服务器磁盘阵列是什么意思，服务器如何做磁盘阵列

***：本内容围绕服务器磁盘阵列展开。首先提及磁盘阵列在服务器中的含义，磁盘阵列是由多个磁盘组成的存储系统，通过特定方式组合以提升存储性能、可靠性等。其次探讨服务器做磁盘阵列的方式，包括选择合适的磁盘阵列类型（如RAID 0、RAID 1等），根据服务器需求准备相应的磁盘硬件，然后通过服务器的BIOS或者专门的磁盘管理工具进行相关设置与配置等操作。

《服务器磁盘阵列全解析：从原理到构建操作》

一、服务器磁盘阵列的含义

（一）基本概念

磁盘阵列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID）是由很多块独立的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能，在服务器环境中，磁盘阵列具有至关重要的意义，它通过将多个磁盘组合在一起，以特定的逻辑结构存储数据，旨在提高数据存储的性能、可靠性和可用性。

（二）性能提升方面

1、数据传输速率

- 当多个磁盘同时参与数据读写操作时，磁盘阵列可以大大提高数据的传输速率，在RAID 0模式下，数据被分割成多个块并同时写入多个磁盘，假设我们有一个由4个磁盘组成的RAID 0阵列，每个磁盘的读写速度为100MB/s，当进行大文件读取时，理论上这个RAID 0阵列的数据读取速度可以达到400MB/s，这是因为数据可以并行地从4个磁盘中读取，极大地提高了传输效率。

2、数据吞吐量

- 对于需要处理大量并发读写请求的服务器，如数据库服务器或文件服务器，磁盘阵列能够提供更高的吞吐量，在多用户环境下，磁盘阵列可以同时响应多个读写操作，减少用户等待时间，在企业级的数据库应用中，大量的查询和写入操作需要快速响应，磁盘阵列通过优化磁盘的读写操作顺序和并行处理能力，有效提升了整个数据库系统的吞吐量。

（三）可靠性增强方面

1、冗余备份

- 许多磁盘阵列模式都提供了冗余功能，以RAID 1为例，它采用镜像方式，将数据同时写入两个磁盘，如果其中一个磁盘出现故障，另一个磁盘仍然可以提供完整的数据，这种冗余备份机制确保了数据的安全性，在企业级服务器应用中，如金融机构的核心业务服务器，数据的完整性和可用性至关重要，RAID 1可以有效地防止因单个磁盘故障导致的数据丢失。

2、数据恢复能力

- 更高级的磁盘阵列模式，如RAID 5和RAID 6，不仅能够提供数据冗余，还具备强大的数据恢复能力，RAID 5通过分布式奇偶校验信息，可以在一个磁盘故障的情况下，利用其他磁盘上的数据和奇偶校验信息重新构建故障磁盘的数据，RAID 6则可以容忍最多两个磁盘同时故障，进一步提高了数据的可靠性，这种数据恢复能力在服务器存储海量重要数据时，如大型企业的档案服务器或者云计算数据中心的存储服务器，能够保障业务的连续性，减少因磁盘故障造成的业务停机时间。

二、不同磁盘阵列级别及其特点

（一）RAID 0

1、工作原理

- RAID 0将数据条带化（striping），即将数据分成多个块，并按照一定的顺序依次写入多个磁盘，将一个文件的数据块0写入磁盘1，数据块1写入磁盘2，以此类推，这种方式使得数据可以并行地从多个磁盘中读写，从而提高了读写速度，RAID 0没有冗余功能，如果其中一个磁盘出现故障，整个阵列中的数据都会丢失。

2、应用场景

- 适用于对速度要求极高且数据安全性要求相对较低的场景，比如视频编辑工作站，在编辑过程中需要快速读取和写入大量的视频素材，RAID 0可以提供高速的数据传输，提高视频编辑的效率。

（二）RAID 1

1、工作原理

- RAID 1采用镜像（mirroring）技术，将数据同时写入两个或多个磁盘，当有数据写入时，相同的数据会同时被复制到两个磁盘上，这两个磁盘中的数据完全相同，这样，在一个磁盘出现故障时，另一个磁盘可以继续提供数据服务，保证了数据的可用性。

2、应用场景

- 常用于对数据安全性要求极高的场景，如企业的财务服务器、关键业务服务器等，虽然RAID 1的磁盘利用率只有50%（如果是两个磁盘组成RAID 1），但它能够确保数据的绝对安全。

（三）RAID 5

1、工作原理

- RAID 5是一种带有分布式奇偶校验的条带化阵列，它将数据和奇偶校验信息以条带化的方式分布在多个磁盘上，对于一个由3个磁盘组成的RAID 5阵列，数据块会被分别写入这3个磁盘，同时在每个磁盘上还会存储一部分奇偶校验信息，当其中一个磁盘出现故障时，可以利用其他磁盘上的数据和奇偶校验信息来恢复故障磁盘的数据。

2、应用场景

- 在对数据安全性和读写性能都有一定要求的场景中广泛应用，如中小企业的文件服务器、网络附加存储（NAS）设备等，RAID 5在磁盘利用率和数据保护之间取得了较好的平衡。

（四）RAID 6

1、工作原理

- RAID 6在RAID 5的基础上进一步增强了数据保护能力，它采用双奇偶校验技术，将数据和两个独立的奇偶校验信息分布在多个磁盘上，这样，RAID 6可以容忍最多两个磁盘同时出现故障而不丢失数据。

2、应用场景

- 适用于对数据可靠性要求极高的场景，如大型数据中心的存储系统、云计算环境中的存储节点等，由于RAID 6能够在两个磁盘故障的情况下恢复数据，对于存储海量数据且不能轻易停机的系统来说非常重要。

（五）RAID 10

1、工作原理

- RAID 10是将RAID 1和RAID 0相结合的一种阵列模式，首先将磁盘分成多个镜像对（RAID 1），然后再将这些镜像对进行条带化（RAID 0），假设有4个磁盘，先将磁盘1和磁盘2组成一个RAID 1镜像对，磁盘3和磁盘4组成另一个RAID 1镜像对，然后将这两个镜像对进行RAID 0条带化操作，这种模式既提供了RAID 1的高数据安全性，又具备RAID 0的高读写速度。

2、应用场景

- 常用于对读写性能和数据安全都有很高要求的企业级服务器，如数据库服务器、高性能计算服务器等。

三、服务器做磁盘阵列的硬件要求

（一）磁盘

1、磁盘类型

- 服务器磁盘阵列可以使用多种类型的磁盘，包括机械硬盘（Hard Disk Drive，HDD）和固态硬盘（Solid State Drive，SSD），机械硬盘具有大容量和相对较低的成本优势，适合存储大量数据，如企业的档案数据存储，固态硬盘则具有极高的读写速度，适合作为系统盘或者对读写速度要求极高的应用程序的存储盘，在构建磁盘阵列时，可以根据实际需求混合使用这两种类型的磁盘，在RAID 0阵列中使用固态硬盘可以获得极高的读写速度，而在RAID 5阵列中使用机械硬盘可以在成本和数据安全性之间取得较好的平衡。

2、磁盘容量

- 磁盘的容量会影响磁盘阵列的总容量，在选择磁盘时，需要根据服务器的存储需求确定合适的磁盘容量，如果服务器需要存储大量的视频文件、数据库数据等，可能需要选择大容量的磁盘，如4TB或8TB的机械硬盘，还要考虑磁盘阵列的冗余策略对磁盘容量的影响，在RAID 1中，由于数据是镜像存储，磁盘利用率只有50%，所以需要更多的磁盘容量来满足存储需求。

（二）磁盘控制器

1、功能要求

- 磁盘控制器是磁盘阵列的核心组件之一，它负责管理磁盘的读写操作、数据条带化、奇偶校验计算等功能，一个优秀的磁盘控制器应该具备高速的数据传输能力、对不同磁盘阵列模式的支持以及可靠的数据处理能力，一些高端的磁盘控制器支持RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6等多种模式，并且可以在磁盘出现故障时快速进行数据重建操作。

2、接口类型

- 磁盘控制器的接口类型也很重要，常见的接口类型有SCSI（Small Computer System Interface）、SAS（Serial Attached SCSI）和SATA（Serial ATA），SCSI接口具有较高的性能和可靠性，常用于服务器环境，但成本相对较高，SAS接口是SCSI的串行版本，继承了SCSI的优点，并且在速度和兼容性方面表现出色，SATA接口成本较低，适用于对成本较为敏感的应用场景，在构建磁盘阵列时，需要根据磁盘的接口类型和服务器的性能要求选择合适的磁盘控制器。

四、服务器做磁盘阵列的软件操作步骤（以常见的操作系统为例）

（一）Windows Server操作系统下的磁盘阵列创建

1、磁盘准备

- 确保服务器中的磁盘已经正确安装并被系统识别，在Windows Server操作系统中，可以通过“磁盘管理”工具查看磁盘状态，如果磁盘是新安装的，可能需要进行初始化操作，将磁盘转换为基本磁盘或者动态磁盘。

2、创建磁盘阵列

- 在“磁盘管理”工具中，可以选择要创建磁盘阵列的磁盘，对于RAID 0、RAID 1等简单的磁盘阵列模式，可以通过右键单击磁盘，选择“新建卷”等操作来创建，在创建过程中，需要指定磁盘阵列的类型、容量等参数，如果要创建RAID 5等更复杂的磁盘阵列模式，可能需要借助第三方磁盘管理软件或者服务器硬件自带的磁盘阵列管理工具，因为Windows Server操作系统原生对RAID 5的支持可能存在一些限制。

3、格式化与配置

- 磁盘阵列创建完成后，需要对新创建的卷进行格式化，可以选择NTFS等文件系统格式，并根据需要设置卷标、分配单元大小等参数，还可以对磁盘阵列进行一些高级配置，如设置磁盘配额、启用加密等功能。

（二）Linux操作系统下的磁盘阵列创建

1、安装相关工具

- 在Linux系统中，创建磁盘阵列通常需要安装mdadm工具，可以通过命令行工具如yum（适用于CentOS等基于RPM的系统）或apt - get（适用于Debian等系统）来安装mdadm，在CentOS系统中，可以使用“yum install mdadm”命令来安装mdadm工具。

2、磁盘识别与分区

- 首先要确保磁盘已经被系统正确识别，可以通过“fdisk - l”命令查看磁盘信息，然后对要用于磁盘阵列的磁盘进行分区，如果不需要分区，也可以直接使用整个磁盘，对于创建RAID 0、RAID 1等磁盘阵列模式，分区操作相对简单，但对于RAID 5等模式，需要特别注意分区的大小和布局，以确保能够正确存储数据和奇偶校验信息。

3、创建磁盘阵列

- 使用mdadm工具创建磁盘阵列，要创建一个RAID 0阵列，可以使用命令“mdadm - - create /dev/md0 - - level = 0 - -raid - devices = 2 /dev/sda1 /dev/sdb1”，/dev/md0”是创建的磁盘阵列设备名，“- - level = 0”指定了磁盘阵列的级别为RAID 0，“- -raid - devices = 2”表示使用2个磁盘分区，“/dev/sda1”和“/dev/sdb1”是参与磁盘阵列的磁盘分区。

4、格式化与挂载

- 磁盘阵列创建完成后，需要对其进行格式化，可以使用mkfs工具，如“mkfs.ext4 /dev/md0”将磁盘阵列格式化为ext4文件系统，然后通过“mount”命令将磁盘阵列挂载到文件系统的指定目录下，如“mount /dev/md0 /data”，将磁盘阵列挂载到“/data”目录下。

五、磁盘阵列的维护与管理

（一）监控磁盘状态

1、硬件监控

- 对于服务器磁盘阵列，需要定期对磁盘的硬件状态进行监控，可以通过服务器的BIOS或者硬件管理工具查看磁盘的温度、转速、健康状态等信息，一些服务器主板提供了磁盘健康监测功能，可以在BIOS中设置报警阈值，当磁盘温度过高或者出现其他异常情况时，系统会发出警报。

2、软件监控

- 在操作系统层面，可以使用专门的磁盘监控软件来监控磁盘阵列的状态，在Windows Server操作系统中，可以使用性能监视器来监控磁盘的读写速度、队列长度等指标，在Linux系统中，可以使用iostat等工具来监控磁盘的I/O性能，通过对这些指标的监控，可以及时发现磁盘阵列是否存在性能问题或者潜在的故障风险。

（二）数据备份与恢复

1、定期备份

- 尽管磁盘阵列本身提供了一定的数据冗余和保护功能，但仍然需要定期进行数据备份，可以使用备份软件将磁盘阵列中的数据备份到外部存储设备，如磁带库、外部硬盘等，在企业环境中，制定合理的备份策略非常重要，根据数据的重要性和更新频率，确定备份的周期、备份的时间窗口等。

2、故障恢复

- 当磁盘阵列中的磁盘出现故障时，需要及时进行故障恢复操作，对于有冗余功能的磁盘阵列模式，如RAID 1、RAID 5、RAID 6等，可以利用冗余数据进行故障磁盘的替换和数据恢复，在进行故障恢复时，需要按照正确的操作步骤进行，如在Windows Server操作系统中，可能需要使用磁盘管理工具进行磁盘替换和数据重建操作；在Linux系统中，可能需要使用mdadm工具进行类似的操作。

（三）磁盘阵列的升级与扩展

1、磁盘升级

- 随着服务器存储需求的增加，可能需要对磁盘阵列中的磁盘进行升级，将原有的小容量磁盘替换为大容量磁盘，在进行磁盘升级时，需要考虑磁盘阵列的兼容性、数据迁移等问题，对于一些高级的磁盘阵列模式，可能需要借助专门的磁盘迁移工具来确保数据的安全迁移。

2、阵列扩展

- 当需要增加磁盘阵列的容量时，可以进行阵列扩展操作，在不同的操作系统和磁盘阵列模式下，阵列扩展的操作方法有所不同，在RAID 5阵列中，可以通过添加新的磁盘来扩展阵列的容量，但需要注意数据的重新分布和奇偶校验信息的更新等问题，在Windows Server操作系统中，可能需要使用磁盘管理工具或者第三方磁盘管理软件来进行阵列扩展操作；在Linux系统中，可能需要使用mdadm等工具来完成阵列扩展操作。