獨立冗余磁盤陣列，也就是大家常說的RAID，英文全稱是：Redundant Array of Independent Disks，使用該技術(shù)，可以大幅提高硬盤設(shè)備的 IO 讀寫速度，還存在數(shù)種數(shù)據(jù)冗余備份機(jī)制提供用戶選擇，能夠降低用戶數(shù)據(jù)盤損壞帶來的數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險。

RAID技術(shù)通過把多個硬盤設(shè)備組合成一個容量更大、安全性更好的磁盤陣列，并把數(shù)據(jù)切割成多個區(qū)段后分別存放在各個不同的物理硬盤設(shè)備上，然后利用分散讀寫技術(shù)來提升磁盤陣列整體的性能，同時把多個重要數(shù)據(jù)的副本同步到不同的物理硬盤設(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)把多塊物理硬盤設(shè)備（至少兩塊）通過硬件或軟件的方式串聯(lián)在一起，組成一個大的卷組，并將數(shù)據(jù)依次寫入各個物理硬盤中。這樣一來，在最理想的狀態(tài)下，硬盤設(shè)備的讀寫性能會提升數(shù)倍，但是若任意一塊硬盤發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都受到破
壞。通俗來說，RAID 0 技術(shù)能夠有效地提升硬盤數(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)被分別寫入到不同的硬盤設(shè)備中，兩塊硬盤會分別保存數(shù)據(jù)資料，最終實現(xiàn)提升讀取、寫入速度的效果。

• 最少需要的硬盤數(shù)：2

• 優(yōu)點：更快的數(shù)據(jù)訪問。

• 缺點：沒有硬盤冗余，所以數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險會增加。未針對不同容量大小的硬盤進(jìn)行優(yōu)化。

2、RAID1

RAID1模式的磁盤陣列的模式就是“N+1”，無論有多少個磁盤，它只用一個存儲數(shù)據(jù)，其它每個磁盤都是它的鏡像，舉個例子：有兩個磁盤，那磁盤利用率就是50%，有N個磁盤，那磁盤利用率就是1/N。

這個模式是最沒用的模式了，因為太浪費空間了，基本也沒人用，除非是小型文件存儲，而且對空間大小沒有什么要求，但是對安全性有比較高的要求，那這時候就可以用到這個。相對于RAID0模式來說，它寫入速度要稍微慢一些，但是讀取速度要更快。

• 最少需要的硬盤數(shù)：2

• 優(yōu)點：N 個硬盤冗余。

• 缺點：存儲池可用空間被限制為一個硬盤的容量。未針對不同容量大小的硬盤進(jìn)行優(yōu)化。

3、RAID5

RAID5 技術(shù)是把硬盤設(shè)備的數(shù)據(jù)奇偶校驗信息保存到其他硬盤設(shè)備中。RAID 5 磁盤陣列中數(shù)據(jù)的奇偶校驗信息并不是單獨保存到某一塊硬盤設(shè)備中，而是存儲到除自身以外的其他每一塊硬盤設(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其它幾塊設(shè)備重建丟失的這塊硬盤數(shù)據(jù)。

好吧，以上說法太迷糊，那到底RAID5是如何實現(xiàn)一塊硬盤的數(shù)據(jù)冗余，并在一塊硬盤損壞以后實現(xiàn)數(shù)據(jù)重建的呢？

首先，復(fù)習(xí)一下異或運算：

0是偶數(shù)，1是基數(shù)，它們的異或結(jié)果就是奇偶校驗和。我們把上表中的A和B分別看做一個硬盤，0和1表示硬盤中存儲的數(shù)據(jù)，結(jié)果也看做一個硬盤，也就是說，把A和B中的存儲數(shù)據(jù)做了異或運算以后，放到第三個硬盤中；假如還有硬盤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，因為根據(jù)校驗和存放的位置不一樣，它會是不同的RAID模式：如果將所有的校驗和都放到一個硬盤中，那這個RAID模式就是RAID3；如果將校驗和分塊存儲到每個硬盤中，那就是RAID5了，可以說RAID5是RAID3的升級版。因為如果校驗和都放到一個硬盤中，那只要存一條數(shù)據(jù)，就都要寫一次校驗和到校驗和盤，那這個專門存放校驗和的硬盤肯定容易壞。

在上圖中，Parity就是校驗和塊，每個磁盤都有其余所有磁盤對應(yīng)塊計算之后的校驗和，這樣就不怕任何一塊磁盤壞掉了，如果有一塊硬盤壞掉，只需要把所有其它盤對應(yīng)塊的數(shù)據(jù)做一次校驗和，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，而且3塊硬盤的容量要一樣。

• 需要的硬盤數(shù)：3

• 優(yōu)點：1 個硬盤的容錯機(jī)制并將存儲空間配置優(yōu)化。

• 缺點：未針對不同容量大小的硬盤進(jìn)行優(yōu)化。

• 所有的校驗和塊加起來的大小正好是一塊硬盤的容量。

4、RAID10

首先，得說明，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“組合體”。如下圖所示

RAID10 技術(shù)需要至少 4 塊硬盤來組建，其中先分別兩兩制作成 RAID 1 磁盤陣列，以保證數(shù)據(jù)的安全性；然后再對兩個 RAID 1 磁盤陣列實施 RAID 0 技術(shù)，進(jìn)一步提高硬盤設(shè)備的讀寫速度。

這樣從理論上來講，只要壞的不是同一陣列中的所有硬盤，那么最多可以損壞 50%的硬盤設(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 的性能也超過了 RAID 5，因此當(dāng)前成為廣泛使用的一種存儲技術(shù)。

RAID 10 是先對信息進(jìn)行分割，然后再兩兩一組制作鏡像。也就是先將 RAID 1 作為最低級別的組合，然后再使用 RAID 0 技術(shù)將 RAID 1 磁盤陣列組合到一起，將它們視為“一整塊”硬盤。肯定會有人有疑問，是否可以先按照RAID0進(jìn)行制作磁盤陣列，再利用RAID1技術(shù)將兩個磁盤陣列組合起來呢？這其實就是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RAID1磁盤陣列也沒問題；但是RAID01本質(zhì)上是RAID1磁盤陣列，它的缺點也正是RAID1磁盤陣列的缺點，那就是無論再增加幾個RAID0磁盤陣列，也只是增加了幾個鏡像而已，并不能真正的使用到新增加的磁盤陣列的容量。

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

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

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”，語法格式為“mdadm 參數(shù) 硬盤名稱”。

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

一上來就創(chuàng)建RAID10，是不是難度有點高？其實不是，假設(shè)我們已經(jīng)有了/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd、/dev/sde 四個硬盤，大小都為20G，創(chuàng)建名稱為/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)建磁盤陣列并顯示過程

-n 4：該磁盤陣列有4個磁盤

-l 10：創(chuàng)建的磁盤陣列類型是RAID10

一條命令就創(chuàng)建好了RAID10，說真的，我還以為要手動創(chuàng)建若干個RAID1，然后將這些RAID1再用RAID0組合起來呢。

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

1.2 格式化磁盤陣列

創(chuàng)建完磁盤陣列完成后，需要將磁盤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 掛載磁盤陣列

可以先創(chuàng)建一個文件夾/raid，然后掛載/dev/md0

 mount /dev/md0 /raid

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

磁盤陣列中的四個磁盤下都有md0分區(qū)，而且都是都是raid10類型。

為了永久掛載，還要寫配置文件/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數(shù)量和raild類型即可，故不再贅述其它類型的磁盤陣列創(chuàng)建。

2、磁盤損壞和更換

在使用磁盤陣列的過程中，不可避免的，總有一天會有硬盤損壞，在RAID10磁盤陣列中，最多同時允許壞掉50%的硬盤，這個容錯率是相當(dāng)大了，那如果有一塊硬盤損壞了，如何更換這塊壞掉的硬盤呢？

先查詢下我們這個磁盤陣列的詳情

mdadm -D /dev/md0

可以看到md0磁盤陣列中有四塊硬盤。

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

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb

然后移除該硬盤

mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb

然后看下這個磁盤陣列當(dāng)前的狀態(tài)

可以看到磁盤陣列狀態(tài)多了個"degraded"，表示磁盤陣列降級了，這意味著 RAID 陣列中至少有一個磁盤故障或處于離線狀態(tài)，導(dǎo)致陣列無法以完全冗余的方式運行。因為我們移除了/dev/sdb硬盤，所以提示degraded狀態(tài)是正常的。

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

mdadm -D /dev/md0

然后看看當(dāng)前磁盤陣列的狀態(tài)

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

耐心等一會兒，再看看磁盤陣列的狀態(tài)，它就正常了。

3、使用備份盤實現(xiàn)熱恢復(fù)

上一節(jié)我們實現(xiàn)了硬盤損壞的時候手動移除壞掉的硬盤，然后換上了新硬盤，整個過程其實有兩個問題

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

2. 更換硬盤的過程都是手動，甚至要關(guān)機(jī)安裝新硬盤，整個過程有操作失誤的風(fēng)險

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

其實只需要初始化磁盤陣列的時候加上-x參數(shù)即可。

接下來用RAID5為例演示該功能。RAID5要求最少要3塊硬盤，所以我準(zhǔn)備了3塊硬盤+1塊備份盤一共四塊硬盤。下圖中的sdb、sdc、sdd、sde一共四塊。

接下來使用這四塊硬盤組raid5

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

各項參數(shù)之前有過說明，不再贅述，主要是加了-x 1這個參數(shù)，表示有一塊備份盤。

然后通過mdadm -D /dev/md0 查看組RAID詳情

可以看到正在初始化，等一會兒，等它初始化結(jié)束了再操作下一步

可以看到該RAID5磁盤陣列中有4個硬盤，但是只有3個是RAID的組成部分，還有一個Spare Device，也就是備份盤。

接下來進(jìn)行格式化和掛載

使用df -h /raid命令查看/raid目錄的磁盤占用情況

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

然后我們將一塊硬盤/dev/sdb標(biāo)記為已損壞，看看效果如何

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb

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

可以看到備份硬盤/dev/sde已經(jīng)自動頂上去并開始初始化了，再過一會兒，在查詢下md0磁盤陣列

可以看到/dev/sde已經(jīng)完全取代了壞掉的/dev/sdb硬盤，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，手動取消掛載

umount /dev/md0

4.2 停止磁盤陣列

mdadm -S /dev/md0

停止磁盤陣列之后，會發(fā)現(xiàn)/dev/md0設(shè)備已經(jīng)消失不見了。

接下來，系統(tǒng)關(guān)機(jī)，拔出硬盤即可。

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