31] 
$ mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm/mdadm.conf

# root @ debian in ~ [20:23:53] 
$ update-initramfs -u
update-initramfs: Generating /boot/initrd.img-5.10.0-20-amd64

# root @ debian in ~ [20:24:10] 
$ vim /dev/md0  /mnt/raid1  ext4  defaults  0  0

# root @ debian in ~ [20:24:15] C:130
$ vim /etc/fstab 

# root @ debian in ~ [20:24:30] 
$ mount -a

# root @ debian in ~ [20:24:34] 
$ lsblk
NAME   MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT
sda      8:0    0   400G  0 disk  
└─sda1   8:1    0   400G  0 part  /
sdb      8:16   0   100G  0 disk  
sdc      8:32   0   100G  0 disk  
└─md0    9:0    0  99.9G  0 raid1 /mnt/raid1
sdd      8:48   0   100G  0 disk  
└─md0    9:0    0  99.9G  0 raid1 /mnt/raid1
sr0     11:0    1 445.7M  0 rom

注意

是的！如果你是通过 RAID 卡（硬件 RAID）来创建 RAID 阵列，系统就不会在 /proc/mdstat 里看到 RAID 信息。

为什么硬件 RAID 在 /proc/mdstat 里看不到？

/proc/mdstat 只会显示 软件 RAID（mdadm 组的阵列） 的状态，硬件 RAID 是由 RAID 控制器（RAID 卡）直接管理磁盘，并向操作系统暴露一个单独的虚拟磁盘，系统会把它当作一个普通的磁盘，而不是多个磁盘的 RAID 组合。

📌 简单理解：

  • 软件 RAID（mdadm） 👉 在 /proc/mdstat 可以看到 RAID 设备（如 /dev/md0）。
  • 硬件 RAID（RAID 卡） 👉 /proc/mdstat 看不到，系统里只会看到一个 RAID 卡创建的虚拟磁盘（如 /dev/sda）。

如何检查硬件 RAID 状态？

如果你是用 RAID 卡组的 RAID，可以使用 RAID 卡的管理工具 来查看 RAID 状态：

lsblk 查看 RAID 设备

1
lsblk

如果是硬件 RAID，可能会看到一个大容量的 RAID 设备（比如 /dev/sda），但看不到原始的物理磁盘（/dev/sdc、/dev/sdd）。

lsscsi 查看 RAID 磁盘

如果系统里有 lsscsi，可以用它检查 RAID 设备：

1
lsscsi

可能会看到类似：

1
[0:0:0:0]    disk    DELL     PERC H730 Mini    4.27  /dev/sda

这里 /dev/sda 其实就是 RAID 设备，而不是普通的物理磁盘。

使用 RAID 卡厂商提供的管理工具

不同品牌的 RAID 卡有不同的管理工具，你可以尝试以下工具：

MegaRAID（LSI、DELL PERC）

1
sudo megacli -LDInfo -Lall -aAll

或者：

1
sudo storcli64 /c0 show

HP Smart Array

1
sudo hpssacli ctrl all show config

Dell iDRAC（PERC RAID 卡）

1
sudo omreport storage controller

结论

✅ 软件 RAID（mdadm） 👉 可以用 /proc/mdstat 查看。
✅ 硬件 RAID（RAID 卡） 👉 /proc/mdstat 看不到 RAID 详情，需要用 RAID 管理工具检查。

💡 你可以试试看 lsblk 和 lsscsi，看看 RAID 设备的情况，然后告诉我你的 RAID 卡是什么型号，我可以帮你找到对应的管理工具！ 🚀

总结

  1. RAID 主要分为 RAID 0/1/5/6/10，不同级别提供不同的安全性、性能和磁盘利用率。
  2. 硬件 RAID 依赖 RAID 卡，速度快但成本高，适合企业存储。
  3. 软件 RAID 依赖操作系统管理，成本低但占用 CPU 资源，适合个人和中小型存储。
  4. Linux 可以使用 mdadm 配置软件 RAID，支持 RAID 0/1/5/6/10。

如果你想在 Debian 11 上 实践 RAID 配置，可以告诉我你的磁盘情况，我可以提供具体的 mdadm 配置步骤！

#linux
RAID 磁盘阵列
https://luffy997.github.io/2025/03/28/RAID-磁盘阵列/
作者
Luffy997
发布于
2025年3月28日
许可协议