linux RAID詳解及創建，維護過程

RAID

獨立磁盤冗餘陣列（RAID，redundant array of independent disks）是把相同的數據存儲在多個硬盤的不同的地方（因此，冗餘地）的方法。通過把數據放在多個硬盤上，輸入輸出操作能以平衡的方式交疊，改良性能。因爲多個硬盤增加了平均故障間隔時間（MTBF），儲存冗餘數據也增加了容錯。

RAID類型	個數	利用率	優缺點
RAID0條帶集	2或2+	100%	讀寫性能提升，不容錯
RAID1鏡像集	2或2+	50%	讀性能提升，寫性能下降，有冗餘能力
RAID5奇偶校驗條帶集	3+	n-1	讀寫性能提升，容錯，允許壞一個盤
RAID6奇偶校驗條帶集雙校驗	4+	n-2	讀寫性能提升，容錯，允許壞2個盤
RAID10	4+	50%	讀寫性能提升，容錯
RAID01	4+	n-4	讀寫性能提升，容錯
RAID50	6	n-2	讀寫性能提升，容錯
RAID60	8	n-4	讀寫性能提升，容錯

RAID0

定義：
RAID 0又稱爲Stripe或Striping，它代表了所有RAID級別中最高的存儲性能。RAID 0提高存儲性能的原理是把連續的數據分散到多個磁盤上存取，這樣，系統有數據請求就可以被多個磁盤並行的執行，每個磁盤執行屬於它自己的那部分數據請求。這種數據上的並行操作可以充分利用總線的帶寬，顯著提高磁盤整體存取性能
原理：
系統向三個磁盤組成的邏輯硬盤（RAID0 磁盤組）發出的I/O數據請求被轉化爲3項操作，其中的每一項操作都對應於一塊物理硬盤。通過建立RAID 0，原先順序的數據請求被分散到所有的三塊硬盤中同時執行

RAID1

定義：
RAID 1通過磁盤數據鏡像實現數據冗餘，在成對的獨立磁盤上產生互爲備份的數據。當原始數據繁忙時，可直接從鏡像拷貝中讀取數據，因此RAID 1可以提高讀取性能。RAID 1是磁盤陣列中單位成本最高的，但提供了很高的數據安全性和可用性。當一個磁盤失效時，系統可以自動切換到鏡像磁盤上讀寫，而不需要重組失效的數據。
工作原理：
RAID1是將一個兩塊硬盤所構成RAID磁盤陣列，其容量僅等於一塊硬盤的容量，因爲另一塊只是當作數據“鏡像”

RAID5

定義：
RAID 5具有和RAID0相近似的數據讀取速度，只是多了一個奇偶校驗信息，寫入數據的速度比對單個磁盤進行寫入操作稍慢。同時由於多個數據對應一個奇偶校驗信息，RAID5的磁盤空間利用率要比RAID 1高，存儲成本相對較低，是目前運用較多的一種解決方案

工作原理：
RAID5把數據和相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID5的各個磁盤上，並且奇偶校驗信息和相對應的數據分別存儲於不同的磁盤上，其中任意N-1塊磁盤上都存儲完整的數據，也就是說有相當於一塊磁盤容量的空間用於存儲奇偶校驗信息。因此當RAID5的一個磁盤發生損壞後，不會影響數據的完整性，從而保證了數據安全。當損壞的磁盤被替換後，RAID還會自動利用剩下奇偶校驗信息去重建此磁盤上的數據，來保持RAID5的高可靠性

RAID6

定義：
引入雙重校驗的概念，它可以保護陣列中同時出現。兩個磁盤失效時，陣列仍能繼續工作不會發生數據丟失。RAID6等級是在RAID5的基礎上，爲了進一步增長數據保護而設計的一種方式，它可以看作是一種擴展RAID5等級。

RAID10

定義：
RAID10也被稱爲鏡象陣列條帶。象RAID0一樣，數據跨磁盤抽取；象RAID1一樣，每個磁盤都有一個鏡象磁盤, 所以RAID 10的另一種會說法是 RAID 0+1

實現原理：
Raid10其實結構非常簡單，首先創建2個獨立的Raid1，然後將這兩個獨立的Raid1組成一個Raid0，當往這個邏輯Raid中寫數據時，數據被有序的寫入兩個Raid1中。磁盤1和磁盤2組成一個Raid1，磁盤3和磁盤4又組成另外一個Raid1;這兩個Raid1組成了一個新的Raid0

RAID01

定義：RAID01兼備了RAID0和RAID1的優點，他先用兩塊磁盤建立鏡像，然後再在鏡像內部做條帶化。RAID1的數據將同時寫入到兩個磁盤陣列中，如果其中一個陣列損壞。仍可繼續工作。保證數據安全性的同時又提高了性能。RAID1和RAID0內部都含有RAID1的模式。因此整體磁盤利用率均爲50%。

創建RAID5

使用mdadm工具

-C 或–create	創建一個新RAID
-A 或–assemble	加載一個已存在的陣列，後面跟陣列以及設備的名稱。
-D或–detail	輸出指定RAID設備的詳細。
-S或–stop	停止指定的RAID設備。
-l或–level	設置raid級別 （ -l=#）
-n或–raid-devices	指定陣列中活動磁盤的數量
–spare-devices	指定陣列中的備用磁盤數目。
-s或–scan	掃描配置文件或/proc/mdstat文件來搜索軟raid的配置信息，該參數不能單獨使用，只能配置其他參數才能使用

準備4個空閒磁盤

1創建分區

[root@xiaoagiao ~]# fdisk /dev/sdc                    //分別對四塊磁盤進行分區
Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).

Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.

Device does not contain a recognized partition table
Building a new DOS disklabel with disk identifier 0xfed67348.

Command (m for help): n
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1): 1
First sector (2048-2097151, default 2048):
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-2097151, default 2097151): +100M
Partition 1 of type Linux and of size 100 MiB is set

Command (m for help): w

2 創建RAID5

[root@xiaoagiao ~]# mdadm --create /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 --spare-devices=1 /dev/sd[c-f]1  //創建一個RAID5，/dev/md0,活動磁盤數量爲3，一個備用
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.


[root@xiaoagiao ~]# mdadm -D /dev/md0   //查看/dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Sat Apr  4 02:02:27 2020
        Raid Level : raid5                   //RAID類型
        Array Size : 200704 (196.00 MiB 205.52 MB)
     Used Dev Size : 100352 (98.00 MiB 102.76 MB)
      Raid Devices : 3                    //可用爲3個
     Total Devices : 4                    //總計4個
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Sat Apr  4 02:02:29 2020
             State : clean
    Active Devices : 3
   Working Devices : 4
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 1

            Layout : left-symmetric
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

              Name : xiaoagiao:0  (local to host xiaoagiao)
              UUID : 24a8ee5f:4b36775e:a6681144:a9d26e98
            Events : 18

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       33        0      active sync   /dev/sdc1
       1       8       49        1      active sync   /dev/sdd1
       4       8       65        2      active sync   /dev/sde1

       3       8       81        -      spare   /dev/sdf1

3創建RAID配置文件

RAID配置文件“mdadm.conf”,默認是不存在的。所以需要手工創建。該配置文件存在的主要作用是啓動系統的時候。能夠自動加載軟RAID,同時方便日後管理。
mdadm.conf包括：用於軟raid的所有設備。ARRAY選項所指定陣列設備名，RAID級別，陣列中活動設備數目及UUID

[root@xiaoagiao ~]# mdadm  --detail  --scan > /etc/mdadm.conf       //創建mdadm.conf,但需要修改內容
[root@xiaoagiao ~]# cat /etc/mdadm.conf
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 spares=1 name=xiaoagiao:0 UUID=24a8ee5f:4b36775e:a6681144:a9d26e98

[root@xiaoagiao ~]# vi /etc/mdadm.conf
[root@xiaoagiao ~]# cat /etc/mdadm.conf
DEVICE /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1 /dev/sdf1               //添加用於RAID設備
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 spares=1 name=xiaoagiao:0 UUID=24a8ee5f:4b36775e:a6681144:a9d26e98

4創建文件系統

# mkfs.ext4 /dev/md0

維護RAID

若一個磁盤損壞(/dev/sdc1)，系統會自動標記該磁盤爲故障磁盤，並停止對故障磁盤的讀寫操作。所以需要將/dev/sdc1標記爲出現故障的磁盤。

[root@xiaoagiao ~]# mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdc1      //標記/dev/sdc1/損壞
mdadm: set /dev/sdc1 faulty in /dev/md0

因爲有一個備用磁盤，所以當一個損壞後備用磁盤會立即頂替工作。通過/proc/mdstat文件可查看當前陣列的狀態。

[root@xiaoagiao ~]# cat /proc/mdstat
Personalities : [raid6] [raid5] [raid4]
md0 : active raid5 sde1[4] sdf1[3] sdd1[1] sdc1[0](F)    //可以看出 sdc1損壞，其他三個工作正常。
      200704 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [3/3] [UUU]

unused devices: <none>

移除有故障的磁盤。

# mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdc1
mdadm: hot removed /dev/sdc1 from /dev/md0

添加新的磁盤

# mdadm /dev/md0 --add /dev/sdc1
mdadm: added /dev/sdc1