一、实验要点

*1.RAID概念*

RAID ( Redundant Array of Independent Disks ) ，即独立磁盘冗余阵列 / 磁盘阵列。该技术使用多个独立的磁盘组成在一起形成一个大的磁盘组，从而实现比单块磁盘更好的存储性能和更高的可靠性。

*2.RAID级别分类及特点*

*2.1. RAID 1*

（1）RAID1模式最少需要两块硬盘，所有硬盘互为镜像，每块硬盘上存储的数据都一模一样，阵列中只要有一块硬盘损坏，数据都可以完整读出来，因此安全性非常高。

（2）但是也可以看出RAID1的写性能不如RAID0，因为数据没有分段，要同步的写入所有硬盘，写入时间以最慢的那个为准。并且硬盘利用率低，可用的容量是最小的单硬盘容量。所以RAID1适用于存储重要数据。

*2.2. RAID 5*

（1）RAID5采用奇偶校验算法对数据进行校验。

（2）RAID5的校验数据是分散存在各个硬盘里，每个硬盘里都有校验数据，当一块硬盘损坏，所有其他盘里的数据配合校验信息可以进行恢复，避免了RAID3校验盘坏了无法恢复数据的情况，并且解决了校验盘争用的问题。

（3）RAID5至少三块硬盘，以三块硬盘为例的话，每个硬盘的1/3空间作为冗余，存放校验数据，另外2/3空间存原始数据。

（4）RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID5的读速度与RAID0相近，写速度不如RAID0，因为每次写还要产生其校验数据。但是安全性比RAID0高，硬盘利用率比RAID1高。

（5）缺点：损坏两块无法恢复。

*2.2. RAID 6*

（1）RAID6与RAID5相比，也是将校验数据分散在硬盘里，但是增加到了两个硬盘空间存放校验数据，来解决两个盘损坏，恢复数据的问题。

（2）这导致RAID6最少需要四块硬盘才行，RAID6模式数据安全性非常高，使用不同的校验算法，计算了两个校验值，分别是P和Q，P是分层校验,与RAID5的计算原理一样，Q是总体校验，起作用相当于给数据盘加了一组线性不相关的系数，所以RAID6任意坏两块硬盘，都能实现数据完全恢复。安全性相对RAID6更高一级。

（3）但因为采用两种奇偶校验算法校验数据，校验数据量是RAID5的两倍，同时校验算法计算量也偏大，导致RAID6读写速度不及RAID5。

*3.* *RAID在容灾备份中的重要性*

容灾备份指的是一种预防性措施，旨在应对各种不可预测的灾难性事件，如自然灾害、硬件故障、人为错误等，确保系统和数据能够在灾难发生后快速恢复。容灾备份的主要意义在于保障数据的完整性、可用性和持续性。RAID作为一种数据存储技术，具有数据冗余、容错性、快速恢复的优势，在容灾备份中发挥着关键作用。

纵观RAID的一个发展过程，可以发现，从刚开始的RAID0和RAID1极端追求速度和安全，到后面的RAID2到RAID6引入校验技术逐渐权衡两者。在实际应用中，RAID0、1、5、6是比较常见的。虽然除了RAID0以外的其他RAID模式都提供了数据安全保障机制，但是RAID不能替代备份，为了数据的完全安全，仍需要备份存储在RAID上的数据。

二、实验环境

*1. 操作系统：CentOS 7*

*2. 管理工具：Linux系统中的RAID阵列管理工具mdadm*

三、实验过程与结果

*1. 磁盘分区管理*

1.1. 在虚拟机中创建磁盘分区。如图所示

1.2. 磁盘分区添加完成。如图所示

1.3. 使用工具安装mdadm。如图所示

1.4. 更改磁盘分区格式为fd，并重新检查每个磁盘的当前状态。如图所示

*2. RAID1实验*

2.1. 在/dev/md1目录下将sdd1与sde1两块磁盘创建为RAID级别为1，磁盘数为2 的RAID1磁盘阵列，并将sdd1作为备用磁盘。如图所示

2.2. 查看当前RAID 1磁盘阵列状态。如图所示

2.3. 使用mdadm工具模拟磁盘损坏。如图所示

2.4. 此时再次查看RAID1阵列详细信息，发现/dev/sdb1磁盘已经自动替换了损坏的/dev/sdd1磁盘。

2.5. 等待备用磁盘自动替换损坏的磁盘，查看RAID1阵列详细信息。如图所示

2.6. 移除损坏的磁盘。如图所示

2.7. 添加新磁盘到RAID1阵列，将/dev/sdc1磁盘添加为RAID1阵列的备用设备，新增加的硬盘需要与原硬盘大小一致。如图所示

2.8. 如果原有阵列缺少工作磁盘（如RAID1只有一块在工作，RAID5只有2块在工作），这时新增加的磁盘直接变为工作磁盘，如果原有阵列工作正常，则新增加的磁盘为热备磁盘。

2.9. 取消RAID挂载，并停止阵列，之后自动删除创建阵列的目录，此时无法访问，说明暂停成功。如图所示

*3. RAID5实验*

3.1. 在/dev/md5目录下将sdb1、sdc1、sdd1三块磁盘创建为RAID级别为5，磁盘数为3的RAID5磁盘阵列并将sde1作为备用磁盘。如图所示

3.2. 查看RAID 5阵列信息。如图所示

3.3. 模拟磁盘损坏，此时提示sdb1已损坏。如图所示

3.4. 格式化并挂载RAID5阵列。如图所示

3.5. 取消RAID挂载，并停止阵列。如图所示

*4. RAID6实验*

4.1. 新增两个磁盘，以创建后续RAID6阵列。如图所示

4.2. 在/dev/md6目录下将sdb1、sdc1、sdd1、sde1四块磁盘创建为RAID级别为6，磁盘数为4的RAID6磁盘阵列并将sdf1、sdg1作为备用磁盘。如图所示

4.3. 查看RAID 6阵列信息。如图所示

4.4. 模拟两块磁盘，即sdb1和sdc1同时损坏。如图所示

4.5. 格式化并挂载RAID6阵列。如图所示

4.6. 取消RAID挂载，并停止阵列。如图所示

四、实验总结

在本实验中，我们通过使用Linux系统下的阵列管理工具成功构建了RAID1、RAID5、RAID6磁盘阵列，并详细记录了完整流程，了解到了三种磁盘阵列的灾备能力强弱区别，并且分别实现了数据恢复的过程。
在完成本实验后，我们进一步探索了其他种类的RAID阵列，不同种类之间的对比如下图所示。

在进行了更加全面的思考后，总的来说：RAID0和RAID1最少都需要2块磁盘，RAID0是效能和储存空间的最大化，但不注重安全性，因此比较适合放一些消失不见也没关系的档案，例如快取、或是整理档案时的暂存空间；RAID1则是安全性最大化，适合放一些重要的数据。RAID5和RAID6可以放在一起探讨，以安全性来排序由高至低为RAID6 > RAID5，空间利用率则是RAID5 > RAID6。综上所述，RAID5是目前综合性能最佳的数据保护解决方案，它基本上可以满足大部分的存储应用需求，数据中心大多采用它作为应用数据的保护方案。当然它们之间各有区别，有时候也需要看实际情况来决定RAID的级别。