1.RAID概念-企业级RAID0，1，5，10的工作原理
概念
磁盘阵列（Redundant Arrays of Independent Disks,RAID）,有“独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列“。磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘，以硬件(RAID卡)或软件（MDADM）形式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。利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。磁盘阵列还能利用同位检查（Parity Check）的观念，在数组中任意一个硬盘故障时，仍可以读出数据，在数据重构时，将数据经计算重新置入新的磁盘。
RAID的创建有两种方式：软raid（通过操作系统软件来实现）和硬raid（使用硬件阵列卡）；在企业中用的最多的是：raid1、raid5和raid10.
RAID0 条带卷 2+ （最低磁盘个数） 空间利用率100% 读写速度快，不容错
RAID1 镜像卷 2 50% 读写速度一般，容错
RAID5 带奇偶校验的条带卷 3+ (n-1)/n 读写速度块，容错，允许坏一块盘
RAID6 带奇偶校验的条带集，双校验 4+ (n-2)/n 读写快，容错，允许坏两块
RAID10 RAID1的安全+RAID0的高速 4 50% 读写速度快，容错
RAID50 RAID5的安全+RAID0的高速 6 (n-2)/n 读写速度快，容错
raid基本思想：把好几块磁盘磁盘通过一定的组合方式把它组合起来，成为一个新的硬盘阵列组，从而使它能够达到高性能磁盘要求。
RAID三个关键技术：
镜像：提供数据的安全性
chunk条带：（块大小也可以说是条带的粒度），它的存在就是为了提高I/O，提供了数据的并发性
数据的校验：提供了数据的安全
RAID-0的工作原理
条带 （strping），也是我们最早出现的RAID模式
需磁盘数量:2块以上(大小最好相同)，**是组建磁盘阵列中最简单的一种形式，只需要2块以上的硬盘即可.
特点:成本低，可以提高整个磁盘的性能和吞吐量。RAID 0没有提供冗余或错误修复能力，速度快.
任何一个磁盘的损坏将损坏全部数据**；磁盘利用率为100%。
RAID-1
mirroring（镜像卷），需要磁盘两块以上
原理:是把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上，也就是说数据在写入一块磁盘的同时，会在另一块闲置的磁盘上生成镜像文件，(同步)
RAID 1 mirroring（镜像卷），至少需要两块硬盘，raid大小等于两个raid分区中最小的容量（最好将分区大小分为一样），数据有冗余，在存储时同时写入两块硬盘，实现了数据备份；
磁盘利用率为50%，即2块100G的磁盘构成RAID1只能提供100G的可用空间。如下图
RAID-5
需要三块或以上硬盘，可以提供热备盘实现故障的恢复；只损坏一块，没有问题。但如果同时损坏两块磁盘，则数据将都会损坏。 空间利用率： (n-1)/n 2/3 如下图所示
奇偶校验信息的作用:
当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。
扩展：异或运算
是用相对简单的异或逻辑运算（相同为0，相异为1）
A值 B值 Xor结果
0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 0
嵌套RAID级别
RAID-10镜像+条带
RAID 10是将镜像和条带进行两级组合的RAID级别，第一级是RAID1镜像对，第二级为RAID 0。比如我们有8块盘，它是先两两做镜像，形成了新的4块盘，然后对这4块盘做RAID0；当RAID10有一个硬盘受损其余硬盘会继续工作，这个时候受影响的硬盘只有2块
几个方案对比下来， RAID5是最适合的，如下图：
RAID硬盘失效处理
一般两种处理方法：热备和热插拔
热备：HotSpare
定义：当冗余的RAID组中某个硬盘失效时，在不干扰当前RAID系统的正常使用的情况下，用RAID系统中另外一个正常的备用硬盘自动顶替失效硬盘，及时保证RAID系统的冗余性
全局式：备用硬盘为系统中所有的冗余RAID组共享
专用式：备用硬盘为系统中某一组冗余RAID组专用
如下图所示：是一个全局热备的示例，该热备盘由系统中两个RAID组共享，可自动顶替任何一个RAID中的一个失效硬盘
热插拔：HotSwap
定义：在不影响系统正常运转的情况下，用正常的物理硬盘替换RAID系统中失效硬盘。
RAID-0-1-5-10搭建及使用-删除RAID及注意事项
RAID的实现方式
互动：我们做硬件RAID，是在装系统前还是之后？
答：先做阵列才装系统 ，一般服务器启动时，有显示进入配置Riad的提示，比如：按下CTRL+L/H/M进入配置raid界面
硬RAID：需要RAID卡，我们的磁盘是接在RAID卡的，由它统一管理和控制。数据也由它来进行分配和维护；它有自己的cpu，处理速度快
操作视频链接：http://pan.baidu.com/s/1jIJqJp8 密码：mfcb 视频没有声音
软RAID：通过操作系统实现
Linux内核中有一个md(multiple devices)模块在底层管理RAID设备，它会在应用层给我们提供一个应用程序的工具mdadm ，mdadm是linux下用于创建和管理软件RAID的命令。
mdadm命令常见参数解释：
-C或--creat 建立一个新阵列 -r 移除设备
-A 激活磁盘阵列 -l 或--level= 设定磁盘阵列的级别
-D或--detail 打印阵列设备的详细信息 -n或--raid-devices= 指定阵列成员（分区/磁盘）的数量
-s或--scan 扫描配置文件或/proc/mdstat得到阵列缺失信息 -x或--spare-devicds= 指定阵列中备用盘的数量
-f 将设备状态定为故障 -c或--chunk= 设定阵列的块chunk块大小 ，单位为KB
-a或--add 添加设备到阵列 -G或--grow 改变阵列大小或形态
-v --verbose 显示详细信息 -S 停止阵列
互动： raid5需要3块硬盘。 那么使用4块硬盘，可以做raid5吗？
可以的
实验环境：新添加11块硬盘，每块磁盘的作用如下：
互动：磁盘达到sdz以后，名字应该如何排？
sdaa 、 sdab 。。。
实验环境：
raid种类 磁盘 热备盘
raid0 sdb、sdc
raid1 sdd、sde、 sdf
raid5 sdg、sdh、sdi sdj
raid10 分区：sdk1,sdk2,sdk3.sdk4
注：工作中正常做raid全部是使用独立的磁盘来做的。为了节约资源，raid10以一块磁盘上多个分区来代替多个独立的磁盘做raid，但是这样做出来的raid没有备份数据的作用，因为一块磁盘坏了，这个磁盘上所做的raid也就都坏了。
创建RAID0
实验环境：
raid种类 磁盘 热备盘
raid0 sdb、sdc
1、创建raid0
[root@xuegod63 ~]# mdadm -C -v /dev/md0 -l 0 -n 2 /dev/sdb /dev/sdc
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.
[root@xuegod63 ~]# mdadm -Ds
2、 查看阵列信息
[root@xuegod63 ~]# mdadm -Ds
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 name=xuegod63.cn:0 UUID=cadf4f55:226ef97d:565eaba5:3a3c7da4
[root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
Version : 1.2
Creation Time : Thu May 17 15:59:16 2018
Raid Level : raid0
Array Size : 41910272 (39.97 GiB 42.92 GB)
Raid Devices : 2
Total Devices : 2
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Thu May 17 15:59:16 2018
State : clean
Active Devices : 2
Working Devices : 2
Failed Devices : 0
Spare Devices : 0
Chunk Size : 512K #chunk是raid中最小的存储单位
Consistency Policy : none
Name : xuegod63.cn:0 (local to host xuegod63.cn)
UUID : cadf4f55:226ef97d:565eaba5:3a3c7da4
Events : 0
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 16 0 active sync /dev/sdb
1 8 32 1 active sync /dev/sdc
[root@xuegod63 ~]# mdadm -Ds > /etc/mdadm.conf #生成配置文件
3、 对创建的RAID0进行文件系统创建并挂载
[root@xuegod63 ~]# mkfs.xfs /dev/md0
[root@xuegod63 ~]# mkdir /raid0
[root@xuegod63 ~]# mount /dev/md0 /raid0/
[root@xuegod63 ~]# df -Th /raid0/
文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/md0 xfs 40G 33M 40G 1% /raid0
[root@xuegod63 ~]# echo 324 > /raid0/a.txt
4、 开机自动挂载
[root@xuegod63 ~]# blkid /dev/md0
/dev/md0: UUID="3bf9c260-dc7b-4e37-a865-a8caa21ddf2c" TYPE="xfs"
[root@xuegod63 ~]# echo "UUID=5bba0862-c4a2-44ad-a78f-367f387ad001 /raid0 xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
创建RAID1
实验内容如下：
raid种类 磁盘 热备盘
raid1 sdd、sde、 sdf
1）创建RAID1
2）添加1个热备盘
3）模拟磁盘故障，自动顶替故障盘
4）从raid1中移出故障盘
[root@xuegod63 ~]# mdadm -C -v /dev/md1 -l 1 -n 2 -x 1 /dev/sd[d,e,f]
将RADI信息保存到配置文件
[root@xuegod63 ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf
查看 RAID 阵列信息：
[root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md1
Raid Level : raid1
Array Size : 20955136 (19.98 GiB 21.46 GB)
。。。
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 48 0 active sync /dev/sdd
1 8 64 1 active sync /dev/sde
2 8 80 - spare /dev/sdf
在RAID设备上创建文件系统
[root@xuegod63 ~]# mkfs.xfs /dev/md1
[root@xuegod63 ~]# mkdir /raid1
[root@xuegod63 ~]# mount /dev/md1 /raid1/
准备测试文件
[root@xuegod63 ~]# cp /etc/passwd /raid1/
模拟损坏
下面模拟RAID1中数据盘/dev/sde出现故障，观察/dev/sdf备用盘能否自动顶替故障盘
[root@xuegod63 ~]# mdadm /dev/md1 -f /dev/sde
查看一下阵列状态信息
[root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md1
...
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 96 0 active sync /dev/sdg
2 8 128 1 spare rebuilding /dev/sdi #热备盘已经在同步数据
1 8 112 - faulty /dev/sdh
更新配置文件
[root@xuegod63 ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf
查看数据是否丢失
[root@xuegod63 ~]# ls /raid1/ #数据正常，没有丢失
重要的数据如：数据库 ； 系统盘 （把系统安装到raid1的md1设备上，可以对md1做分区）
移除损坏的设备：
[root@xuegod63 ~]# mdadm -r /dev/md1 /dev/sde
mdadm: hot removed /dev/sde from /dev/md1
查看信息：
[root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md1
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 96 0 active sync /dev/sdd
2 8 128 1 active sync /dev/sdf #已经没有热备盘了
添加一块新热备盘
[root@xuegod63 ~]# mdadm -a /dev/md1 /dev/sde
mdadm: added /dev/sde