??????????????????????????????????????????? RAID磁盤(pán)陣列的原理與搭建
本節(jié)所講內(nèi)容：
RAID概念-企業(yè)級(jí)RAID 0, 1,5,10的工作原理
RAID-0-1-5-10搭建及使用-刪除RAID及注意事項(xiàng)
RAID概念
磁盤(pán)陣列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID）望迎，有“獨(dú)立磁盤(pán)構(gòu)成的具有冗余能力的陣列”之意。 磁盤(pán)陣列是由很多價(jià)格較便宜的磁盤(pán)，以硬件（RAID卡）或軟件（MDADM）形式組合成一個(gè)容量巨大的磁盤(pán)組付魔，利用多個(gè)磁盤(pán)組合在一起愤兵，提升整個(gè)磁盤(pán)系統(tǒng)效能铁蹈。利用這項(xiàng)技術(shù)赐俗，將數(shù)據(jù)切割成許多區(qū)段拉队，分別存放在各個(gè)硬盤(pán)上。 磁盤(pán)陣列還能利用同位檢查（Parity Check）的觀念秃励，在數(shù)組中任意一個(gè)硬盤(pán)故障時(shí)氏仗，仍可讀出數(shù)據(jù)吉捶，在數(shù)據(jù)夺鲜。
注：RAID可以預(yù)防數(shù)據(jù)丟失，但是它并不能完全保證你的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失呐舔，所以大家使用RAID的同時(shí)還是注意備份重要的數(shù)據(jù)
RAID的創(chuàng)建有兩種方式：
軟RAID（通過(guò)操作系統(tǒng)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)）和硬RAID（使用硬件陣列卡）币励；了解raid1、raid5和raid10珊拼。不過(guò)隨著云的高速發(fā)展食呻，供應(yīng)商一般可以把硬件問(wèn)題解決掉。
RAID幾種常見(jiàn)的類(lèi)型
RAID0????????條帶卷??????????????2+?????????????????? ?100%??????????????????讀寫(xiě)速度快，不容錯(cuò)
RAID1????????鏡像卷??????????????2??????????????????? ? 50%????????????????????讀寫(xiě)速度一般仅胞，容錯(cuò)
RAID5????????帶奇偶校驗(yàn)的條帶卷??????3+????? (n-1)/n???????????????? 讀寫(xiě)速度快每辟，容錯(cuò)，允許壞一塊盤(pán)
RAID10????? RAID1的安全+RAID0的高速???? 4?????? 50%???????? ?讀寫(xiě)速度快干旧，容錯(cuò)
?RAID基本思想：把好幾塊硬盤(pán)通過(guò)一定組合方式把它組合起來(lái)渠欺，成為一個(gè)新的硬盤(pán)陣列組，從而使它能夠達(dá)到高性能硬盤(pán)的要求
RAID有三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：
鏡像：提供了數(shù)據(jù)的安全性椎眯；
條帶（塊大小也可以說(shuō)是條帶的粒度）挠将，它的存在的就是提供了數(shù)據(jù)并發(fā)性
數(shù)據(jù)的校驗(yàn)：提供了數(shù)據(jù)的安全
Raid相對(duì)于單個(gè)磁盤(pán)優(yōu)點(diǎn)：
RAID-0的工作原理
條帶 （strping），也是我們最早出現(xiàn)的RAID模式
需磁盤(pán)數(shù)量:2塊以上(大小最好相同)编整，是組建磁盤(pán)陣列中最簡(jiǎn)單的一種形式舔稀，只需要2塊以上的硬盤(pán)即可.
特點(diǎn):成本低，可以提高整個(gè)磁盤(pán)的性能掌测。RAID 0沒(méi)有提供冗余或錯(cuò)誤修復(fù)能力内贮，速度快.
任何一個(gè)磁盤(pán)的損壞將損壞全部數(shù)據(jù)；磁盤(pán)利用率為100%汞斧。
RAID-1
mirroring（鏡像卷）贺归，需要磁盤(pán)兩塊以上
?原理:是把一個(gè)磁盤(pán)的數(shù)據(jù)鏡像到另一個(gè)磁盤(pán)上，也就是說(shuō)數(shù)據(jù)在寫(xiě)入一塊磁盤(pán)的同時(shí)断箫，會(huì)在另一塊閑置的磁盤(pán)上生成鏡像文件拂酣，(同步)
RAID 1 mirroring（鏡像卷），至少需要兩塊硬盤(pán)
磁盤(pán)利用率為50%仲义，即2塊100G的磁盤(pán)構(gòu)成RAID1只能提供100G的可用空間婶熬。如下圖
RAID-5
需要三塊或以上硬盤(pán)，可以提供熱備盤(pán)實(shí)現(xiàn)故障的恢復(fù)埃撵；只損壞一塊赵颅，沒(méi)有問(wèn)題。但如果同時(shí)損壞兩塊磁盤(pán)暂刘，則數(shù)據(jù)將都會(huì)損壞饺谬。 空間利用率： (n-1)/n 2/3 如下圖所示
奇偶校驗(yàn)信息的作用:
當(dāng)RAID5的一個(gè)磁盤(pán)數(shù)據(jù)發(fā)生損壞后，利用剩下的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的奇偶校驗(yàn)信息去恢復(fù)被損壞的數(shù)據(jù)谣拣。
擴(kuò)展：異或運(yùn)算
是用相對(duì)簡(jiǎn)單的異或邏輯運(yùn)算（相同為0募寨，相異為1）
嵌套R(shí)AID級(jí)別
RAID-10鏡像+條帶
RAID 10是將鏡像和條帶進(jìn)行兩級(jí)組合的RAID級(jí)別，第一級(jí)是RAID1鏡像對(duì)森缠，第二級(jí)為RAID 0拔鹰。比如我們有8塊盤(pán)，它是先兩兩做鏡像贵涵，形成了新的4塊盤(pán)列肢，然后對(duì)這4塊盤(pán)做RAID0恰画；當(dāng)RAID10有一個(gè)硬盤(pán)受損其余硬盤(pán)會(huì)繼續(xù)工作，這個(gè)時(shí)候受影響的硬盤(pán)只有2塊
?RAID硬盤(pán)失效處理
一般兩種處理方法：熱備和熱插拔
熱備：HotSpare
定義：當(dāng)冗余的RAID組中某個(gè)硬盤(pán)失效時(shí)瓷马，在不干擾當(dāng)前RAID系統(tǒng)的正常使用的情況下拴还，用RAID系統(tǒng)中另外一個(gè)正常的備用硬盤(pán)自動(dòng)頂替失效硬盤(pán)，及時(shí)保證RAID系統(tǒng)的冗余性
全局式：備用硬盤(pán)為系統(tǒng)中所有的冗余RAID組共享
專(zhuān)用式：備用硬盤(pán)為系統(tǒng)中某一組冗余RAID組專(zhuān)用
如下圖所示：是一個(gè)全局熱備的示例欧聘，該熱備盤(pán)由系統(tǒng)中兩個(gè)RAID組共享自沧，可自動(dòng)頂替任何一個(gè)RAID中的一個(gè)失效硬盤(pán)
熱插拔：HotSwap
定義：在不影響系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，用正常的物理硬盤(pán)替換RAID系統(tǒng)中失效硬盤(pán)树瞭。
???????????????? RAID-0-1-5-10搭建及使用-刪除RAID及注意事項(xiàng)
RAID的實(shí)現(xiàn)方式
?面試題：我們做硬件RAID拇厢，是在裝系統(tǒng)前還是之后？
?答：先做陣列才裝系統(tǒng) 晒喷，一般服務(wù)器啟動(dòng)時(shí)孝偎，有顯示進(jìn)入配置Riad的提示。 硬RAID：需要RAID卡凉敲，我們的磁盤(pán)是接在RAID卡的衣盾，由它統(tǒng)一管理和控制。數(shù)據(jù)也由它來(lái)進(jìn)行分配和維護(hù)爷抓；它有自己的cpu势决，處理速度快 軟RAID：通過(guò)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
Linux內(nèi)核中有一個(gè)md(multiple devices)模塊在底層管理RAID設(shè)備，它會(huì)在應(yīng)用層給我們提供一個(gè)應(yīng)用程序的工具mdadm 蓝撇，mdadm是linux下用于創(chuàng)建和管理軟件RAID的命令果复。
-C或--creat???????????? 建立一個(gè)新陣列???????????????
-r???????????????????????? 移除設(shè)備
-A???????????????????????????? 激活磁盤(pán)陣列????????????????????
-l 或--level=???????????? ?設(shè)定磁盤(pán)陣列的級(jí)別?
-D或--detail????????????? 打印陣列設(shè)備的詳細(xì)信息??
-n或--raid-devices=???????????指定陣列成員（分區(qū)/磁盤(pán)）的數(shù)量
-s或--scan???????????????掃描配置文件或/proc/mdstat得到陣列缺失信息
-x或--spare-devicds=????????指定陣列中備用盤(pán)的數(shù)量?????????????
-f???????????????????????????? ?將設(shè)備狀態(tài)定為故障
-c或--chunk=????????? 設(shè)定陣列的塊chunk塊大小 ，單位為KB????
-a或--add????????????????添加設(shè)備到陣列
-G或--grow???????????? 改變陣列大小或形態(tài)
-v --verbose???????????? 顯示詳細(xì)信息
-S??????????????????????????? 停止陣列 mdadm命令常見(jiàn)參數(shù)解釋?zhuān)?/p>
互動(dòng)： raid5需要3塊硬盤(pán)渤昌。 那么使用4塊硬盤(pán)虽抄，可以做raid5嗎？
可以的
互動(dòng)：磁盤(pán)達(dá)到sdz以后独柑，名字應(yīng)該如何排迈窟？ sdaa 、 sdab 忌栅。车酣。。
實(shí)驗(yàn)環(huán)境：
?raid0????????????????? sdb索绪、sdc
raid1?????????????????? sdd湖员、sde、??????????????? ??sdf?
raid5???????????????? ?sdg者春、sdh破衔、sdi??????????????? sdj
raid10?????????????? 分區(qū)：sdk1,sdk2,sdk3.sdk4
注：工作中正常做raid全部是使用獨(dú)立的磁盤(pán)來(lái)做的。為了節(jié)約資源钱烟，raid10以一塊磁盤(pán)上多個(gè)分區(qū)來(lái)代替多個(gè)獨(dú)立的磁盤(pán)做raid，但是這樣做出來(lái)的raid沒(méi)有備份數(shù)據(jù)的作用，因?yàn)橐粔K磁盤(pán)壞了拴袭，這個(gè)磁盤(pán)上所做的raid也就都?jí)牧恕?/p>
實(shí)戰(zhàn)創(chuàng)建RAID0 實(shí)驗(yàn)環(huán)境：
raid0??????????? sdb读第、sdc
查看磁盤(pán)：
[root@localhost ~]# ls/dev/sd*
1、創(chuàng)建raid0
[root@localhost ~]# mdadm -C -v /dev/md0 -l 0 -n 2 /dev/sdb /dev/sdc
2拥刻、 查看陣列信息
[root@localhost ~]# mdadm -Ds
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md0
注意：Chunk Size : 512K #chunk是raid中最小的存儲(chǔ)單位
?[root@localhost ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf????????????? #生成配置文件
3怜瞒、 對(duì)創(chuàng)建的RAID0進(jìn)行文件系統(tǒng)創(chuàng)建并掛載
[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/md0?????????????????????? ?# 格式化
[root@localhost ~]# mkdir /raid0
[root@localhost ~]# mount ?/dev/md0 ?/raid0/
[root@localhost ~]# df -Th /raid0/
[root@localhost ~]#echo 324 > /raid0/a.txt
4、 開(kāi)機(jī)自動(dòng)掛載
[root@localhost ~]# blkid /dev/md0
[root@localhost ~]# echo "UUID=60a382fc-d08a-46c6-b2e1-c78fbe71f230 /raid0 xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
查看：
?[root@localhost ~]# umount /raid0/
[root@localhost ~]# df -h
[root@localhost ~]# mount -a
[root@localhost ~]# df -h
創(chuàng)建RAID1
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：
?raid1????????????????? sdd般哼、sde吴汪、????????????? sdf
1）創(chuàng)建RAID1???????? 2）添加1個(gè)熱備盤(pán)????
3）模擬磁盤(pán)故障，自動(dòng)頂替故障盤(pán)??????????????? 4）從raid1中移出故障盤(pán)
[root@localhost ~]# mdadm -C -v /dev/md1 -l 1 -n 2 -x 1 /dev/sd[d,e,f]
查看 RAID 陣列信息：
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md1
將RADI信息保存到配置文件
[root@localhost ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf
在RAID設(shè)備上創(chuàng)建文件系統(tǒng)
[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/md1
[root@localhost ~]# mkdir /raid1
[root@localhost ~]# mount /dev/md1 /raid1/
準(zhǔn)備測(cè)試文件
[root@localhost ~]# cp /etc/passwd /raid1/
模擬損壞
下面模擬RAID1中數(shù)據(jù)盤(pán)/dev/sde出現(xiàn)故障蒸眠，觀察/dev/sdf備用盤(pán)能否自動(dòng)頂替故障盤(pán) [root@localhost ~]# mdadm /dev/md1 -f /dev/sde
查看一下陣列狀態(tài)信息
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md1
?2? ?8???? 128? ?1??????????? ?spare rebuilding /dev/sdi????????? ?#熱備盤(pán)已經(jīng)在同步數(shù)據(jù)
1????8?????112?? ?-?????? faulty /dev/sdh
更新配置文件
[root@localhost ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf
查看數(shù)據(jù)是否丟失
[root@xuegod63 ~]# ls /raid1/???????????????? #數(shù)據(jù)正常漾橙，沒(méi)有丟失?
重要的數(shù)據(jù)如：數(shù)據(jù)庫(kù) ； 系統(tǒng)盤(pán) （把系統(tǒng)安裝到raid1的md1設(shè)備上楞卡，可以對(duì)md1做分區(qū)）
移除損壞的設(shè)備：
[root@localhost ~]# mdadm -r /dev/md1 /dev/sde
查看信息：
[root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md1
添加一塊新熱備盤(pán)
[root@localhost ~]# mdadm -a /dev/md1 /dev/sde
查看一下陣列狀態(tài)信息
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md1
創(chuàng)建RAID5
實(shí)驗(yàn)環(huán)境：?
raid5???????? sdg霜运、sdh、sdi??????? sdj
1）創(chuàng)建RAID5, 添加1個(gè)熱備盤(pán)蒋腮，指定chunk大小為32K
-x或--spare-devicds=????????????????????? 指定陣列中備用盤(pán)的數(shù)量
-c或--chunk=???????????????????????????????????設(shè)定陣列的塊chunk塊大小 淘捡，單位為KB
2）停止陣列，重新激活陣列
3）使用熱備盤(pán)池摧，擴(kuò)展陣列容量焦除，從3個(gè)磁盤(pán)擴(kuò)展到4個(gè)
創(chuàng)建RAID-5
[root@localhost ~]# mdadm -C -v /dev/md5 -l 5 -n 3 -x 1 -c32 /dev/sd{g,h,i,j}
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md5
?#熱備盤(pán)
停止MD5陣列
[root@localhost ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf??????? #停止前，一定要先保存配置文件 [root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md5????? ?##停止前作彤，請(qǐng)確認(rèn)數(shù)據(jù)已經(jīng)同步完
Consistency Policy : resync??????????????????? ?#數(shù)據(jù)已經(jīng)同步完
[root@localhost ~]# mdadm -S /dev/md5?????????????????? ?#停止
激活MD5陣列
[root@localhost ~]# mdadm -As
擴(kuò)展RAID5磁盤(pán)陣列
將熱備盤(pán)增加到md5中踢京，使用md5中可以使用的磁盤(pán)數(shù)量為4塊
[root@localhost ~]# mdadm -G /dev/md5 -n 4 -c 32???? #-G或--grow 改變陣列大小或形態(tài)
查看：
[root@localhost ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf?????????????? ?#保存配置文件
備注：陣列只有在正常狀態(tài)下，才能擴(kuò)容宦棺，降級(jí)及重構(gòu)時(shí)不允許擴(kuò)容瓣距。對(duì)于raid5來(lái)說(shuō)，只能增加成員盤(pán)代咸，不能減少蹈丸。而對(duì)于raid1來(lái)說(shuō)，可以增加成員盤(pán)呐芥，也可以減少逻杖。
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md5???????????????? ?#查看狀態(tài) 。思瘟。荸百。
Array Size : 41910272 (39.97 GiB 42.92 GB)??? ?#發(fā)現(xiàn)新增加硬盤(pán)后空間沒(méi)有變大，為什么滨攻？ Used Dev Size : 20955136 (19.98 GiB 21.46 GB) 够话。蓝翰。。
Reshape Status : 3% complete???????????? #重塑狀態(tài)：3%完成 女嘲，等到100%畜份， 數(shù)據(jù)才同步完，同步完后會(huì)變成成：Consistency Policy : resync?????? ?#一致性策略：再同步欣尼，表示已經(jīng)同步完??
?等一會(huì)爆雹，等所有數(shù)據(jù)同步完成后，查看md5空間大秀倒摹：
Array Size : 62865408 (59.95 GiB 64.37 GB)??????
#空間已經(jīng)變大 Used Dev Size : 20955136 (19.98 GiB 21.46 GB)?
創(chuàng)建RAID10
實(shí)驗(yàn)環(huán)境： raid10??????????? ?分區(qū)：sdk1,sdk2,sdk3.sdk4
[root@xuegod63 ~]# fdisk /dev/sdk?????? ?#分4個(gè)主分區(qū)钙态，每個(gè)分區(qū)1G大小
分區(qū)完畢：
查看分區(qū)：
[root@localhost ~]# ls /dev/sdk*
[root@xuegod63 ~]# mdadm -C -v /dev/md10 -l 10 -n 4 /dev/sdk[1-4]
查看：
[root@localhost ~]# cat /proc/mdstat
刪除RAID所有信息及注意事項(xiàng)
[root@localhost ~]# df -h
[root@localhost ~]# umount /dev/md0 /raid0??????? #如果你已經(jīng)掛載raid，就先卸載菇晃。
[root@localhost ~]# mdadm -Ss?????????????????????????? #停止raid設(shè)備
[root@localhost ~]# rm -rf /etc/mdadm.conf???????? #刪除raid配置文件
[root@localhost ~]# mdadm --zero-superblock /dev/sdb????? #清除物理磁盤(pán)中的raid標(biāo)識(shí) [root@localhost ~]# mdadm --zero-superblock /dev/sdc????? #清除物理磁盤(pán)中的raid標(biāo)識(shí)
參數(shù)：--zero-superblock : erase the MD superblock from a device. #擦除設(shè)備中的MD超級(jí)塊
擴(kuò)展： 如果更換的RAID卡册倒，與原卡規(guī)格型號(hào)相同，則不會(huì)有什么問(wèn)題谋旦。若兩卡規(guī)格型號(hào)不同剩失，需要重新安裝新卡驅(qū)動(dòng)程序。這時(shí)就會(huì)有不確定的可能性册着，如驅(qū)動(dòng)程序差別不大時(shí)拴孤，RAID盤(pán)組合順序正常，硬盤(pán)原數(shù)據(jù)可正確讀寫(xiě)甲捏；若驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)差別較大演熟，則可能發(fā)生讀寫(xiě)錯(cuò)誤。 因此司顿，要盡量選購(gòu)與原卡規(guī)格相同的產(chǎn)品芒粹，以確保數(shù)據(jù)安全。
