RAID磁盘阵列与配置
一、RAID磁盘阵列详解
1、RAID磁盘阵列概述
RAID是Redundant Array of Independent Disks的缩写，中文简称为独立冗余磁盘阵列
把多块独立的物理硬盘按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术
组成磁盘阵列的不同方式称为RAID级别（RAID Levels）
常用的RAID级别有：RAID 0,RAID 1.RAID 5,RAID 6,RAID 1+0
| RAID级别 | 硬盘数量 | 磁盘利用率 | 是否有校验 | 保护能力 | 读写性能 | 应用方面 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| RAID 0 | N | N | 无 | 无 | 最好，（因并行而提高） | 个人用户 |
| RAID 1 | N（偶数） | N/2 | 无 | 允许一个设备故障 | 读和单个磁盘无区别，写则要写两边 | 适用于存放重要数据，如服务器和数据库存储等领域 |
| RAID 5 | N≥3 | （N-1）/N | 有 | 允许一个设备故障 | 读：RAID 5=RAID 0（相近似的数据读取速度），写：慢于对单个磁盘进行写入（多了一个奇偶校验信息的写入） | 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案 |
| RAID 6 | N≥4 | （N-2）/N | 有 | 允许两个设备故障 | 读：同RAID 5，写：慢于RAID 5，需要写入两个奇偶校验信息 | 相较于RAID 5，有更强的安全性能 |
| RAID 10 | N≥4（偶数） | N/2 | 无 | 允许两个机组中各坏一个 | 读：RAID 10=RAID 0，写：RAID 10=RAID 1 | 集合了RAID 0和RAID 1的优点，但是空间上由于使用镜像，而不是类似RAID5的“奇偶校验信息”，磁盘利用率益阳市50% |
2、RAID 0(条带化存储)
RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个从磁盘上，因此具有很高的数据传输率，但它没有数据冗余
RAID 0只是单纯地提高性能，并没有为数据的可靠性提供保证，而且其中一个磁盘失效将影响到所有数据
RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合
3、RAID 1（镜像存储）
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
当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能
RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的，但提供了很高的数据安全性和可用性。当一个磁盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据
4、RAID 5
N（N≥3）块盘组成阵列，一份数据产生N-1个条带，同时还有1分校验数据，共N分数据在N块盘上循环均衡存储
N块盘同时读写，读性能很高，但由于有校验机制的问题，写性能相对不高
（N-1）/N磁盘利用率
可靠性高，允许坏一块盘，不影响所有数据
5、RAID 6
N（N≥4）块盘组成阵列，（N-2）/N磁盘利用率
与RAID 5相比，RAID增加了第二个独立的奇偶校验信息块
两个独立的奇偶系统使用不同的算法，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用
相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此写性能较差
6、RAID 1+0（先做镜像，再做条带）
N（偶数，N≥4）块盘两两镜像后，再组合成一个RAID 0
N/2磁盘利用率
N/2块盘同时写入，N块盘同时读取
性能高，可靠性高
7、RAID 0+1（先做条带，再做镜像）
读写性能与RAID 1+0相同
安全性能低于RAID 1+0
二、阵列卡
1、阵列卡介绍
阵列卡是用来实现RAID功能的板卡
通常是由I/0处理器、硬盘控制器、硬盘连接器和缓存等一系列组件构成的
不同的RAID卡支持的RAID功能不同，例如支持RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 10等
RAID卡的接口类型：IDE接口、SCSI接口、SATA接口和SAS接口
2、阵列卡的缓存
缓存（Cache）是RAID卡与外部总线交换数据的场所，RAID卡先将数据传送到缓存，再由缓存和外边数据总线交换数据
缓存的大小与速度是直接关系到RAID卡的实际传输速度的重要因素
不同的RAID卡出厂时配备的内存容量不同，一般为几兆到数百兆容量不等
三、软RAID磁盘阵列相关配置
1、创建软RAID磁盘阵列步骤
（1）检查是否已安装mdadm软件包
rpm -q mdadm
yum install -y mdadm
（2）使用fdisk工具将新磁盘设备/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd、/dev/sde划分出主分区sdb1、sdc1、sdd1、sde1，并且把分区类型的ID标记号改为"fd"
fdisk /dev/sdb
fdisk /dev/sdc
（3）创建RAID设备
创建RAID 5
mdadm -C -v /dev/md0 [-a yes] -15 -n3 /dev/sd[bcd]1 -x1 /dev/sde1
| 上述命令字段 | 说明 |
|---|---|
| -C | 表示新建 |
| -v | 显示创建过程中的详细信息 |
| /dev/md0 | 创建RAID 5的名称 |
| -a yes | --auto，表示如果有什么设备文件没有存在的话就自动创建，可省略 |
| -l | 指定RAID的级别。l5表示创建RAID 5 |
| -n | 指定使用几块硬盘做RAID，n3表示使用3块硬盘创建RAID |
| /dev/sd[bcd]1 | |
| -x | 指定使用几块硬盘做RAID的热备用盘，x1表示保留1块空闲的因*作备用 |
| /dev/sde1 | 指定用作于备用的磁盘 |
创建RAID 10（先做镜像，再做条带）
mdadm -Cv /dev/md0 -l1 n2 /dev/sd[bc]1
mdadm -Cv /dev/md1 -l1 n2 /dev/sd[de]1
madam -Cv /dev/md10 -l0 n2 /dev/md0 /dev/md1
2、查看RAID磁盘详细信息
cat /proc/mdstat #还能查看创建RAID的进度
或
mdadm -D /dev/md0
也可用搭配watch -n命令来刷新进度情况，例如：
watch -n 10 ‘cat /proc/mdstat‘
3、检查磁盘是否已做RAID
mdadm -E /dev/sd[b-e]1
4、创建并挂载文件系统
mkfs -t xfs /dev/md0 #格式化，创建xfs文件系统
mkdir /myraid #创建挂载目录
mount /dev/md0 /myraid/ #完成挂载
df -Th #查看挂载情况
cp /etc/fstab /etc/fstab.bak #备份配置文件
vim /etc/fastab #编辑配置文件
/dev/md0 /myraid xfs defaults 0 0 #添加自动挂载信息后保存重启
5、实现故障恢复
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1 #模拟/ev/sdb1故障
mdadm -D /dev/md0 #查看发现sde1已顶替sdb1（sde1已做热备份）
6、创建/etc/mdadm.conf配置文件
由于raid创建后没有配置文件，对于raid的管理来说极为不便，因此为方便管理软RAID，比如启动、停止等，我们可以通过创建/etc/mdadm.conf配置文件来加快工作效率
echo ‘DEVICE /dev/sdc1 /dev/sdb1 /dev/sdd1 /dev/sde1‘ > /etc/mdadm.conf
mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf
7、RAID开机自启设置
为raid设置开机自启，可进入rc.sysinit启动脚本文件中加入命令mdadm -As /dev/md0后即可
8、mdadm命令其他常用选项
| 常用选项 | 说明 |
|---|---|
| -r | 移除设备 |
| -a | 添加设备 |
| -S | 停止RAID |
| -A | 启动RAID |
| -f | 模拟故障 |
| -Q | 查看摘要信息 |
| -D | 查看详细信息 |
| -s | 查找/etc/mdadm.conf文件中的配置信息 |
例如：
mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb1
mdadm -S /dev/md0
mdadm -As /dev/md0