版權聲明：本文為博主原創文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版權協議，轉載請附上原文出處鏈接和本聲明。 本文鏈接：https://blog.csdn.net/fsx2550553488/article/details/79819164

RAID
RAID：獨立磁盤冗余陣列（Redundant Arrays of Independent(最早是Inexpensive，后來改成Independent) Disks，RAID）

計算機核心部件：CPU，內存，IO設備

部分硬盤接口格式：

硬盤類型英文名稱傳輸速度接口類型

IDE	Integrated Drive Electronics	133Mbps	并行接口
SATA1	Serial Advanced Technology Attachment1.0	300Mbps	串行接口
SATA2		600Mbps	串行接口
SATA3		6Gbps	串行接口
USB3.0	Universal Serial Bus	480Mbps	串行接口
SCSI	small computer system interface	1Gbps	并行
SAS

驅動：將邏輯指令轉化為對應設備的控制指令的程序。

將cpu指令轉化為各設備可以理解的指令，在轉換處有一個控制設備，集成再主板上的叫控制器，獨立在主板外的叫適配器；本質上是同一種東西。即控制器(適配器)是連接主板和IO設備(外接IO設備，如磁盤、USB等)中間的橋梁，負責讓CPU和IO設備良好通信的介質。

RAID級別

RAID級別僅僅代表磁盤組織方式不同(應用不同場景需求)，沒有上下之分?？紤]因素：數據傳輸速度，完整性，可靠性，安全性等。

RAID0：條帶技術

所謂條帶技術，即RAID0，就是將一各數據分為很多片，通過控制器，存放在不同的磁盤設備上，這樣可以大大提高讀寫速度，緩解IO端口的讀寫瓶頸問題。但是帶來的問題：如果任意一個磁盤損壞，此文件就無法使用，這也大大降低了磁盤存儲的可靠性。

RAID1：磁盤鏡像技術

磁盤鏡像技術，即RAID1，就是在通過控制器向磁盤存儲數據時，將一份數據分別存放在不同的磁盤上，每個磁盤存放的數據都是完整的，相同的。這種技術，提高了磁盤存儲的可靠性，即是有一個磁盤損壞，也可以從別的磁盤上備份得到；但是缺毫無冗余能力，即讀寫速度并沒有提升(相反，寫的速度反而降低)，硬盤利用率只有二分之一。

RAID4：校驗碼技術

校驗碼技術，即RAID4，磁盤群提供一個校驗碼盤，負責記錄其他磁盤存儲的總和數據，如：在上圖，存儲數據磁盤上分別存儲1、2、2，則在校驗碼盤存儲5(1+2+2)；如果存儲數據盤有一個損壞，有能通過校驗碼盤和其他正常工作的盤，恢復出損壞盤的數據。校驗碼技術，提升了讀寫速度，并且有一定的可靠性(壞一塊磁盤并不影響數據完整性)。

即便如此，因為恢復數據(有一塊盤損壞)時，需要校驗碼盤和其他盤共同參與，這也提升了IO壓力，和損壞風險。同時，校驗碼盤容易成為整個技術的瓶頸。

RAID5：輪流校驗碼技術

RAID5和RAID4很相似，差別在于：RAID5的校驗碼盤不是固定的，即磁盤群內，互為校驗碼盤，這樣就緩解了RAID4暴露出來的問題(固定的校驗碼盤容易成為整個技術的瓶頸)。

RAID級別示意圖

級別應用技術允許磁盤損壞程度性能表現

RAID0	條帶技術	不允許磁盤壞	傳輸速度快(讀寫性能提升N倍)，可靠性極差(沒有冗余(錯)能力)
RAID1	磁盤鏡像技術	壞一塊不影響	傳輸速度慢(寫性能下降，讀性能提升)，可靠性高(較強的冗余能力)
RAID2	漢明碼技術	同0	在0的基礎上，提升讀寫數據時的糾錯能力
RAID3	漢明碼技術	同1	在1的基礎上，提升讀寫數據時的糾錯能力
RAID4	校驗碼技術	壞一塊可修復	傳輸速度快(讀寫性能提升)，具備冗余能力(不高)，修復危險度高
RAID5	輪流校驗碼技術	壞一塊可修復	同4，避免單一校驗硬盤成為瓶頸問題
RAID6

RAID組合

RAID01

所謂RAID01就是先進行RAID0(條帶化)，在進行RAID1(鏡像化)，這樣可一提升IO速度，也可以確?？煽啃浴?/span>

但是，如果有一塊磁盤損壞，可能整個磁盤體系都需要被調用。

RAID10

所謂RAID10即先進行RAID1(鏡像技術)，再進行RAID0(條帶技術)，這樣可一提升IO速度，也可以確?？煽啃?。如果有一塊磁盤損壞，則不需要調用整個磁盤體系，只需要調用和損壞磁盤互為鏡像的磁盤進行數據恢復即可。

RAID50

所謂RAID10即先進行RAID5(鏡像技術)，再進行RAID0(條帶技術)。此處不再過多解釋。

RAID50大大提升對數據的讀寫能力，同時具備冗余能力?？臻g利用率為(總盤數-校驗盤個數)/總盤數

JBOD技術

JBOD磁盤技術，適合Hadoop。

性能無提升，不具備冗余能力，空間利用率百分之百

RAID盤選取

早期：

• IDE

• SCSI

如今：

• STAT

  ? 盤大，價格便宜

• SAS

  ? 盤小，價格昂貴

硬件RAID

模型1

主機連接有插槽，RAID控制器通過線纜連接到插槽(插槽鑲嵌再主機上)，將硬盤插入插槽，組成RAID陣列。

模型2

磁盤陣列放在一個大的磁盤盒子內，通過一個向外接口

主機沒有插槽，通過一個外接線纜，將主機RAID控制器和磁盤陣列盒子連接在一起。

軟件RAID

內核必須支持軟件RAID，LInux內核中有一個模塊md：multi disks(多磁盤)

使用md模擬一個raid(邏輯RAID)，/dev/mdx

mdadm

RAID需要在不同磁盤上做，才有意義(突破單個磁盤的IO瓶頸)，實驗狀態下，使用一塊磁盤不同分區來實現(真實環境是毫無意義的，因為磁盤的IO端口依然是傳輸瓶頸)。

mdadm是個模式化的命令：

• 創建模式 -C

  ? 專用選項：-l(指定級別)；-n(設備個數)；-a(是否自動為其創建設備文件(yes，no))；-c(指定chunk大小，即數據塊大小)

  ? -x : 指定空閑盤的個數。留著一個備份盤，如果有一個使用的盤壞掉，備份盤立刻頂上去，保證數據安全。

• 管理模式

  –add(-a) --remove(-r)等

  mdadm /dev/mdx --fail /dev/sdxx

  mdadm -S(–stop) /dev/mdx

• 監控模式 -F

• 增長模式 -G

• 裝配模式 -A

RAID0

將/dev/vdb分為四個分區，并創建其每個分區的系統類型為Linux raid autodetect。

[root@raid ~]# fdisk /dev/vdb
Device contains neither a valid DOS partition table, nor Sun, SGI or OSF disklabel
Building a new DOS disklabel with disk identifier 0x05300968.
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
After that, of course, the previous content won’t be recoverable.
?
Warning: invalid flag 0x0000 of partition table 4 will be corrected by w(rite)
?
WARNING: DOS-compatible mode is deprecated. It’s strongly recommended to
switch off the mode (command ‘c’) and change display units to
sectors (command ‘u’).
?
Command (m for help): n
Command action
e ? extended
p ? primary partition (1-4)
p
Partition number (1-4): 1
First cylinder (1-2080, default 1):
Using default value 1
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1-2080, default 2080): +200M
Command (m for help): n
Command action
e ? extended
p ? primary partition (1-4)
p
Partition number (1-4): 2
First cylinder (408-2080, default 408):
Using default value 408
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (408-2080, default 2080): +200M
Command (m for help): n
Command action
e ? extended
p ? primary partition (1-4)
p
Partition number (1-4): 3
First cylinder (815-2080, default 815):
Using default value 815
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (815-2080, default 2080): +200M
?
Command (m for help): n
Command action
e ? extended
p ? primary partition (1-4)
p
Selected partition 4
First cylinder (1222-2080, default 1222):
Using default value 1222
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1222-2080, default 2080):
Using default value 2080
Command (m for help): t
Partition number (1-4): 1
Hex code (type L to list codes): fd
Changed system type of partition 1 to fd (Linux raid autodetect)
?
Command (m for help): t
Partition number (1-4): 2
Hex code (type L to list codes): fd
Changed system type of partition 2 to fd (Linux raid autodetect)
?
Command (m for help): t
Partition number (1-4): 3
Hex code (type L to list codes): fd
Changed system type of partition 3 to fd (Linux raid autodetect)
?
Command (m for help): t
Partition number (1-4): 4
Hex code (type L to list codes): fd
Changed system type of partition 4 to fd (Linux raid autodetect)
Command (m for help): w

將/dev/vdb1和/dev/vdb4作為磁盤陣列(RAID0模式)。

?
[root@raid ~]# mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 0 -n 2 /dev/vdb{1,4}
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.
?
[root@raid ~]# cat /proc/mdstat //查看創建結果
Personalities : [raid0]
md0 : active raid0 vdb4[1] vdb1[0]//所有啟用的RAID設備
637440 blocks super 1.2 512k chunks //chunk大小為512k
unused devices: <none>

在操作系統看來，/dev/md0就是一個塊設備，和/dev/sda2沒有區別，RAID機制的實現是在物理層面。即塊設備可以被操作系統識別后，就需要進行格式化：

[root@raid ~]# mkfs.ext3 /dev/md0 //格式化/dev/md0為ext3格式
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=128 blocks, Stripe width=256 blocks
39840 inodes, 159360 blocks
7968 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=163577856
5 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
7968 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
32768, 98304
?
Writing inode tables: done ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
Creating journal (4096 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
?
This filesystem will be automatically checked every 20 mounts or
180 days, whichever comes first. Use tune2fs -c or -i to override.

查看md0文件系統

[root@raid ~]# fdisk -l /dev/md0
?
Disk /dev/md0: 652 MB, 652738560 bytes
2 heads, 4 sectors/track, 159360 cylinders
Units = cylinders of 8 * 512 = 4096 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 524288 bytes / 1048576 bytes
Disk identifier: 0x00000000

掛載文件設備

[root@raid ~]# mkdir /fsx
[root@raid ~]# mount /dev/md0 /fsx/
[root@raid ~]# cd /fsx/
[root@raid fsx]# ls
lost+found

RAID1

前期步驟和創建RAID0基本一樣，即創建分區，設備分區系統類型等。然后，創建RAID1：

root@raid fsx]# mdadm -C /dev/md1 -a yes -l 1 -n 2 /dev/vda1 /dev/vda2
mdadm: Note: this array has metadata at the start and
may not be suitable as a boot device. If you plan to
store ‘/boot’ on this device please ensure that
your boot-loader understands md/v1.x metadata, or use
--metadata=0.90
Continue creating array? y ?
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md1 started.

查看/dev/md1設備塊信息

[root@raid fsx]# fdisk -l /dev/md1
?
Disk /dev/md1: 209 MB, 209846272 bytes//只是一個磁盤的大小，即操作系統看來，md1僅僅是一個磁盤，備份的任務是物理底層完成的
2 heads, 4 sectors/track, 51232 cylinders
Units = cylinders of 8 * 512 = 4096 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00000000

格式化，掛載md1，并寫入數據

[root@raid fsx]# mkfs.ext4 /dev/md1
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
warning: 127 blocks unused.
?
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=1024 (log=0)
Fragment size=1024 (log=0)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
51400 inodes, 204801 blocks
10246 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=1
Maximum filesystem blocks=67371008
25 block groups
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
2056 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
8193, 24577, 40961, 57345, 73729
?
Writing inode tables: done ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
Creating journal (4096 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
?
This filesystem will be automatically checked every 23 mounts or
180 days, whichever comes first. Use tune2fs -c or -i to override.
[root@raid fsx]# mount /dev/md1 /mnt/
[root@raid fsx]# echo “fsx123” > /mnt/fsx
[root@raid mnt]# cat fsx
fsx123

監控模式下，可以顯示RAID設備的詳細信息：

[root@raid mnt]# mdadm -D /dev/md1 //-D == --detail
/dev/md1:
Version : 1.2 //版本
Creation Time : Wed Apr 4 02:34:10 2018
Raid Level : raid1
Array Size : 204928 (200.16 MiB 209.85 MB) //陣列大小
Used Dev Size : 204928 (200.16 MiB 209.85 MB)
Raid Devices : 2
Total Devices : 2
Persistence : Superblock is persistent
?
Update Time : Wed Apr 4 02:39:29 2018
State : clean
Active Devices : 2
Working Devices : 2
Failed Devices : 0
Spare Devices : 0
?
Name : raid:1 (local to host raid)
UUID : d9cb6898:63c22e52:c3651fed:8650a65c
Events : 17
?
Number ? Major ? Minor ? RaidDevice State
0 ? ? 252 ? ? ? 1 ? ? ? 0 ? ? active sync ? /dev/vda1
1 ? ? 252 ? ? ? 2 ? ? ? 1 ? ? active sync ? /dev/vda2
?

管理模式下可以模擬一個磁盤損壞：

[root@raid mnt]# mdadm /dev/md1 -f /dev/vda1 //模擬損壞/dev/md1陣列中的/dev/vda1磁盤
mdadm: set /dev/vda1 faulty in /dev/md1
[root@raid mnt]# ls
fsx lost+found??????? //一個磁盤存壞，文件仍然可以讀取，RAID1的冗余能力。
[root@raid mnt]# vim fsx
[root@raid mnt]# cat fsx
fsx123
[root@raid mnt]# mdadm -D /dev/md1
/dev/md1:
Version : 1.2
Creation Time : Wed Apr 4 02:34:10 2018
Raid Level : raid1
Array Size : 204928 (200.16 MiB 209.85 MB)
Used Dev Size : 204928 (200.16 MiB 209.85 MB)
Raid Devices : 2
Total Devices : 2
Persistence : Superblock is persistent
?
Update Time : Wed Apr 4 02:45:27 2018
State : clean, degraded
Active Devices : 1
Working Devices : 1
Failed Devices : 1
Spare Devices : 0
?
Name : raid:1 (local to host raid)
UUID : d9cb6898:63c22e52:c3651fed:8650a65c
Events : 21
?
Number ? Major ? Minor ? RaidDevice State
0 ? ? ? 0 ? ? ? 0 ? ? ? 0 ? ? removed //查看狀態，處與remove
1 ? ? 252 ? ? ? 2 ? ? ? 1 ? ? active sync ? /dev/vda2
?
0 ? ? 252 ? ? ? 1 ? ? ? - ? ? faulty ? /dev/vda1
?

移除損壞的設備

[root@raid mnt]# mdadm /dev/md1 -r /dev/vda1 //-r == --remove
mdadm: hot removed /dev/vda1 from /dev/md1
[root@raid mnt]# mdadm -D /dev/md1
/dev/md1:
Version : 1.2
Creation Time : Wed Apr 4 02:34:10 2018
Raid Level : raid1
Array Size : 204928 (200.16 MiB 209.85 MB)
Used Dev Size : 204928 (200.16 MiB 209.85 MB)
Raid Devices : 2
Total Devices : 1
Persistence : Superblock is persistent
?
Update Time : Wed Apr 4 02:47:40 2018
State : clean, degraded
Active Devices : 1
Working Devices : 1
Failed Devices : 0
Spare Devices : 0
?
Name : raid:1 (local to host raid)
UUID : d9cb6898:63c22e52:c3651fed:8650a65c
Events : 26
?
Number ? Major ? Minor ? RaidDevice State
0 ? ? ? 0 ? ? ? 0 ? ? ? 0 ? ? removed??????????? //被移除
1 ? ? 252 ? ? ? 2 ? ? ? 1 ? ? active sync ? /dev/vda2

重新給md1添加一塊設備

[root@raid mnt]# mdadm /dev/md1 -a /dev/vda1 //-a == --add
mdadm: added /dev/vda1
[root@raid mnt]# mdadm -D /dev/md1
/dev/md1:
Version : 1.2
Creation Time : Wed Apr 4 02:34:10 2018
Raid Level : raid1
Array Size : 204928 (200.16 MiB 209.85 MB)
Used Dev Size : 204928 (200.16 MiB 209.85 MB)
Raid Devices : 2
Total Devices : 2
Persistence : Superblock is persistent
?
Update Time : Wed Apr 4 02:50:01 2018
State : clean, degraded, recovering
Active Devices : 1
Working Devices : 2
Failed Devices : 0
Spare Devices : 1
?
Rebuild Status : 47% complete
?
Name : raid:1 (local to host raid)
UUID : d9cb6898:63c22e52:c3651fed:8650a65c
Events : 37
?
Number ? Major ? Minor ? RaidDevice State
2 ? ? 252 ? ? ? 1 ? ? ? 0 ? ? spare rebuilding ? /dev/vda1
1 ? ? 252 ? ? ? 2 ? ? ? 1 ? ? active sync ? /dev/vda2
[root@raid mnt]# cat /proc/mdstat
Personalities : [raid0] [raid1]
md1 : active raid1 vda1[2] vda2[1]
204928 blocks super 1.2 [2/2] [UU]

md0 : active raid0 vdb4[1] vdb1[0]
637440 blocks super 1.2 512k chunks

unused devices: <none>

停止陣列

[root@raid /]# umount /mnt/ //停止前必須先解掛
[root@raid /]# mdadm -S /dev/md1 //-S == --stop
mdadm: stopped /dev/md1

重新啟動陣列

[root@raid /]# mdadm -A /dev/md1 /dev/vda1 /dev/vda2
mdadm: /dev/md1 has been started with 2 drives.
[root@raid /]# mdadm -D /dev/md1
/dev/md1:
Version : 1.2
Creation Time : Wed Apr 4 02:34:10 2018
Raid Level : raid1
Array Size : 204928 (200.16 MiB 209.85 MB)
Used Dev Size : 204928 (200.16 MiB 209.85 MB)
Raid Devices : 2
Total Devices : 2
Persistence : Superblock is persistent
?
Update Time : Wed Apr 4 02:54:19 2018
State : clean
Active Devices : 2
Working Devices : 2
Failed Devices : 0
Spare Devices : 0
?
Name : raid:1 (local to host raid)
UUID : d9cb6898:63c22e52:c3651fed:8650a65c
Events : 83
?
Number ? Major ? Minor ? RaidDevice State
2 ? ? 252 ? ? ? 1 ? ? ? 0 ? ? active sync ? /dev/vda1
3 ? ? 252 ? ? ? 2 ? ? ? 1 ? ? active sync ? /dev/vda2

總結

以上是生活随笔為你收集整理的独立磁盘冗余阵列：RAID的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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