RAID

RAID

Redundant Arrays of Inexpensive（ Independent） Disks
多个磁盘合成一个“阵列”来提供更好的性能、冗余，或 者两者都提供

RAID功能

提高IO能力：

    磁盘并行读写 

提高耐用性；

   磁盘冗余来实现

级别：多块磁盘组织在一起的工作方式有所不同

RAID实现的方式

外接式磁盘阵列：通过扩展卡提供适配能力
内接式RAID：主板集成RAID控制器（安装OS前在BIOS里配置）
软件RAID：通过OS实现

RAID级别

RAID-0:

条带卷，strip
读、写性能提升；
可用空间：N*min(S1,S2,...)
无容错能力
最少磁盘数：2, 2

RAID-1:

镜像卷，mirror
读性能提升、写性能略有下降；
可用空间：1*min(S1,S2,...) 有冗余能力
最少磁盘数：2, 2N

RAID-4:

多块数据盘异或运算值，存于专用校验盘

RAID-5:

读、写性能提升
可用空间：(N-1)*min(S1,S2,...)
有容错能力：允许最多1块磁盘损坏 最少磁盘数：3, 3+

RAID-6:

读、写性能提升
可用空间：(N-2)*min(S1,S2,...)
有容错能力：允许最多2块磁盘损坏 最少磁盘数：4, 4+

RAID-10:

读、写性能提升
可用空间：N*min(S1,S2,...)/2
有容错能力：每组镜像最多只能坏一块 最少磁盘数:4,4+

RAID-01、RAID-50

RAID7：

可以理解为一个独立存储计算机，自身带有操作系统和管理工具，可以独立运行，理论上性能最高的RAID模式

JBOD：Just a Bunch Of Disks

功能：将多块磁盘的空间合并一个大的连续空间使用 
可用空间：sum(S1,S2,...)

常用级别：RAID-0, RAID-1, RAID-5, RAID-10, RAID-50, JBOD

软件RAID

mdadm：为软RAID提供管理界面
为空余磁盘添加冗余
结合内核中的md(multi devices)
RAID设备可命名为/dev/md0、/dev/md1、/dev/md2、 /dev/md3等

软件RAID的实现

mdadm：模式化的工具
命令的语法格式：mdadm [mode] <raiddevice> [options] <component-devices>
支持的RAID级别：LINEAR, RAID0, RAID1, RAID4, RAID5, RAID6, RAID10

[made]模式：

创建：-C
装配: -A
监控: -F
管理：-f, -r, -a

<raiddevice>: /dev/md#
<component-devices>: 任意块设备

-C: 创建模式

-n #: 使用#个块设备来创建此RAID
-l #：指明要创建的RAID的级别
-a {yes|no}：自动创建目标RAID设备的设备文件
-c CHUNK_SIZE: 指明块大小
-x #: 指明空闲盘的个数

-D：显示raid的详细信息；

mdadm -D /dev/md#

管理模式：

-f: 标记指定磁盘为损坏 
-a: 添加磁盘
-r: 移除磁盘

观察md的状态：

cat /proc/mdstat

软件RAID配置示例

使用mdadm创建并定义RAID设备:
#mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sdb1
/dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1
用文件系统对每个RAID设备进行格式化:
#mke2fs -j /dev/md0
测试RAID设备
使用mdadm检查RAID设备的状况:
#mdadm --detail|D /dev/md0
增加新的成员：
#mdadm –G /dev/md0 –n4 -a /dev/sdf1

软件RAID测试和修复

模拟磁盘故障：
mdadm /dev/md0 -f /dev/sda1
移除磁盘：
mdadm /dev/md0 –r /dev/sda1
从软件RAID磁盘修复磁盘故障
• 替换出故障的磁盘然后开机
• 在备用驱动器上重建分区
• mdadm /dev/md0 -a /dev/sda1
mdadm、/proc/mdstat及系统日志信息

软件RAID管理

生成配置文件：mdadm –D –s >> /etc/mdadm.conf
停止设备：mdadm –S /dev/md0
激活设备：mdadm –A –s /dev/md0 激活
强制启动：mdadm –R /dev/md0
删除raid信息：mdadm --zero-superblock /dev/sdb1

实验：创建RAID5

实验环境

在centos7.3上，添加四块硬盘，四块硬盘分别提供10G的空间来创建可用空间为20G的RAID5设备（三块活动空间，一块备用空间），文件系统为ext4，开机自动挂载/mnt/md0目录

实验步骤：

1、添加四块硬盘（b,c,d,e），四块硬盘上分别划分一个10G的分区,配置如下图

参照/dev/sdb分别配置/dev/sdc,/dev/sdd,/dev/sde

2、配置RAID5
mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x1 /dev/sd{b1,c1,d1,e1}

3、查看raid状态
mdadm -D /dev/md0

cat /proc/mdstat

4、生成raid配置文件
mdadm -Ds /dev/md0 > /etc/mdadm.conf

5、创建文件系统
mkfs.ext4 /dev/md0

6、建立挂载
mkdir /mnt/md0

mount /dev/md0 /mnt/md0

7、编写/etc/fstab
vim /etc/fstab
UUID
用VIM编辑文件/etc/fstab,添加如上图内容
实验结果测试：
写速度：
dd if=/dev/zero of=/mnt/md0/c bs=1M count=1024
dd if=/dev/zero of=c bs=1M count=1024
读速度：
dd if=/mnt/md0/c of=/dev/zero bs=1M count=1024
dd if=c of=/dev/zero bs=1M count=1024

由上可见使用RAID5的读写速度明显提升

实验收尾工作

删除RAID设备
1、取消挂载
umount /dev/md0
2、停止RAID设备
mdadm -S /dev/md0
3、删除配置文件
rm /etc/mdadm.conf
4、VIM编辑/etc/fstab去掉mdadm配置选项
5、清除RAID设备上的RAID元数据
mdadm --zero-superblock /dev/sdb1
mdadm --zero-superblock /dev/sdc1
mdadm --zero-superblock /dev/sdd1
mdadm --zero-superblock /dev/sde1
6、重启检测系统中是否还存在RAID相关数据，若还存在，以上步骤再执行一遍