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獨(dú)立冗余磁盤(pán)陣列，也就是大家常說(shuō)的RAID，英文全稱(chēng)是：Redundant Array of Independent Disks，使用該技術(shù)，可以大幅提高硬盤(pán)設(shè)備的 IO 讀寫(xiě)速度，還存在數(shù)種數(shù)據(jù)冗余備份機(jī)制提供用戶(hù)選擇，能夠降低用戶(hù)數(shù)據(jù)盤(pán)損壞帶來(lái)的數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

RAID技術(shù)通過(guò)把多個(gè)硬盤(pán)設(shè)備組合成一個(gè)容量更大、安全性更好的磁盤(pán)陣列，并把數(shù)據(jù)切割成多個(gè)區(qū)段后分別存放在各個(gè)不同的物理硬盤(pán)設(shè)備上，然后利用分散讀寫(xiě)技術(shù)來(lái)提升磁盤(pán)陣列整體的性能，同時(shí)把多個(gè)重要數(shù)據(jù)的副本同步到不同的物理硬盤(pán)設(shè)備上，從而起到了非常好的數(shù)據(jù)冗余備份效果。

常用的幾種RAID模式有RAID0、RAID1、RAID5和RAID10（RAID 一零）。

一、RAID的幾種模式

1、RAID0

RAID 0 技術(shù)把多塊物理硬盤(pán)設(shè)備（至少兩塊）通過(guò)硬件或軟件的方式串聯(lián)在一起，組成一個(gè)大的卷組，并將數(shù)據(jù)依次寫(xiě)入各個(gè)物理硬盤(pán)中。這樣一來(lái)，在最理想的狀態(tài)下，硬盤(pán)設(shè)備的讀寫(xiě)性能會(huì)提升數(shù)倍，但是若任意一塊硬盤(pán)發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都受到破
壞。通俗來(lái)說(shuō)，RAID 0 技術(shù)能夠有效地提升硬盤(pán)數(shù)據(jù)的吞吐速度，但是不具備數(shù)據(jù)誤修復(fù)能力。

如圖 所示，數(shù)據(jù)被分別寫(xiě)入到不同的硬盤(pán)設(shè)備中，兩塊硬盤(pán)會(huì)分別保存數(shù)據(jù)資料，最終實(shí)現(xiàn)提升讀取、寫(xiě)入速度的效果。

• 最少需要的硬盤(pán)數(shù)：2

• 優(yōu)點(diǎn)：更快的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)。

• 缺點(diǎn)：沒(méi)有硬盤(pán)冗余，所以數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加。未針對(duì)不同容量大小的硬盤(pán)進(jìn)行優(yōu)化。

2、RAID1

RAID1模式的磁盤(pán)陣列的模式就是“N+1”，無(wú)論有多少個(gè)磁盤(pán)，它只用一個(gè)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，其它每個(gè)磁盤(pán)都是它的鏡像，舉個(gè)例子：有兩個(gè)磁盤(pán)，那磁盤(pán)利用率就是50%，有N個(gè)磁盤(pán)，那磁盤(pán)利用率就是1/N。

這個(gè)模式是最沒(méi)用的模式了，因?yàn)樘速M(fèi)空間了，基本也沒(méi)人用，除非是小型文件存儲(chǔ)，而且對(duì)空間大小沒(méi)有什么要求，但是對(duì)安全性有比較高的要求，那這時(shí)候就可以用到這個(gè)。相對(duì)于RAID0模式來(lái)說(shuō)，它寫(xiě)入速度要稍微慢一些，但是讀取速度要更快。

• 最少需要的硬盤(pán)數(shù)：2

• 優(yōu)點(diǎn)：N 個(gè)硬盤(pán)冗余。

• 缺點(diǎn)：存儲(chǔ)池可用空間被限制為一個(gè)硬盤(pán)的容量。未針對(duì)不同容量大小的硬盤(pán)進(jìn)行優(yōu)化。

3、RAID5

RAID5 技術(shù)是把硬盤(pán)設(shè)備的數(shù)據(jù)奇偶校驗(yàn)信息保存到其他硬盤(pán)設(shè)備中。RAID 5 磁盤(pán)陣列中數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)信息并不是單獨(dú)保存到某一塊硬盤(pán)設(shè)備中，而是存儲(chǔ)到除自身以外的其他每一塊硬盤(pán)設(shè)備上。這樣的好處是，其中任何一設(shè)備損壞后都可以依賴(lài)其它幾塊設(shè)備重建丟失的這塊硬盤(pán)數(shù)據(jù)。

好吧，以上說(shuō)法太迷糊，那到底R(shí)AID5是如何實(shí)現(xiàn)一塊硬盤(pán)的數(shù)據(jù)冗余，并在一塊硬盤(pán)損壞以后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)重建的呢？

首先，復(fù)習(xí)一下異或運(yùn)算：

0是偶數(shù)，1是基數(shù)，它們的異或結(jié)果就是奇偶校驗(yàn)和。我們把上表中的A和B分別看做一個(gè)硬盤(pán)，0和1表示硬盤(pán)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，結(jié)果也看做一個(gè)硬盤(pán)，也就是說(shuō)，把A和B中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)做了異或運(yùn)算以后，放到第三個(gè)硬盤(pán)中；假如還有硬盤(pán)C、D、E、F呢？那結(jié)果就是 A異或B異或C異或D異或E異或F 。

這就是RAID5的原理了，但是并不完整，因?yàn)楦鶕?jù)校驗(yàn)和存放的位置不一樣，它會(huì)是不同的RAID模式：如果將所有的校驗(yàn)和都放到一個(gè)硬盤(pán)中，那這個(gè)RAID模式就是RAID3；如果將校驗(yàn)和分塊存儲(chǔ)到每個(gè)硬盤(pán)中，那就是RAID5了，可以說(shuō)RAID5是RAID3的升級(jí)版。因?yàn)槿绻ｒ?yàn)和都放到一個(gè)硬盤(pán)中，那只要存一條數(shù)據(jù)，就都要寫(xiě)一次校驗(yàn)和到校驗(yàn)和盤(pán)，那這個(gè)專(zhuān)門(mén)存放校驗(yàn)和的硬盤(pán)肯定容易壞。

在上圖中，Parity就是校驗(yàn)和塊，每個(gè)磁盤(pán)都有其余所有磁盤(pán)對(duì)應(yīng)塊計(jì)算之后的校驗(yàn)和，這樣就不怕任何一塊磁盤(pán)壞掉了，如果有一塊硬盤(pán)壞掉，只需要把所有其它盤(pán)對(duì)應(yīng)塊的數(shù)據(jù)做一次校驗(yàn)和，就知道缺失的這塊的數(shù)據(jù)是什么了。這也就解釋了為什么RAID5最少需要3塊硬盤(pán)，而且3塊硬盤(pán)的容量要一樣。

• 需要的硬盤(pán)數(shù)：3

• 優(yōu)點(diǎn)：1 個(gè)硬盤(pán)的容錯(cuò)機(jī)制并將存儲(chǔ)空間配置優(yōu)化。

• 缺點(diǎn)：未針對(duì)不同容量大小的硬盤(pán)進(jìn)行優(yōu)化。

• 所有的校驗(yàn)和塊加起來(lái)的大小正好是一塊硬盤(pán)的容量。

4、RAID10

首先，得說(shuō)明，RAID10的叫法是“RAID一零"，而非”RAID十“，RAID 10 技術(shù)是 RAID 1+RAID 0 技術(shù)的一個(gè)“組合體”。如下圖所示

RAID10 技術(shù)需要至少 4 塊硬盤(pán)來(lái)組建，其中先分別兩兩制作成 RAID 1 磁盤(pán)陣列，以保證數(shù)據(jù)的安全性；然后再對(duì)兩個(gè) RAID 1 磁盤(pán)陣列實(shí)施 RAID 0 技術(shù)，進(jìn)一步提高硬盤(pán)設(shè)備的讀寫(xiě)速度。

這樣從理論上來(lái)講，只要壞的不是同一陣列中的所有硬盤(pán)，那么最多可以損壞 50%的硬盤(pán)設(shè)備而不丟失數(shù)據(jù)。由于 RAID 10 技術(shù)繼承了 RAID 0 的高讀寫(xiě)速度和 RAID 1 的數(shù)據(jù)安全性，在不考慮成本的情況下 RAID 10 的性能也超過(guò)了 RAID 5，因此當(dāng)前成為廣泛使用的一種存儲(chǔ)技術(shù)。

RAID 10 是先對(duì)信息進(jìn)行分割，然后再兩兩一組制作鏡像。也就是先將 RAID 1 作為最低級(jí)別的組合，然后再使用 RAID 0 技術(shù)將 RAID 1 磁盤(pán)陣列組合到一起，將它們視為“一整塊”硬盤(pán)。肯定會(huì)有人有疑問(wèn)，是否可以先按照RAID0進(jìn)行制作磁盤(pán)陣列，再利用RAID1技術(shù)將兩個(gè)磁盤(pán)陣列組合起來(lái)呢？這其實(shí)就是RAID01技術(shù)了。RAID01技術(shù)有很大缺陷，所以很少有人使用，原因如下：

1. RAID10本質(zhì)上是RAID0，它的擴(kuò)展性很好，可以再添加幾個(gè)RAID1磁盤(pán)陣列也沒(méi)問(wèn)題；但是RAID01本質(zhì)上是RAID1磁盤(pán)陣列，它的缺點(diǎn)也正是RAID1磁盤(pán)陣列的缺點(diǎn)，那就是無(wú)論再增加幾個(gè)RAID0磁盤(pán)陣列，也只是增加了幾個(gè)鏡像而已，并不能真正的使用到新增加的磁盤(pán)陣列的容量。

2. RAID10底層磁盤(pán)陣列是RAID1，它允許壞掉一塊磁盤(pán)而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行；但是RAID01底層磁盤(pán)陣列是RAID0，一旦壞掉一塊磁盤(pán)，底層的RAID0磁盤(pán)陣列就會(huì)崩潰無(wú)法使用。

所以無(wú)論是從可擴(kuò)展性上，還是數(shù)據(jù)安全性上，RAID10遠(yuǎn)比RAID01磁盤(pán)陣列要好的多，以至于RAID01幾乎沒(méi)有人用。

二、使用mdadm命令管理RAID

linux中使用mdamd命令創(chuàng)建raid，mdadm英文全名為”multiple devices admin”，語(yǔ)法格式為“mdadm 參數(shù) 硬盤(pán)名稱(chēng)”。

mdadm參數(shù)大全

1、創(chuàng)建RAID10

以下操作均在在Vmware Workstation中進(jìn)行

1.1 創(chuàng)建RAID10

一上來(lái)就創(chuàng)建RAID10，是不是難度有點(diǎn)高？其實(shí)不是，假設(shè)我們已經(jīng)有了/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd、/dev/sde 四個(gè)硬盤(pán)，大小都為20G，創(chuàng)建名稱(chēng)為/dev/md0的命令只是一條就搞定了

mdadm -Cv /dev/md0 -n 4 -l 10 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde

-Cv：創(chuàng)建磁盤(pán)陣列并顯示過(guò)程

-n 4：該磁盤(pán)陣列有4個(gè)磁盤(pán)

-l 10：創(chuàng)建的磁盤(pán)陣列類(lèi)型是RAID10

一條命令就創(chuàng)建好了RAID10，說(shuō)真的，我還以為要手動(dòng)創(chuàng)建若干個(gè)RAID1，然后將這些RAID1再用RAID0組合起來(lái)呢。

執(zhí)行完該命令后，會(huì)有個(gè)初始化的過(guò)程，大概得一分鐘左右能初始化完成，可以通過(guò)mdadm -D /dev/md0 命令查看該磁盤(pán)陣列的詳情

1.2 格式化磁盤(pán)陣列

創(chuàng)建完磁盤(pán)陣列完成后，需要將磁盤(pán)陣列格式化之后才能使用，格式化命令還是mkfs命令

mkfs.ext4 /dev/md0

1.3 掛載磁盤(pán)陣列

可以先創(chuàng)建一個(gè)文件夾/raid，然后掛載/dev/md0

 mount /dev/md0 /raid

這時(shí)候再用lsblk命令查看，可以發(fā)現(xiàn)和以前的普通分區(qū)有所不同

磁盤(pán)陣列中的四個(gè)磁盤(pán)下都有md0分區(qū)，而且都是都是raid10類(lèi)型。

為了永久掛載，還要寫(xiě)配置文件/etc/fstab

/dev/md0                /raid                   ext4    defaults        0 0

1.4 其它RAID模式

其它RAID模式是一樣的，只需要改變使用的硬盤(pán)數(shù)量和raild類(lèi)型即可，故不再贅述其它類(lèi)型的磁盤(pán)陣列創(chuàng)建。

2、磁盤(pán)損壞和更換

在使用磁盤(pán)陣列的過(guò)程中，不可避免的，總有一天會(huì)有硬盤(pán)損壞，在RAID10磁盤(pán)陣列中，最多同時(shí)允許壞掉50%的硬盤(pán)，這個(gè)容錯(cuò)率是相當(dāng)大了，那如果有一塊硬盤(pán)損壞了，如何更換這塊壞掉的硬盤(pán)呢？

先查詢(xún)下我們這個(gè)磁盤(pán)陣列的詳情

mdadm -D /dev/md0

可以看到md0磁盤(pán)陣列中有四塊硬盤(pán)。

首先，我們假設(shè)/dev/sdb這塊硬盤(pán)壞了，需要先將這塊硬盤(pán)標(biāo)志為不可用

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb

然后移除該硬盤(pán)

mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb

然后看下這個(gè)磁盤(pán)陣列當(dāng)前的狀態(tài)

可以看到磁盤(pán)陣列狀態(tài)多了個(gè)"degraded"，表示磁盤(pán)陣列降級(jí)了，這意味著 RAID 陣列中至少有一個(gè)磁盤(pán)故障或處于離線(xiàn)狀態(tài)，導(dǎo)致陣列無(wú)法以完全冗余的方式運(yùn)行。因?yàn)槲覀円瞥?dev/sdb硬盤(pán)，所以提示degraded狀態(tài)是正常的。

接下來(lái)我們添加一塊新硬盤(pán)/dev/sdf，替換掉壞掉的/dev/sdb，使用命令-a將其添加到磁盤(pán)陣列中

mdadm -D /dev/md0

然后看看當(dāng)前磁盤(pán)陣列的狀態(tài)

可以看到狀態(tài)多了一個(gè)“recoverting”，表示磁盤(pán)陣列狀態(tài)正在恢復(fù)中，然后還有一個(gè)恢復(fù)進(jìn)度，我們新增加的這塊硬盤(pán)被識(shí)別為“備用盤(pán)”，備用盤(pán)正在重建中。

耐心等一會(huì)兒，再看看磁盤(pán)陣列的狀態(tài)，它就正常了。

3、使用備份盤(pán)實(shí)現(xiàn)熱恢復(fù)

上一節(jié)我們實(shí)現(xiàn)了硬盤(pán)損壞的時(shí)候手動(dòng)移除壞掉的硬盤(pán)，然后換上了新硬盤(pán)，整個(gè)過(guò)程其實(shí)有兩個(gè)問(wèn)題

1. 硬盤(pán)壞掉立馬被發(fā)現(xiàn)的概率比較低，往往要一段時(shí)間之后才會(huì)被發(fā)現(xiàn)硬盤(pán)壞掉了，處理的可能不夠很及時(shí)

2. 更換硬盤(pán)的過(guò)程都是手動(dòng)，甚至要關(guān)機(jī)安裝新硬盤(pán)，整個(gè)過(guò)程有操作失誤的風(fēng)險(xiǎn)

實(shí)際上有一種方式，能夠不用關(guān)機(jī)，不用手動(dòng)移除，只要有一塊閑置的硬盤(pán)，這塊硬盤(pán)平時(shí)處于閑置狀態(tài)，一旦 RAID 磁盤(pán)陣列中有硬盤(pán)出現(xiàn)故障就會(huì)馬上自動(dòng)頂替上去，并自動(dòng)完成數(shù)據(jù)恢復(fù)，這功能豈不是很棒？

其實(shí)只需要初始化磁盤(pán)陣列的時(shí)候加上-x參數(shù)即可。

接下來(lái)用RAID5為例演示該功能。RAID5要求最少要3塊硬盤(pán)，所以我準(zhǔn)備了3塊硬盤(pán)+1塊備份盤(pán)一共四塊硬盤(pán)。下圖中的sdb、sdc、sdd、sde一共四塊。

接下來(lái)使用這四塊硬盤(pán)組raid5

mdadm -Cv /dev/md0 -n 3 -l 5 -x 1 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde

各項(xiàng)參數(shù)之前有過(guò)說(shuō)明，不再贅述，主要是加了-x 1這個(gè)參數(shù)，表示有一塊備份盤(pán)。

然后通過(guò)mdadm -D /dev/md0 查看組RAID詳情

可以看到正在初始化，等一會(huì)兒，等它初始化結(jié)束了再操作下一步

可以看到該RAID5磁盤(pán)陣列中有4個(gè)硬盤(pán)，但是只有3個(gè)是RAID的組成部分，還有一個(gè)Spare Device，也就是備份盤(pán)。

接下來(lái)進(jìn)行格式化和掛載

使用df -h /raid命令查看/raid目錄的磁盤(pán)占用情況

可以看到3塊20G的硬盤(pán)組成的RAID5，掛載到/raid目錄后，可用存儲(chǔ)大小為40G，符合預(yù)期。

然后我們將一塊硬盤(pán)/dev/sdb標(biāo)記為已損壞，看看效果如何

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb

接下來(lái)，馬上運(yùn)行命令mdadm -D /dev/md0 查看當(dāng)前磁盤(pán)陣列的詳情

可以看到備份硬盤(pán)/dev/sde已經(jīng)自動(dòng)頂上去并開(kāi)始初始化了，再過(guò)一會(huì)兒，在查詢(xún)下md0磁盤(pán)陣列

可以看到/dev/sde已經(jīng)完全取代了壞掉的/dev/sdb硬盤(pán)，并已經(jīng)在正常工作。

4、刪除RAID

4.1 取消掛載

首先，刪除掉/etc/fstab文件中相關(guān)的掛載內(nèi)容

之后，手動(dòng)取消掛載

umount /dev/md0

4.2 停止磁盤(pán)陣列

mdadm -S /dev/md0

停止磁盤(pán)陣列之后，會(huì)發(fā)現(xiàn)/dev/md0設(shè)備已經(jīng)消失不見(jiàn)了。

?

接下來(lái)，系統(tǒng)關(guān)機(jī)，拔出硬盤(pán)即可。

轉(zhuǎn)自https://www.cnblogs.com/kuangdaoyizhimei/p/18314827 作者狂盜一枝梅