linux RAID详解及创建，维护过程

RAID

独立磁盘冗余阵列（RAID，redundant array of independent disks）是把相同的数据存储在多个硬盘的不同的地方（因此，冗余地）的方法。通过把数据放在多个硬盘上，输入输出操作能以平衡的方式交叠，改良性能。因为多个硬盘增加了平均故障间隔时间（MTBF），储存冗余数据也增加了容错。

RAID类型	个数	利用率	优缺点
RAID0条带集	2或2+	100%	读写性能提升，不容错
RAID1镜像集	2或2+	50%	读性能提升，写性能下降，有冗余能力
RAID5奇偶校验条带集	3+	n-1	读写性能提升，容错，允许坏一个盘
RAID6奇偶校验条带集双校验	4+	n-2	读写性能提升，容错，允许坏2个盘
RAID10	4+	50%	读写性能提升，容错
RAID01	4+	n-4	读写性能提升，容错
RAID50	6	n-2	读写性能提升，容错
RAID60	8	n-4	读写性能提升，容错

RAID0

定义：
RAID 0又称为Stripe或Striping，它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID 0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能
原理：
系统向三个磁盘组成的逻辑硬盘（RAID0 磁盘组）发出的I/O数据请求被转化为3项操作，其中的每一项操作都对应于一块物理硬盘。通过建立RAID 0，原先顺序的数据请求被分散到所有的三块硬盘中同时执行

RAID1

定义：
RAID 1通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据。当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能。RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的，但提供了很高的数据安全性和可用性。当一个磁盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据。
工作原理：
RAID1是将一个两块硬盘所构成RAID磁盘阵列，其容量仅等于一块硬盘的容量，因为另一块只是当作数据“镜像”

RAID5

定义：
RAID 5具有和RAID0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID5的磁盘空间利用率要比RAID 1高，存储成本相对较低，是目前运用较多的一种解决方案

工作原理：
RAID5把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上，其中任意N-1块磁盘上都存储完整的数据，也就是说有相当于一块磁盘容量的空间用于存储奇偶校验信息。因此当RAID5的一个磁盘发生损坏后，不会影响数据的完整性，从而保证了数据安全。当损坏的磁盘被替换后，RAID还会自动利用剩下奇偶校验信息去重建此磁盘上的数据，来保持RAID5的高可靠性

RAID6

定义：
引入双重校验的概念，它可以保护阵列中同时出现。两个磁盘失效时，阵列仍能继续工作不会发生数据丢失。RAID6等级是在RAID5的基础上，为了进一步增长数据保护而设计的一种方式，它可以看作是一种扩展RAID5等级。

RAID10

定义：
RAID10也被称为镜象阵列条带。象RAID0一样，数据跨磁盘抽取；象RAID1一样，每个磁盘都有一个镜象磁盘, 所以RAID 10的另一种会说法是 RAID 0+1

实现原理：
Raid10其实结构非常简单，首先创建2个独立的Raid1，然后将这两个独立的Raid1组成一个Raid0，当往这个逻辑Raid中写数据时，数据被有序的写入两个Raid1中。磁盘1和磁盘2组成一个Raid1，磁盘3和磁盘4又组成另外一个Raid1;这两个Raid1组成了一个新的Raid0

RAID01

定义：RAID01兼备了RAID0和RAID1的优点，他先用两块磁盘建立镜像，然后再在镜像内部做条带化。RAID1的数据将同时写入到两个磁盘阵列中，如果其中一个阵列损坏。仍可继续工作。保证数据安全性的同时又提高了性能。RAID1和RAID0内部都含有RAID1的模式。因此整体磁盘利用率均为50%。

创建RAID5

使用mdadm工具

-C 或–create	创建一个新RAID
-A 或–assemble	加载一个已存在的阵列，后面跟阵列以及设备的名称。
-D或–detail	输出指定RAID设备的详细。
-S或–stop	停止指定的RAID设备。
-l或–level	设置raid级别 （ -l=#）
-n或–raid-devices	指定阵列中活动磁盘的数量
–spare-devices	指定阵列中的备用磁盘数目。
-s或–scan	扫描配置文件或/proc/mdstat文件来搜索软raid的配置信息，该参数不能单独使用，只能配置其他参数才能使用

准备4个空闲磁盘

1创建分区

[root@xiaoagiao ~]# fdisk /dev/sdc                    //分别对四块磁盘进行分区
Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).

Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.

Device does not contain a recognized partition table
Building a new DOS disklabel with disk identifier 0xfed67348.

Command (m for help): n
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1): 1
First sector (2048-2097151, default 2048):
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-2097151, default 2097151): +100M
Partition 1 of type Linux and of size 100 MiB is set

Command (m for help): w

2 创建RAID5

[root@xiaoagiao ~]# mdadm --create /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 --spare-devices=1 /dev/sd[c-f]1  //创建一个RAID5，/dev/md0,活动磁盘数量为3，一个备用
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.


[root@xiaoagiao ~]# mdadm -D /dev/md0   //查看/dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Sat Apr  4 02:02:27 2020
        Raid Level : raid5                   //RAID类型
        Array Size : 200704 (196.00 MiB 205.52 MB)
     Used Dev Size : 100352 (98.00 MiB 102.76 MB)
      Raid Devices : 3                    //可用为3个
     Total Devices : 4                    //总计4个
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Sat Apr  4 02:02:29 2020
             State : clean
    Active Devices : 3
   Working Devices : 4
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 1

            Layout : left-symmetric
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

              Name : xiaoagiao:0  (local to host xiaoagiao)
              UUID : 24a8ee5f:4b36775e:a6681144:a9d26e98
            Events : 18

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       33        0      active sync   /dev/sdc1
       1       8       49        1      active sync   /dev/sdd1
       4       8       65        2      active sync   /dev/sde1

       3       8       81        -      spare   /dev/sdf1

3创建RAID配置文件

RAID配置文件“mdadm.conf”,默认是不存在的。所以需要手工创建。该配置文件存在的主要作用是启动系统的时候。能够自动加载软RAID,同时方便日后管理。
mdadm.conf包括：用于软raid的所有设备。ARRAY选项所指定阵列设备名，RAID级别，阵列中活动设备数目及UUID

[root@xiaoagiao ~]# mdadm  --detail  --scan > /etc/mdadm.conf       //创建mdadm.conf,但需要修改内容
[root@xiaoagiao ~]# cat /etc/mdadm.conf
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 spares=1 name=xiaoagiao:0 UUID=24a8ee5f:4b36775e:a6681144:a9d26e98

[root@xiaoagiao ~]# vi /etc/mdadm.conf
[root@xiaoagiao ~]# cat /etc/mdadm.conf
DEVICE /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1 /dev/sdf1               //添加用于RAID设备
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 spares=1 name=xiaoagiao:0 UUID=24a8ee5f:4b36775e:a6681144:a9d26e98

4创建文件系统

# mkfs.ext4 /dev/md0

维护RAID

若一个磁盘损坏(/dev/sdc1)，系统会自动标记该磁盘为故障磁盘，并停止对故障磁盘的读写操作。所以需要将/dev/sdc1标记为出现故障的磁盘。

[root@xiaoagiao ~]# mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdc1      //标记/dev/sdc1/损坏
mdadm: set /dev/sdc1 faulty in /dev/md0

因为有一个备用磁盘，所以当一个损坏后备用磁盘会立即顶替工作。通过/proc/mdstat文件可查看当前阵列的状态。

[root@xiaoagiao ~]# cat /proc/mdstat
Personalities : [raid6] [raid5] [raid4]
md0 : active raid5 sde1[4] sdf1[3] sdd1[1] sdc1[0](F)    //可以看出 sdc1损坏，其他三个工作正常。
      200704 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [3/3] [UUU]

unused devices: <none>

移除有故障的磁盘。

# mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdc1
mdadm: hot removed /dev/sdc1 from /dev/md0

添加新的磁盘

# mdadm /dev/md0 --add /dev/sdc1
mdadm: added /dev/sdc1