RAID的基本概念

磁盘阵列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID），有“独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列”之意。简单地说， RAID 是由多个独立的高性能磁盘驱动器组成的磁盘子系统，从而提供比单个磁盘更高的存储性能和数据冗余的技术。

RAID 的初衷是为大型服务器提供高端的存储功能和冗余的数据安全。在整个系统中， RAID 被看作是由两个或更多磁盘组成的存储空间，通过并发地在多个磁盘上读写数据来提高存储系统的 I/O 性能。大多数 RAID 等级具有完备的数据校验、纠正措施，从而提高系统的容错性，甚至镜像方式，大大增强系统的可靠性， Redundant 也由此而来。

RAID0 具有低成本、高读写性能、 100% 的高存储空间利用率等优点，但是它不提供数据冗余保护，一旦数据损坏，将无法恢复。

RAID1 称为镜像，它将数据完全一致地分别写到工作磁盘和镜像 磁盘，它的磁盘空间利用率为 50% 。

RAID5 应该是目前最常见的 RAID 等级 ,RAID5 兼顾存储性能、数据安全和存储成本等各方面因素，它可以理解为 RAID0 和 RAID1 的折中方案，是目前综合性能最佳的数据保护解决方案。 RAID5 基本上可以满足大部分的存储应用需求，数据中心大多采用它作为应用数据的保护方案。

RAID6 等级是在 RAID5 的基础上为了进一步增强数据保护而设计的一种 RAID 方式，它可以看作是一种扩展的 RAID5 等级。RAID6 具有快速的读取性能、更高的容错能力。但是，它的成本要高于 RAID5 许多，写性能也较差，并有设计和实施非常复杂。因此， RAID6 很少得到实际应用，主要用于对数据安全等级要求非常高的场合。它一般是替代 RAID10 方案的经济性选择。

软 RAID

软 RAID 没有专用的控制芯片和 I/O 芯片，完全由操作系统和 CPU 来实现所的 RAID 的功能。现代操作系统基本上都提供软 RAID 支持，通过在磁盘设备驱动程序上添加一个软件层，提供一个物理驱动器与逻辑驱动器之间的抽象层。目前，操作系统支持的最常见的 RAID 等级有 RAID0 、 RAID1 、 RAID10 、 RAID01 和 RAID5 等。比如， Windows Server 支持 RAID0 、 RAID1 和 RAID5 三种等级， Linux 支持 RAID0 、 RAID1 、 RAID4 、 RAID5 、 RAID6 等， Mac OS X Server 、 FreeBSD 、 NetBSD 、 OpenBSD 、 Solaris 等操作系统也都支持相应的 RAID 等级。

软 RAID 的配置管理和数据恢复都比较简单，但是 RAID 所有任务的处理完全由 CPU 来完成，如计算校验值，所以执行效率比较低下，这种方式需要消耗大量的运算资源，支持 RAID 模式 较少，很难广泛应用。

软 RAID 由操作系统来实现，因此系统所在分区不能作为 RAID 的逻辑成员磁盘，软 RAID 不能保护系统盘 D 。对于部分操作系统而言， RAID 的配置信息保存在系统信息中，而不是单独以文件形式保存在磁盘上。这样当系统意外崩溃而需要重新安装时， RAID 信息就会丢失。另外，磁盘的容错技术并不等于完全支持在线更换、热插拔或热交换，能否支持错误磁盘的热交换与操作系统实现相关，有的操作系统热交换。

硬 RAID

硬 RAID 拥有自己的 RAID 控制处理与 I/O 处理芯片，甚至还有阵列缓冲，对 CPU 的占用率和整体性能是三类实现中最优的，但实现成本也最高的。硬 RAID 通常都支持热交换技术，在系统运行下更换故障磁盘。

硬 RAID 包含 RAID 卡和主板上集成的 RAID 芯片， 服务器平台多采用 RAID 卡。 RAID 卡由 RAID 核心处理芯片（ RAID 卡上的 CPU ）、端口、缓存和电池 4 部分组成。其中，端口是指 RAID 卡支持的磁盘接口类型，如 IDE/ATA 、SCSI 、SATA 、SAS 、FC 等接口。

软硬混合 RAID

软 RAID 性能欠佳，而且不能保护系统分区，因此很难应用于桌面系统。而硬 RAID 成本非常昂贵，不同 RAID 相互独立，不具互操作性。因此，人们采取软件与硬件结合的方式来实现 RAID ，从而获得在性能和成本上的一个折中，即较高的性价比。

这种 RAID 虽然采用了处理控制芯片，但是为了节省成本，芯片往往比较廉价且处理能力较弱， RAID 的任务处理大部分还是通过固件驱动程序由 CPU 来完成。

Linux配置RAID

Linux 内核中有一个md(multiple devices)模块在底层管理 RAID 设备，它会在应用层给我们提供一个应用程序的工具 mdadm ，mdadm 是 linux 下用于创建和管理软件 RAID 的命令。mdadm 命令常见参数解释：

在VMware中添加硬盘

在/dev目录中查看添加的硬盘，硬盘的命名规则为sd{a-z}为编号

创建RAID0

[root@yxb ~]# mdadm -Ds

-D  打印阵列设备详细信息 s  得到阵列缺失信息

ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 name=yxb:0 UUID=7445f1d4:ea900c41:13dbf238:1f64b93f

查看RAID设备的详细信息

[root@yxb ~]# mdadm -D /dev/md0

/dev/md0:

           Version : 1.2

     Creation Time : Mon Jul 19 14:40:06 2021

        Raid Level : raid0

        Array Size : 10477568 (9.99 GiB 10.73 GB)

      Raid Devices : 2

     Total Devices : 2

       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Mon Jul 19 14:40:06 2021

             State : clean 

    Active Devices : 2

   Working Devices : 2

    Failed Devices : 0

     Spare Devices : 0

        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : none

              Name : yxb:0  (local to host yxb)

              UUID : 7445f1d4:ea900c41:13dbf238:1f64b93f

            Events : 0

    Number   Major   Minor   RaidDevice State

       0       8       16        0      active sync   /dev/sdb

       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc

[root@yxb ~]# cat /proc/mdstat  #从内存中查看，重启后，信息丢失，所以要保存

Personalities : [raid0] 

md0 : active raid0 sdc[1] sdb[0]

      10477568 blocks super 1.2 512k chunks

unused devices: <none>

[root@yxb ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf  #保存配置信息

对创建的 RAID0 进行文件系统创建并挂载

开机自动挂载

[root@yxb ~]# blkid /dev/md0

/dev/md0: UUID="db925633-9e54-48ef-ad63-5c49f05faada" TYPE="xfs" 

[root@yxb ~]# echo "UUID=db925633-9e54-48ef-ad63-5c49f05faada /raid0 xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab 

创建RAID1

-C 创建 -v 详细信息 -l 阵列级别 -n 阵列成员数量 -x 阵列备用盘数量将 RAID信息保存到配置文件

模拟硬盘故障

[root@yxb ~]# mdadm /dev/md1 -f /dev/sde mdadm: set /dev/sde faulty in /dev/md1

spare rebuilding 热备重建中，也就是 sdd 会把自己的数据同步到 sdfrebuild Status : 13% complete 同步状态 （此时 md1 中的文件依然正常使用，因为 sdd 在工作）

移除损坏的硬盘

[root@yxb ~]# mdadm -r /dev/md1 /dev/sde mdadm: hot removed /dev/sde from /dev/md1

已经没有热备盘了,添加一块新热备盘。

[root@yxb ~]# mdadm -a /dev/md1 /dev/sde
mdadm: added /dev/sde复制代码

创建RAID5

扩展 RAID5 磁盘阵列将热备盘增加到 md5 中，使用 md5 中可以使用的磁盘数量为 4 块

[root@yxb ~]# mdadm -G /dev/md5 -n 4 -c 32

阵列只有在正常状态下，才能扩容，降级及重构时不允许扩容。对于 raid5 来说，只能增加成员盘，不能减少。而对于 raid1 来说，可以增加成员盘，也可以减少。

停止 MD5 阵列

[root@yxb ~]# mdadm -As  #-A 激活磁盘阵列 s 扫描配置文件得到阵列信息

mdadm: /dev/md5 has been started with 4 drives.

 激活 MD5 阵列

[root@yxb ~]# mdadm -As  #-A 激活磁盘阵列 s 扫描配置文件得到阵列信息
mdadm: /dev/md5 has been started with 4 drives.复制代码

删除 RAID

[root@yxb ~]# umount /dev/md0 /raid0 #如果你已经挂载 raid，就先卸载。

[root@yxb ~]# mdadm -Ss #停止 raid  设备

[root@yxb ~]# rm -rf /etc/mdadm.conf #删除 raid  配置文件

[root@yxb ~]# mdadm --zero-superblock /dev/sdb #清除物理磁盘中的 raid 标识

[root@yxb ~]# mdadm --zero-superblock /dev/sdc #清除物理磁盘中的 raid 标识

[root@yxb ~]# mdadm -Dsv #清除物理磁盘中的 raid 标识

作者：yao