Linux之RAID（磁盘软件阵列）

内容概要

- 1、什么是RAID
- 2、RAID的级别
- - - RAID 0
    - RAID 1
    - RAID 1+0
    - RAID 5
    - RAID 6
- 2、阵列卡的缓存
- 3、创建软件RAID磁盘阵列步骤:

1、什么是RAID

RAID我们一般称为磁盘软件阵列，是Redundant Array of Independent Disks的缩写，中文的意思是独立冗余磁盘阵列。

RAID的作用就是可以将多个较小的磁盘整合成为一个较大的磁盘设备，它的功能不光有超大存储，还可以实现数据保护的功能。

2、RAID的级别

组成磁盘阵列的不同种方式称为RAID级别（level），我们常见的RAID级别有以下几种:RAID 0、RAID 1、RAID 1+0、RAID 5、RAID 6

RAID 0

RAID 0（等量模式，条带化存储）：RAID 0的模式最好使用相同型号与容量的磁盘来组成，这样可以发挥最佳性能。RAID 0可以并行的读写数据，RAID 0磁盘会被割成小数据块，当有数据写入到RAID0磁盘里时，数据会先被分割成小数据块，再一块一块的分给不同的磁盘，如下图，比如有100M的数据写进磁盘，数据会被分割成50M和50M（左右各50M），再分别分给block1、block2、block3等等，照这样来说，越多块磁盘组成的RAID 0性能会更好，因为每块负责的数据就更低，它具有很高的读写性能，但是他的缺点就是没有数据冗余功能，因为它的数据是被分成一块一块的，如果任意一块磁盘出现问题，那么整个数据就会损坏，因此，RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场所。
在这里插入图片描述

RAID 1

RAID 1（镜像模式）：RAID 1也是最好用容量相同的磁盘，如果是不同容量的磁盘组成的RAID 1，那么容量将以最小的那一块磁盘为主。如图所示，假如我有100M数据写入RAID 1，那么RAID 1会将100M的数据同时写入到存储空间，左右各写100M数据是一模一样的，就像一面镜子一样，所以它的安全性就高，因为当你任意一个磁盘损坏时，你的数据还是能够完整的保存下来，RAID 1相比于RAID 0来说最大的优点就是数据的安全性，但是由于磁盘一半的空间用于备份，所以它的性能不如RAID 0。

在这里插入图片描述

RAID 1+0

RAID 1+0：上述说过RAID 0的性能佳但是安全性低，RAID 1的数据安全性高但是性能不佳，如果将两者的优点结合在一起，那不是美哉？所以就有了RAID 1+0和RAID 0+1，所谓的RAID 1+0就是先做RAID 1再做RAID 0。RAID 0+1就是倒过来嘛，不过RAID 0+1的安全性低于RAID 1+0，所以我们一般不用。如图，如果我有100M的数据要写入，由于RAID +0的关系，两组RAID 1都会写入50M的数据，但是又因为是RAID1，因此每块磁盘都会写入50M的数据，所以，不论哪一组RAID 1的磁盘损坏，因此不会有任何问题发生。
在这里插入图片描述

RAID 5

RAID 5：RAID 5需要至少三块以上（N≥3）的磁盘才能够组成，该磁盘写入有点像RAID 0，不过在每个写入过程中，每块磁盘会加上一个Parity（校验数据），这个数据会记录其他磁盘的备份数据，当有磁盘损坏时可以恢复。如图，每次写入数据的时候，都会有Parity被记录下来，并且每次都记录在不同的磁盘，因此，任何一个磁盘损坏都能借其他的磁盘的检查码来恢复数据。它的读性能很高，但是写的性能相对不高，它的磁盘利用率为（N-1）/N。
但是当磁盘损坏量大于等于两块时，RAID 5的数据就损坏了，因为RAID 5默认仅能支持一块磁盘的损坏。

在这里插入图片描述

RAID 6

RAID 6：由于RAID 5只能支持一块磁盘损坏，所以后来就有了RAID 6的出现，它需要至少四块（N≥4）以上的磁盘组成，RAID 6在RAID 5的基础上又多加了第二块奇偶校验，因此整体的磁盘容量就会少两块，它的利用率为（N-2）/N，所以使得即使两块磁盘同时失效也能够不影响数据的使用，但是RAID 6的写的性能相对于RAID 5来说就更差了。
在这里插入图片描述

2、阵列卡的缓存

缓存（Cache）是RAID卡于外部总线交换数据的场所，RAID卡先将数据传送到缓存，再由缓存和外边数据总线交换数据。

缓存的大小于速度是直接关系到RAID卡的实际传输速度的重要因素。

不同的RAID卡出场时配备的内存容量不同，一般为几兆到百兆容量不等。

3、创建软件RAID磁盘阵列步骤:

1、检查是否已安装mdadm 软件包：rpm -q mdadm
如果没有安装：yum install -y mdadm

2、使用fdisk工具将新磁盘设备/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd、/dev/sde划分出主分区sdb1、sdc1、sdd1、sde1,并且把分区类型的ID标记改为“fd”：fdisk /dev/sdb
在这里插入图片描述

3、创建RAID设备：
#创建RAID 5：mdadm -Cv /dev/md0 -l5 -n3 /dev/sd[b-d]1 -x1 /dev/sde1

-C:表示新建;

-v:显示创建过程中的详细信息。

/dev/md0:创建RAID5 的名称。

-a yes: --auto，表示如果有什么设备文件没有存在的话就自动创建，可省略。

-l:指定RAID的级别，l5 表示创建RAID 5。

-n:指定使用几块硬盘创建 RAID，n3表示使用3块硬盘创建RAID。

/dev/sd [bcd]1:指定使用这3块磁盘分区去创建RAID。

-x:指定使用几块硬盘做RAID的热备用盘，表示保留1块空闲的硬盘作备用

/dev/sde1:指定用作于备用的磁盘

在这里插入图片描述
4、你可以通过cat /proc/mdstat来查看RAID创建进度。

在这里插入图片描述

但是每想看一次进度就要输入一次cat /proc/mdstat，太麻烦了，可以使用watch -n 5 ‘cat /proc/mdstat’，这个命令就是每隔几秒来刷新一次输出

在这里插入图片描述

检查磁盘是否使用了RAID：mdadm -E /dev/sdb[b-e]1
在这里插入图片描述
5、创建并挂载文件系统：
mkfs -t xfs /dev/md0
mkdir /guazai
mount /dev/md0 /guazai/
df -Th
cp /etc/fstab /etc/fstab.bak
vim /etc/fstab
/dev/md0 /guazai xfs defaults 0 0

格式化文件系统
在这里插入图片描述

创建一个空目录进行挂载
在这里插入图片描述
备份以下fstab的内容去fstab.bak，以防出问题，再进入vim /etc/fstab写入自动挂载。

6、模拟故障恢复：mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1 //模拟/dev/sdb1故障
mdadm -D /dev/md0 //查看发现sde1已顶替sdb1

模拟sdc1故障在这里插入图片描述
mdadm -D /dev/md0查看到目前sde1处于rebuilding状态

7、创建RAID的配置文件，方便管理软RAID的配置，比如启动、停止：echo ‘DEVICE /dev/sdc1 /dev/sdb1 /dev/sdd1 /dev/sde1’ > /etc/mdadm.conf
mdadm - -detail - -scan >> /etc/mdadm.conf

**>**的意思是覆盖文件内容。
在这里插入图片描述

**>>**的意思是追加输入，不覆盖。
在这里插入图片描述
8、mdadm命令其它常用选项：
-r:移除设备

-a:添加设备

-S:停止RAID

-A:启动RAID

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1 //-f是指定故障
mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb1
mdadm /dev/md0 -a /dev/sde1

停止和启动RAID的前提是需要解挂载
umount /dev/md0
mdadm -S /dev/md0 //停止
mdadm -A /dev/md0 //启动
mdadm -As /dev/md0
-s:指查找 /etc/mdadm.conf 文件中的配置信息，如果配置信息没有产生，那就启动不了。