RAID是什么

RAID 即是磁盘阵列，全名为Redundant Array of Independent Disks 容错独立磁盘阵列 ,是通过一些技术（软件或硬件）将多个较小的磁盘整合成为一个较大的磁盘设备；不仅可以存储数据，还可以保护数据。
RAID 的由来
时势造英雄，很多东西的由来都是因为需要，当时硬盘的容量也就是几十GB，而且性能还很差，为了提高计算机的运算性能，迫切需要一个高性能大容量的硬盘，此时1987由加利福尼亚大学伯克利分校（University of California-Berkeley），发表了：“A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”。文章中，谈到了RAID这个词汇，而且定义了RAID的5层级。另外，研究小组也设计出容错（fault-tolerance），逻辑数据备份（logical data redundancy），而产生了RAID理论。研究初期，便宜（Inexpensive）的磁盘也是主要的重点，但后来发现，大量便宜磁盘组合并不能适用于现实的生产环境，后来Inexpensive被改为independent，许多独立的磁盘组。
磁盘阵列的优点
数据的安全与可靠性：指的并非信息安全，而是当硬件损毁时，数据还可以安全救援或只用。

读写性能：例如RAID 0可以提高读写性能，让系统I/O可以得到改善

容量：可以把多块磁盘组合起来，让单一文件系统可以有相当大的容量。

RAID的level

由于组合方式不同，raid 又分为不同的等级，例如level 0,1,2,3,4,5,6,7,10,50，（数字仅表示不同的组合方式，不代表优先级）但常用的也就是 0， 1 ，5 还有 1与0的组合 10或者01 下表提供了6个raid级别的简单定义，大家先有个大概印象，后面我们会详细说明

①RAID 0 （硬盘分段）

数据按系统规定的chunk 为单位依次写入多块磁盘，因此它的读写性能很高，但没有容错能力，即任何一块磁盘坏了，数据就丢失了，而且多块磁盘组合，损坏的几率大大增大。但磁盘利用率为100%

②RAID 1（磁盘镜像）

它是通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据，这样它的写入性能没有提高，因为同样的数据要存储多次，但提供了百分之百的数据冗余，两个磁盘互为镜像，所以无论哪个磁盘坏了，都不会影响数据的读取，因此容错性能非常好，并可以提高读数据的速度；但缺点就是需要双份硬盘，因此价格较高。磁盘利用率只有50%

③ RAID 4

将数据条块化并分布于不同的磁盘上,但使用一块磁盘作为校验盘，每次写操作都需要访问校验盘，这时校验盘会成为写操作的瓶颈，因此RAID 4在商业环境中也很少使用。如图所示。disk 3 压力会很大，每次读写数据都要访问，容易损坏。

④RAID 5

数据存储和raid 4 基本一样，只是校验值不在放在一个固定的磁盘上了，而是轮流放在每个磁盘上，这样每块磁盘的压力就一样了。

raid 4 和raid 5 一样只允许一块磁盘损坏，有一块磁盘损坏是，数据还可以读取，但读取速度较慢，而且这是还会增大其他磁盘损坏的几率，当有一块磁盘损坏时，应立即换取下这块坏磁盘，换一块好的。

⑤RAID 10 或01

raid 0 性能好但是数据不安全，raid 1 的数据安全但是性能不佳，于是就产生了 10 组合或是 01组合。

raid 01：就是先让两块磁盘组成raid 0而且这样的组合有两组，再把这两组raid 0 组合成raid 1 。

raid 10 就是先组合RAID 1 在组合RAID 0

由于RAID 0 的优点，性能得以提升，由于RAID 1 的优点，数据的已备份，但也有与RAID 1 的缺点，容量会少一半用来备份。

RAID的实现方式

硬件磁盘阵列：

通过磁盘阵列卡来完成数组的目的，磁盘阵列卡上有一个专门的芯片来处理RAID的任务，内核不会识别各个磁盘，内核中识别阵列卡。不会重复消耗原本系统的I/O总线，性能比较好，但是磁盘阵列卡价格有点贵。因此就产生了软件磁盘阵列。在blos界面配置。操作系统装在RAID上。但内核要可以识别RAID.设别文件名为/dev/sd[a-p].

软件磁盘阵列：

利用软件来仿真磁盘阵列的功能，但会消耗过多的系统资源，例如cpu的运算与I/O总线的资源。硬盘直接连在主板上，且内核能识别每一块磁盘。MD会把内核识别的磁盘再次封装成RAID，输入到用户空间。因此设别名为/dev/md0,/dev/md1 .不过现在我们的计算机速度都很快，这些速度限制已不再是问题，所以我们下面就玩玩软件磁盘阵列。

软件磁盘阵列的设置

mdadm软件在用户空间提供一个程序，可以配置raid，把我们的命令送给MD模块，并组织对应的磁盘设备，成为软RAID.

mdadm的配置文件在/etc/mdadm.conf

设备被识别为/dev/md0 /dev/md1

mdadm 可以把底层的块设备组成软RAID

底层块设别可以是整块磁盘也可以是分区但如果使用的是分区创建RAID 1意义就不打了，就一块磁盘，磁盘坏了，数据备份多少次都没意义了。但我们做实验可以用分区，来练习一下。

mdadm可以创建的级别有RAID 0 ,RAID 1 ,RAID 4 ,RAID 5 ,RAID 6，RAID 10

还有 linear 模式即是线性模式，存满一块磁盘再存另外一块磁盘。

格式：

mdadm [mode] <raiddevice> [options] <component-devices>

modes :

assemble 装配模式 -A

create 创建模式 -C

follow or monitor 监控模式 -F

grow 增长模式 -G

manage 管理模式 –add -fail –remove

<raiddevice>:

要创建的设别名，例如 /dev/md0,/dev/md1 系统默认只有 /dev/md0 ，如果想创建 /dev/md1 要自己创建。

[options]:

不同模式下的选项意义不同

-C ,–create create a new array

-n 几块磁盘

-x 几块空闲盘 –spare-devices

-c –chunk 块大小默认64KB 数据存储时要分为块

-l 级别 0,1,5,

-p layout 左对称右对称做非对称右非对称

-a yes 自动创建设备名。

–manage 模式下的参数有：

–fail：把后面的设备设置成出错状态

–add：将后面的设备加入到这个MD中

–remove：将后面的设备从这个MD中删除。

我们来创建一个RAID 5 来演示一下

RAID 5 的环境：

利用4个分区组成RAID5;
每个分区约为1G，
把一个分区作为sparedisk
将RAID 5挂载到/mnt/raid目录下

1、构建所需的磁盘设备

用fdisk创建5个1G的分区类型改为fd

#fdisk /dev/sdb
/dev/sdb5 1 123 987934+ fd Linux raid autodetect
/dev/sdb6 124 246 987966 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb7 247 369 987966 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb8 370 492 987966 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb9 493 615 987966 fd Linux raid autodetect
#partprobe

2、以mdadm创建RAID

[root@localhost ~]# mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 4 -x 1 /dev/sdb5 /dev/sdb6 /dev/sdb7 /dev/sdb8 /dev/sdb9
mdadm: array /dev/md0 started.

[root@localhost ~]# mdadm –detail /dev/md0 #查看/dev/md0 的详细信息
/dev/md0: #设备文件名
Version : 0.90
Creation Time : Wed Jun 20 19:23:34 2012 #创建时间
Raid Level : raid5 #等级
Array Size : 2963520 (2.83 GiB 3.03 GB) #可用容量
Used Dev Size : 987840 (964.85 MiB 1011.55 MB)#每个设备的容量
Raid Devices : 4 #用作RAID的设备个数
Total Devices : 5 #总设备个数
Preferred Minor : 0
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Wed Jun 20 19:24:20 2012
State : clean
Active Devices : 4 #启用的设备个数
Working Devices : 5 #可用的设备个数
Failed Devices : 0
Spare Devices : 1 #预备的设备个数
Layout : left-symmetric
Chunk Size : 64K
UUID : c4d40765:514c4618:bbdd9c4c:56d359b0
Events : 0.4
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 21 0 active sync /dev/sdb5
1 8 22 1 active sync /dev/sdb6
2 8 23 2 active sync /dev/sdb7
3 8 24 3 active sync /dev/sdb8
4 8 25 – spare /dev/sdb9

3、格式化与挂载使用RAID 5

#mke2fs -j /dev/md0
#mkdir /mnt/raid
#mount /dev/md0 /mnt/raid
[root@localhost ~]# df
Filesystem 1K-blocks Used Available Use% Mounted on
/dev/mapper/vol0-root
29741864 5016520 23190164 18% /
/dev/mapper/vol0-home
4951688 141376 4554724 4% /home
/dev/sda1 101086 31952 63915 34% /boot
tmpfs 517336 0 517336 0% /dev/shm
/dev/md0 2916920 69952 2698792 3% /mnt/raid

这样RAID 5 就创建好了可以使用了

#mke2fs -j -b 2048 -E stride=32 /dev/md0

(-b 1024 2048 4096 )

（ -c默认 64k）写明数据分割的chunk 与磁盘的block 的关系可以提高写入性能 -L data 卷标

扩展磁盘容量

我们现在的raid 5 的容量是4G 如果我们现在需要5G 的空间可以再加入一块磁盘假设/dev/sdb10是1G的可以使用

1、加入磁盘

#mdadm -a /dev/md0 /dev/sdb10

#mdadm -G /dev/md0 -n 5 -G增长模式 -n5 增加为5个设备

2、重塑文件系统边界

# resize2fs /dev/md0 默认是重塑到和物理边界一样大也可以跟具体的容量（3G扩展或减缩）

#df -lh 查看一下

[解释一下为什么需要重塑文件系统边界，每一个设备都有两个边界，一个是物理边界，既是物理实际的大小，另外一个是文件系统边界，既是格式化以后可以使用的边界，增长的只是物理边界，所以要重塑一下文件系统边界 ]

仿真RAID错误的救援模式

让一块磁盘坏掉，然后让sparedisk自动启用

1、先复制一些数据

#cp /etc/fstab /mnt/raid

2、假设/dev/sdb5 坏了

#mdadm –manage /dev/md0 –fail （-f） /dev/sdb5

[root@localhost ~]# mdadm –detail /dev/md0
/dev/md0:
Version : 0.90
Creation Time : Wed Jun 20 19:23:34 2012
Raid Level : raid5
Array Size : 2963520 (2.83 GiB 3.03 GB)
Used Dev Size : 987840 (964.85 MiB 1011.55 MB)
Raid Devices : 4
Total Devices : 5
Preferred Minor : 0
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Wed Jun 20 20:22:01 2012
State : clean, degraded, recovering
Active Devices : 3
Working Devices : 4
Failed Devices : 1
Spare Devices : 1
Layout : left-symmetric
Chunk Size : 64K
Rebuild Status : 1% complete
UUID : c4d40765:514c4618:bbdd9c4c:56d359b0
Events : 0.6
Number Major Minor RaidDevice State
4 8 25 0 spare rebuilding /dev/sdb9
1 8 22 1 active sync /dev/sdb6
2 8 23 2 active sync /dev/sdb7
3 8 24 3 active sync /dev/sdb8
5 8 21 – faulty spare /dev/sdb5

可以看到/dev/sdb9 已经启用在重建数据

或者使用 watch -n1 ‘cat /proc/mdstat’

一段时间后数据重建好了

0 8 25 0 active sync /dev/sdb9
1 8 22 1 active sync /dev/sdb6
2 8 23 2 active sync /dev/sdb7
3 8 24 3 active sync /dev/sdb8
4 8 21 – faulty spare /dev/sdb5

将出错的磁盘删除并加入新的磁盘

#mdadm –manage /dev/md0 –add /dev/sdb10 –remove (-r) /dev/sdb5

这一切都可以在开机的状态下进行不影响正常操作

开机自动启动RAID并自动挂载

设置mdadm的配置文件

[root@localhost ~]# mdadm –detail (-D)/dev/md0 |grep -i uuid

UUID : c4d40765:514c4618:bbdd9c4c:56d359b0

[root@localhost ~]# vim /etc/mdadm.conf
ARRAY /dev/md0 UUID=4d40765:514c4618:bbdd9c4c:56d359b0e

设置开机自动挂载

#vim /etc/fstab

/dev/md0 /mnt/raid ext3 defaults 1 2

#umount /dev/md0

#mount -a 测试一下是否可以挂载

#df 查看

关闭软件RAID

1、先卸载并删除配置文件并删除/etc/fstab 中刚写入的那行

2、直接关闭

#mdadm –stop(-S) /dev/md0

3、重新启用

[root@localhost ~]# mdadm -A /dev/md0 /dev/sdb{6,7,8,9}

4、将md0的信息保存到配置文件里

[root@localhost ~]# mdadm –examine –scan >>/etc/mdadm.conf

[root@localhost ~]# cat /etc/mdadm.conf

ARRAY /dev/md0 UUID=4d40765:514c4618:bbdd9c4c:56d359b0e

ARRAY /dev/md0 level=raid5 num-devices=4 UUID=c4d40765:514c4618:bbdd9c4c:56d359b0

拙笔小结，望路过的多多指教。

转载于:https://blog.51cto.com/5122542/904914

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RAID 小结

RAID是什么

RAID 的由来

磁盘阵列的优点

RAID的level