Linux中RAID概述及配置实验

一、RAID磁盘阵列概述
RAID是独立磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent Disks）简称磁盘阵列。
主要就是资源集中，统一管理。把多块独立的物理硬盘按不同的方式组合成一个硬盘组，逻辑上可以看成一个大的硬盘，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 RAID0，RAID1，RAID5，RAID6，RAID1+0等

RAID 0 (条带化存储)

（1）RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上，因此具有很高的数据传输率，但它没有数据冗余。
（2）RAID 0只是单纯的提高性能，并没有为数据的可靠性提供保证，而且其中的一个磁盘失效将影响到所有数据
（3）RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合

RAID 1（镜像存储）

（1）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
（2）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
（3）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）N（偶数）块硬盘组成一组镜像，容量为N/2

RAID 5

（1）N(N≥3)块盘组成阵列，一份数据产生N-1个条带，同时还有一份校验数据，共N份数据在N块盘上循环均衡存储
（2）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
（3）（N-1）/N 磁盘利用率

（4）可靠性高，允许坏一块盘，不影响所有数据

RAID 6

（1）N（N≥4）块盘组成阵列，（N-2）/N 磁盘利用率

（2）与RAID 5相比，RAID 6增加了第二块独立的奇偶校验信息块
（3）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
（4）相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此写性能较差

RAID 1+0(先做镜象，再做条带)

（1）N (偶数，N>=4)。块盘两两镜像后，再组合成一个RAID 0
（2）N/2磁盘利用率

（3）N/2块盘同时写入，N块盘同时读取
（4）性能高，可靠性高

RAID 0+1(先做条带，再做镜象)

（1）读写性能与RAID 10相同
（2）安全性低于RAID 10

RAID10安全性比RAID高原因（以配图为例）
1、RAID10的情况
我们假设当DISK0损坏时，在剩下的3块盘中，只有当DISK1一个盘发生故障时，才会导致整个RAID失效，我们可简单计算故障率为1/3。
2、RAID01的情况
我们仍然假设DISK0损坏，这时左边的条带将无法读取。在剩下的3块盘中，只要DISK2，DISK3两个盘中任何一个损坏，都会导致整个RAID失效，我们可简单计算故障率为2/3。 因此RAID10比RAID01在安全性方面要强

不同RAID级别的区别
RAID级别    硬盘数量    磁盘利用率    是否有校验    保护能力    写性能
RAID0    N    100%    无    无    单个硬盘的N倍（最好）
RAID1    N（偶数）    N/2    无    允许一个设备故障    需写两对存储设备，互为主备
RAID5    N>=3    (N-1)/N    有    允许一个设备故障    需写计算校验
RAID6    N>=4    (N-2)/N    有    允许两个设备故障    需双重写计算校验
RAID10    N>=4（偶数）    N/2    无    允许两个基组中各坏一个    N/2块盘同时写入
二、创建软RAID磁盘阵列实验
（1）先关闭虚拟机，然后编辑虚拟机设置，添加4块硬盘，每块分配20G，点击确认后开启虚拟机

（2）检查是否已安装mdadm 软件包

（3）使用fdisk工具管理磁盘
将新磁盘设备划分出主分区并且把分区类型的 ID 标记号改为“fd”，fdisk /dev/sdb （sdc，sdd，sde一样操作）

查看分区

（4）创建 RAID 设备
创建RAID5

mdadm -C -v /dev/md0 [-a yes] -l5 -n3 /dev/sd[bcd]1 -x1 /dev/sde1
 
-C：表示新建；
-v：显示创建过程中的详细信息。
/dev/md0：创建 RAID5 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 RAID5。
-n：指定使用几块硬盘创建 RAID，n3 表示使用 3 块硬盘创建 RAID。
/dev/sd[bcd]1：指定使用这四块磁盘分区去创建 RAID。
-x：指定使用几块硬盘做RAID的热备用盘，x1表示保留1块空闲的硬盘作备用
/dev/sde1：指定用作于备用的磁盘

查看RAID磁盘命令

cat /proc/mdstat         -查看RAID磁盘详细信息和创建RAID的进度
mdadm -D /dev/md0        -查看RAID磁盘详细信息

mdadm -E /dev/sd[b-e]1   -检查磁盘是否已做RAID

补充创建RAID10（先做镜象，再做条带）

mdadm -Cv /dev/md0 -l1 -n2 /dev/sd[bc]1
mdadm -Cv /dev/md1 -l1 -n2 /dev/sd[de]1
mdadm -Cv /dev/md10 -l0 -n2 /dev/md0 /dev/md1

（5）创建并挂载文件系统

mkfs -t xfs /dev/md0
mount /dev/md0 /opt/
df -Th

cp /etc/fstab /etc/fstab.bak
vim /etc/fstab
/dev/md0      /opt        xfs        defaults   0  0

（6）实现故障恢复

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1         -模拟/dev/sdb1 故障
mdadm -D /dev/md0                    -查看发现sde1已顶替sdb1

mdadm命令其它常用选项

-r：移除设备
-a：添加设备
-S：停止RAID
-A：启动RAID