三种 Linux RAID 简要说明

作者:金步国


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概述

Linux上的RAID有三种:

硬RAID(hard-RAID)
通过专门的RAID控制芯片实现。一般表现为RAID卡,并且卡上有专用的、独立于主板BIOS的固件(一般也称其为BIOS)。
伪RAID(fake-RAID)
通过SATA/IDE等磁盘控制芯片附带的RAID固件(集成于主板的BIOS中)实现,所以又称为"bios-RAID"。典型的例子就是Intel ICHxR系列南桥芯片。
软RAID(soft-RAID)
完全通过操作系统内核实现的RAID。不需要任何额外的辅助硬件。

硬RAID在性能上是最好的,所有RAID操作都由RAID控制芯片完成,不占用任何CPU和内存资源,而且RAID卡上一般还有额外的缓存进一步提升性能。对于操作系统和主板上的BIOS而言,硬RAID和一块普通的硬盘没有任何差别。但硬RAID的劣势也在于它的完全独立性,由于它完全依赖硬件实现,我们无法知道其精确的内部工作方式,而且RAID配置信息也保存在这块卡上,万一RAID卡自身损坏的话,硬盘中的数据恢复就没有那么容易了。

至于fake-RAID和soft-RAID,两者本质上都是利用CPU资源进行RAID操作,在性能上差距很小,对操作系统也都不是完全透明的。但本文作者推荐使用软RAID而不是伪RAID,理由如下:

内核配置

三种不同的RAID,在内核配置上也各不相同,具体如下:

硬RAID(hard-RAID)

硬RAID比较简单。由于所有RAID操作都由RAID控制芯片完成,硬RAID和一块普通的硬盘没有任何差别,只要内核能够跟控制芯片正常通讯即可。所以在内核配置时,只需要在

Device Drivers
  ->SCSI device support
    ->SCSI low-level drivers
目录中选取所需RAID卡的驱动即可。哪怕在
Device Drivers
  ->Multiple devices driver support (RAID and LVM)
Device Drivers
  ->SCSI device support
    ->RAID Transport Class
下什么都不选,也完全没有任何问题。

最后,硬RAID在系统中也表现为"/dev/sda"这样的设备,和普通的硬盘完全看不出任何差别。

伪RAID(fake-RAID)

对于fake-RAID而言,芯片组的固件只负责内核加载之前对RAID阵列的管理,而内核加载之后,对RAID的控制就移交给内核和CPU了。

首先,因为没有真正的RAID控制芯片,所以不需要"SCSI low-level drivers";
其次,由于fake-RAID是通过内核的Device mapper实现的,所以在内核配置时,需要选中

Device Drivers
  ->Multiple devices driver support (RAID and LVM)
    ->Device mapper support
      ->[*]RAID 1/4/5/6/10 target
此外,内核还必须添加SATA驱动才行。所以还需要选中
Device Drivers
  ->Serial ATA and Parallel ATA drivers
    ->[*]AHCI SATA support
最后,由于是通过 /dev/mapper/ 而不是 /dev/md* 来管理RAID,所以不需要选中
Device Drivers
  ->Multiple devices driver support (RAID and LVM)
    ->RAID support
及其任何子项。

在具体使用上,因为fake-RAID必须使用dmraid工具启动之后才能使用,所以如果根文件系统位于fake-RAID上,就必须要通过initramfs的辅助才能挂载。比较麻烦。

软RAID(soft-RAID)

对于完全由内核来实现的软RAID来说,在内核配置时,除了显然必须的SATA/SCSI磁盘驱动之外,只需要额外加上

Device Drivers
  ->Multiple devices driver support (RAID and LVM)
    ->RAID support
中相应的子项即可。并不需要再添加其他选项。

在具体使用上,soft-RAID使用mdadm工具进行创建和管理。相应的设备文件是 /dev/mdN ,这里的N是[0-225]之间的整数。

soft-RAID的用法也比较灵活,既可以将多个磁盘分区(需要将分区类型设为"fd")组合成RAID使用,也可以将多个物理磁盘组合成RAID使用。

此外,soft-RAID的另一个优势在于:soft-RAID并不需要专门的工具来"启动",内核甚至能够自动检测RAID的配置。所以即使根文件系统位于soft-RAID上,也不需要initramfs的辅助(但有可能需要"md="引导参数)。

释疑

熟悉Gentoo的朋友,可能会对官方《在软RAID和LVM2上安装Gentoo》文档中把

Device Drivers
  ->Multiple devices driver support (RAID and LVM)
    ->[*]Device mapper support
也选上感到困惑不解。上文不是说软RAID只需要"RAID support"就OK了吗?怎么又加上"Device mapper support"了呢?真实的原因在于手册中的例子同时使用了soft-RAID和LVM,而LVM跟fake-RAID一样,都是基于Device mapper的,选中"Device mapper support"只是为了给LVM提供支持,与soft-RAID并无瓜葛。

另外,对内核选项比较熟悉的朋友,可能还有一个疑惑:内核中不是还有一个

Device Drivers
  ->SCSI device support
    ->RAID Transport Class
选项吗?怎么和前面提到的各种RAID都没沾上边呢?事实上,这个选项(drivers/scsi/raid_class.c)只是一个用来得到RAID信息的一个类而已,目前而言,不管你的系统使用的是哪种RAID,都可以放心的关闭此项,而不会对RAID的运作有什么影响。