各位粉絲朋友大家好，今天給大家分享下RAID磁碟陣列的原理與搭建，希望能夠給各位粉絲朋友帶來幫助，也希望各位粉絲朋友在學習的過程中能夠有所收穫。
磁碟陣列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID），有「獨立磁碟構成的具有冗餘能力的陣列」之意（其中一塊盤壞了，數據不丟失）。 磁碟陣列是由很多價格較便宜的磁碟，以硬體（RAID卡）或軟體（MDADM）形式組合成一個容量巨大的磁碟組，利用多個磁碟組合在一起，提升整個磁碟系統效能。利用這項技術，將數據切割成許多區段，分別存放在各個硬碟上。 磁碟陣列還能利用同位檢查（Parity Check）的觀念，在陣列中任意一個硬碟故障時，仍可讀出數據，在數據重構時，將數據經計算後重新置入新硬碟中（也就是壞了一塊盤，拔掉，插入新盤，數據還能恢復到新盤，利用奇偶校驗）
註：RAID可以預防數據丟失，但是它並不能完全保證你的數據不會丟失，所以大家使用RAID的同時還是注意備份重要的數據
RAID的創建有兩種方式：軟RAID（通過作業系統軟體來實現）和硬RAID（使用硬體陣列卡）；在企業中用的最多的是：raid1、raid5和raid10。不過隨著雲的高速發展，阿里雲，騰訊雲等供應商一般可以把硬體問題解決掉。（你在用雲的時候，會關注供應商底層是用什麼raid類型嗎）
RAID幾種常見的類型
RAID類型
最低磁碟個數
空間利用率
各自的優缺點
級 別
說 明
RAID0
條帶卷
2+
100%
讀寫速度快，不容錯
RAID1
鏡像卷
2
50%
寫速度一般,讀速度提升，容錯
RAID5
帶奇偶校驗的條帶卷
3+
(n-1)/n
讀寫速度快，容錯，允許壞一塊盤
RAID6
帶奇偶校驗的條帶集，雙校驗
4+
(n-2)/n
讀寫快，容錯，允許壞兩塊盤
RAID10
RAID1的安全+RAID0的高速
4
50%
讀寫速度快，容錯
RAID50
RAID5的安全+RAID0的高速
6
(n-2)/n
讀寫速度快，容錯
RAID基本思想：把好幾塊硬碟通過一定組合方式把它組合起來，成為一個新的硬碟陣列組，從而使它能夠達到高性能硬碟的要求
RAID有三個關鍵技術：
鏡像：提供了數據的安全性；
chunk條帶（塊大小也可以說是條帶的粒度），它的存在的就是為了提高I/O，提供了數據並發性
數據的校驗：保證了數據的可靠性
Raid相對於單個磁碟優點：
RAID-0的工作原理
條帶 （strping），也是我們最早出現的RAID模式
需磁碟數量:2塊以上(大小最好相同)，是組建磁碟陣列中最簡單的一種形式，只需要2塊以上的硬碟即可.
特點:成本低，可以提高整個磁碟的性能和吞吐量。RAID 0沒有提供冗餘或錯誤修復能力，速度快.
任何一個磁碟的損壞將損壞全部數據；磁碟利用率為100%。
RAID-1
mirroring（鏡像卷），需要磁碟兩塊以上
原理:是把一個磁碟的數據鏡像到另一個磁碟上，也就是說數據在寫入一塊磁碟的同時，會在另一塊閒置的磁碟上生成鏡像文件，(同步)
RAID 1 mirroring（鏡像卷），至少需要兩塊硬碟，raid大小等於兩個raid分區中最小的容量（最好將分區大小分為一樣），數據有冗餘，在存儲時同時寫入兩塊硬碟，實現了數據備份；
磁碟利用率為50%，即2塊100G的磁碟構成RAID1隻能提供100G的可用空間。如下圖
RAID-5
需要三塊或以上硬碟，可以提供熱備盤實現故障的恢復；只損壞一塊，沒有問題。但如果同時損壞兩塊磁碟，則數據將都會損壞。 空間利用率： (n-1)/n 2/3 如下圖所示
奇偶校驗信息的作用:
當RAID5的一個磁碟數據發生損壞後，利用剩下的數據和相應的奇偶校驗信息去恢復被損壞的數據。
擴展：異或運算
是用相對簡單的異或邏輯運算（相同為0，相異為1）
嵌套RAID級別RAID-10鏡像+條帶
RAID 10是將鏡像和條帶進行兩級組合的RAID級別，第一級是RAID1鏡像對，第二級為RAID 0。比如我們有8塊盤，它是先兩兩做鏡像，形成了新的4塊盤，然後對這4塊盤做RAID0；當RAID10有一個硬碟受損其餘硬碟會繼續工作，這個時候受影響的硬碟只有2塊。
幾個方案對比下來， RAID5是最適合的，如下圖：
RAID硬碟失效處理
一般兩種處理方法：熱備和熱插拔
熱備：HotSpare
定義：當冗餘的RAID組中某個硬碟失效時，在不幹擾當前RAID系統的正常使用的情況下，用RAID系統中另外一個正常的備用硬碟自動頂替失效硬碟，及時保證RAID系統的冗餘性（就像汽車上的備胎）
全局式：備用硬碟為系統中所有的冗餘RAID組共享 （多個汽車一個備胎）
專用式：備用硬碟為系統中某一組冗餘RAID組專用 （一個汽車一個備胎）
如下圖所示：是一個全局熱備的示例，該熱備盤由系統中兩個RAID組共享，可自動頂替任何一個RAID中的一個失效硬碟
熱插拔：HotSwap
定義：在不影響系統正常運轉的情況下，用正常的物理硬碟替換RAID系統中失效硬碟。（燈變紅了，有硬碟失效了，直接拔掉，插上一塊新的，伺服器要支持熱插拔HotSwap）
RAID的實現方式
互動：我們做硬體RAID，是在裝系統前還是之後？
答：先做陣列才裝系統 ，一般伺服器啟動時，有顯示進入配置Riad的提示，比如：按下CTRL+L/H/M進入配置raid界面
硬RAID：需要RAID卡，我們的磁碟是接在RAID卡的，由它統一管理和控制。數據也由它來進行分配和維護；它有自己的cpu，處理速度快
連結：https://pan.baidu.com/s/1AFY9Yb5Ic0Rt91FVxB3ChA 提取碼：wo3m 無聲視頻
RAID：通過作業系統實現
Linux內核中有一個md(multiple devices)模塊在底層管理RAID設備，它會在應用層給我們提供一個應用程式的工具mdadm ，mdadm是linux下用於創建和管理軟體RAID的命令。
mdadm命令常見參數解釋：
-C或--creat
建立一個新陣列
-r
移除設備
-A
激活磁碟陣列
-l 或--level=
設定磁碟陣列的級別
-D或--detail
列印陣列設備的詳細信息
-n或--raid-devices=
指定陣列成員（分區/磁碟）的數量
-s或--scan
掃描配置文件或/proc/mdstat得到陣列缺失信息
-x或--spare-devicds=
指定陣列中備用盤的數量
-f
將設備狀態定為故障
-c或--chunk=
設定陣列的塊chunk塊大小 ，單位為KB
-a或--add
添加設備到陣列
-G或--grow
改變陣列大小或形態
-v
--verbose 顯示詳細信息
-S
停止陣列
互動： raid5需要3塊硬碟。 那麼使用4塊硬碟，可以做raid5嗎？
可以的
實驗環境：新添加11塊硬碟，每塊磁碟的作用如下：
互動：磁碟達到sdz以後，名字應該如何排？
sdaa 、 sdab 。。。
實驗環境：
raid種類 磁碟 熱備盤
raid0 sdb、sdc
raid1 sdd、sde sdf
raid5 sdg、sdh、sdi sdj
raid10 分區：sdk1、sdk2、sdk3、sdk4
註：工作作中正常做raid全部是使用獨立的磁碟來做的。為了節約資源，raid10以一塊磁碟上多個分區來代替多個獨立的磁碟做raid，但是這樣做出來的raid沒有備份數據的作用，因為一塊磁碟壞了，這個磁碟上所做的raid也就都壞了。
創建RAID0實驗環境：
raid種類 磁碟 熱備盤
raid0 sdb、sdc
1.創建raid0
[root@xuegod63 ~]#yum -y install mdadm
[root@xuegod63 ~]# mdadm -C -v /dev/md0 -l 0 -n 2 /dev/sdb /dev/sdc
-C 創建 -v 詳細信息 -l陣列級別 -n 陣列成員數量
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.
[root@xuegod63 ~]# mdadm -Ds
-D 列印陣列設備詳細信息 s得到陣列缺失信息
2. 查看陣列信息
[root@xuegod63 ~]# mdadm -Ds
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 name=xuegod63.cn:0 UUID=cadf4f55:226ef97d:565eaba5:3a3c7da4
[root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
Version : 1.2
Creation Time : Thu May 17 15:59:16 2018
Raid Level : raid0
Array Size : 41910272 (39.97 GiB 42.92 GB)
39.97按照1024計算，42.92按照1000計算
Raid Devices : 2
Total Devices : 2
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Thu May 17 15:59:16 2018
State : clean
Active Devices : 2
Working Devices : 2
Failed Devices : 0
Spare Devices : 0
Chunk Size : 512K #chunk是raid中最小的存儲單位
Consistency Policy : none
Name : xuegod63.cn:0 (local to host xuegod63.cn)
UUID : cadf4f55:226ef97d:565eaba5:3a3c7da4
Events : 0
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 16 0 active sync /dev/sdb
1 8 32 1 active sync /dev/sdc
active sync：動態同步
[root@xuegod63 ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf #保存配置信息
[root@xuegod63 ~]# cat /proc/mdstat #從內存中查看，重啟後，信息丟失，所以要保存
3. 對創建的RAID0進行文件系統創建並掛載
[root@xuegod63 ~]# mkfs.xfs /dev/md0
[root@xuegod63 ~]# mkdir /raid0
[root@xuegod63 ~]# mount /dev/md0 /raid0/
[root@xuegod63 ~]# df -Th /raid0/
文件系統 類型 容量 已用 可用 已用% 掛載點
/dev/md0 xfs 40G 33M 40G 1% /raid0
[root@xuegod63 ~]# echo 324 > /raid0/a.txt
4. 開機自動掛載
[root@xuegod63 ~]# blkid /dev/md0
/dev/md0: UUID="3bf9c260-dc7b-4e37-a865-a8caa21ddf2c" TYPE="xfs"
[root@xuegod63 ~]# echo "UUID=5bba0862-c4a2-44ad-a78f-367f387ad001 /raid0 xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
創建RAID1實驗內容如下：
raid種類 磁碟 熱備盤
raid1 sdd、sde sdf
1）創建RAID1
2）添加1個熱備盤
3）模擬磁碟故障，自動頂替故障盤
4）從raid1中移出故障盤
[root@xuegod63 ~]# mdadm -C -v /dev/md1 -l 1 -n 2 -x 1 /dev/sd[d,e,f]
-C 創建 -v 詳細信息 -l陣列級別 -n 陣列成員數量 -x陣列備用盤數量
將RADI信息保存到配置文件
[root@xuegod63 ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf
查看 RAID 陣列信息：
[root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md1
Raid Level : raid1
Array Size : 20955136 (19.98 GiB 21.46 GB)
。。。
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 48 0 active sync /dev/sdd
1 8 64 1 active sync /dev/sde
2 8 80 - spare /dev/sdf
spare：備用
在RAID設備上創建文件系統
[root@xuegod63 ~]# mkfs.xfs /dev/md1
[root@xuegod63 ~]# mkdir /raid1
[root@xuegod63 ~]# mount /dev/md1 /raid1/
準備測試文件
[root@xuegod63 ~]# cp /etc/passwd /raid1/
#模擬損壞
下面模擬RAID1中數據盤/dev/sde出現故障，觀察/dev/sdf備用盤能否自動頂替故障盤
先確定已經同步成功
[root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md1
Consistency Policy : resync
[root@xuegod63 ~]# mdadm /dev/md1 -f /dev/sde
-f 將設備狀態設為故障
查看一下陣列狀態信息
[root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md1
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 48 0 active sync /dev/sdd
2 8 80 1 spare rebuilding /dev/sdf
1 8 64 - faulty /dev/sde
spare rebuilding 熱備重建中，也就是 sdd會把自己的數據同步到sdf
rebuild Status : 13% complete 同步狀態 （此時md1中的文件依然正常使用，因為sdd在工作）
faulty 錯誤
更新配置文件
[root@xuegod63 ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf
-D 列印陣列設備詳細信息 s得到陣列缺失信息 v
查看數據是否丟失
[root@xuegod63 ~]# ls /raid1/ #數據正常，沒有丟失
重要的數據如：資料庫 ； 系統盤 （把系統安裝到raid1的md1設備上，然後對md1做分區）
移除損壞的設備：
[root@xuegod63 ~]# mdadm -r /dev/md1 /dev/sde #-r 移除設備
mdadm: hot removed /dev/sde from /dev/md1
查看信息：
[root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md1
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 96 0 active sync /dev/sdd
2 8 128 1 active sync /dev/sdf
#已經沒有熱備盤了,添加一塊新熱備盤。
[root@xuegod63 ~]# mdadm -a /dev/md1 /dev/sde #-a 添加設備到陣列
mdadm: added /dev/sde
創建RAID5實驗環境：
raid 種類 磁碟 熱備盤
raid5 sdg、sdh、sdi sdj
1）創建RAID5, 添加1個熱備盤，指定chunk大小為32K
-x 指定陣列中備用盤的數量
-c或--chunk= 設定陣列的塊chunk塊大小 ，單位為KB （普通文件就默認就可以，如果存儲大文件就調大些，如果存儲小文件就調小些，這裡chunk就類似簇，塊一樣的概念，是陣列的最小存儲單位）
2）停止陣列，重新激活陣列
3）使用熱備盤，擴展陣列容量，從3個磁碟擴展到4個
(1) 創建RAID-5
[root@xuegod63 ~]# mdadm -C -v /dev/md5 -l 5 -n 3 -x 1 -c 32 /dev/sd{g,h,i,j}
[root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md5
/dev/md5:
Version : 1.2
Creation Time : Thu May 17 18:54:20 2018
Raid Level : raid5
Array Size : 41910272 (39.97 GiB 42.92 GB)
Used Dev Size : 20955136 (19.98 GiB 21.46 GB)
Raid Devices : 3
Total Devices : 4
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Thu May 17 18:54:31 2018
State : clean, degraded, recovering
Active Devices : 2
Working Devices : 4
Failed Devices : 0
Spare Devices : 2
Layout : left-symmetric
Chunk Size : 32K
Consistency Policy : resync
Rebuild Status : 7% complete #同步狀態，同步完，此行消失。
Name : xuegod63.cn:5 (local to host xuegod63.cn)
UUID : fa685cea:38778d6a:0eb2c670:07ec5797
Events : 2
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 96 0 active sync /dev/sdg
1 8 112 1 active sync /dev/sdh
4 8 128 2 spare rebuilding /dev/sdi
3 8 144 - spare /dev/sdj #熱備盤
(2) 擴展RAID5磁碟陣列
將熱備盤增加到md5中，使用md5中可以使用的磁碟數量為4塊
[root@xuegod63 /]# mdadm -G /dev/md5 -n 4 -c 32
-G或--grow 改變陣列大小或形態
[root@xuegod63 ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf #保存配置文件
備註：陣列只有在正常狀態下，才能擴容，降級及重構時不允許擴容。對於raid5來說，只能增加成員盤，不能減少。而對於raid1來說，可以增加成員盤，也可以減少。
[root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md5 #查看狀態
。。。
Array Size : 41910272 (39.97 GiB 42.92 GB)
#發現新增加硬碟後空間沒有變大，為什麼？
Used Dev Size : 20955136 (19.98 GiB 21.46 GB)
。。。
Reshape Status : 3% complete
#重塑狀態：3%完成 ，等到100%， 數據才同步完，同步完後會變成成：Consistency Policy : resync #一致性策略：再同步，表示已經同步完
。。。
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 96 0 active sync /dev/sdg
1 8 112 1 active sync /dev/sdh
4 8 128 2 active sync /dev/sdi
3 8 144 3 active sync /dev/sdj
等一會，等所有數據同步完成後，查看md5空間大小：
Array Size : 62865408 (59.95 GiB 64.37 GB) #空間已經變大
Used Dev Size : 20955136 (19.98 GiB 21.46 GB)
(3) 停止MD5陣列
[root@xuegod63 ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf #停止前，一定要先保存配置文件
[root@xuegod63 ~]# mdadm -D /dev/md5 ##停止前，請確認數據已經同步完（同步不完成，有時會無法激活）
Consistency Policy : resync #數據已經同步完
[root@xuegod63 ~]# mdadm -S /dev/md5 #-S 停止陣列
mdadm: stopped /dev/md5
(4) 激活MD5陣列
[root@xuegod63 ~]# mdadm -As #-A 激活磁碟陣列 s掃描配置文件得到陣列信息
mdadm: /dev/md5 has been started with 3 drives and 1 spare.
創建RAID10實驗環境：
raid10 分區：sdk1,sdk2,sdk3.sdk4
[root@xuegod63 ~]# fdisk /dev/sdk #分4個主分區，每個分區1G大小
[root@xuegod63 ~]# ls /dev/sdk*
[root@xuegod63 ~]# mdadm -C -v /dev/md10 -l 10 -n 4 /dev/sdk[1-4]
[root@xuegod63 ~]# cat /proc/mdstat
刪除RAID所有信息及注意事項[root@xuegod63 ~]# umount /dev/md0 /raid0 #如果你已經掛載raid，就先卸載。
[root@xuegod63 ~]# mdadm -Ss #停止raid設備
[root@xuegod63 ~]# rm -rf /etc/mdadm.conf #刪除raid配置文件
[root@xuegod63 ~]# mdadm --zero-superblock /dev/sdb
#清除物理磁碟中的raid標識 ，MD超級塊
[root@xuegod63 ~]# mdadm --zero-superblock /dev/sdc
#清除物理磁碟中的raid標識 ，MD超級塊
mdadm: Unrecognised md component device #代表已經擦除掉MD超級塊，找不到raid標識的信息了，擦除MD超級快，執行兩次會報這個信息。
參數：--zero-superblock : #擦除設備中的MD超級塊
實戰：企業中硬體raid5的配置聯想（ThinkServer） RD650做Raid
聯想（ThinkServer） RD650（640升級）2U機架式 伺服器2.5『』盤位 2*E5-2609V4/雙電源 升級至32G內存3個300G硬碟
https://item.jd.com/10502926632.html?jd_pop=eef9047a-999c-421a-8f04-fd4678c9cd4c#crumb-wrap
操作步驟：
開機後，進入raid配置界面有提示，按ctrl +h進入raid配置界面：
連接伺服器以後，顯示以下界面,單擊start進入配置頁面：
單機Configuration Wizard （配置嚮導）進行配置：
單機Clear Configuration(清除配置)清除舊的配置：
清除以後，顯示如下圖，再次單機Configuration Wizard進行配置,：
單機new Configuration 進行新的配置：
進入如下頁面，單擊Manual Configuration（配置手冊）：
選擇左側兩塊磁碟，做個raid1，單機 Add To Array(加入陣列)：
此處我們把兩塊盤做raid1，單機Accept DG（接受磁碟組，DG為disk groups的縮寫）：
然後單機next，會進入如下頁面，單機Add to SPAN(縛住或扎牢的意思，理解為將兩塊盤捆綁到一起)，單機next：
進入如下頁面，可以選擇raid（我們做的而是raid1），然後單機Update Size，accept，直接next就可以：
後面全部選next或者yes，當碰到下面這步驟時，可以忽略，直接點back：
會回到之前的Configuration Wizard配置嚮導頁面, 後面選擇add Configuration(添加配置)，後面做raid5的10塊盤操作步驟和之前相同。最後配置完成的結果如下：
互動：為什麼先把兩塊磁碟做raid1，然後把後面的磁碟都做成raid5
raid1是鏡像卷，安裝系統用，一塊壞了，不影響系統運行。raid5存數據
如果伺服器主板不支持硬raid ， 可以用raid卡
擴展：常見raid卡：
戴爾（DELL） 伺服器RAID陣列卡 H730P 大卡 2G緩存+後備電池保障數據讀寫不受斷電影響
今天就先給大家分享到這裡，在日常工作或者學習的過程中如果有Linux方面的問題，可以掃描下方二維碼，老師一對一給你解答，還有20G的Linux學習資料送給你哦！