Linux基础：RAID详细介绍

什么是RAID

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RAID:Redundant Arrays of Inexpensive（Independent） Disks 1988年由加利福尼亚大学伯克利分校（University of CaliforniaBerkeley） “A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks” 多个磁盘合成一个“阵列”来提供更好的性能、冗余，或者二者都提供

RAID

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提升IO能力
        磁盘并行读写
提升耐用性
        磁盘沉余来实现
级别：多块磁盘组织在一块儿的工做方式有所不一样
RAID实现的方式
        外接式磁盘阵列：经过扩展卡提供适配能力
        内接式RAID：主板集成RAID控制器
        安装OS前在BIOS里配置
        软件RAID：经过OS实现

RAID级别

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RAID-0：条带卷，strip 
RAID-1: 镜像卷，mirror 
RAID-2 
RAID-5 
RAID-6 
RAID-10 
RAID-01

RAID级别详解

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RAID-0：
    读写性能提高
    可用空间：N*min(s1,s2)
    无容错能力
    最少磁盘：2，2+
RAID-1:
    读性能提高，写性能略有降低
    可用空间：1*min(s1,s2)
    有冗余能力
    最少磁盘数：2,2n
RAID-5:
    读，写性能提高
    可用空间：（N-1）*min(s1,s2)
    有容错能力：容许最多一块磁盘
    最少磁盘数：3，3+
RAID-6：
    读，写性能提高
    可用空间：(N-2)*min(S1,S2,...)
    有容错能力：容许最多2块磁盘损坏
    最少磁盘数：4,4+
RAID-10：
    读，写性能提高
    可用空间：N*min(S1,S2,...)/2 
    有容错能力：每组镜像最多只能坏一块
    最少磁盘数：4,4+
RAID-01:
    多块磁盘先实现RAID0，在组合成RAID1
JBOD：
    Just a Bunch Of Disks
    功能：将多块磁盘的空间合并一个大的连续空间使用
RAID7：
    能够理解为一个独立存储计算机，自身带有操做系统和管理工具，，能够独自运行，理论上性能最高的RAID模式
经常使用级别：
    RAID-0, RAID-1, RAID-5, RAID-10, RAID-50, JBOD

软RAID

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mdadm:为软RAID提供管理界面
为空余磁盘添加冗余
结合内核中的md
RAID设备可命名为/dev/md0、/dev/md一、/dev/md二、/dev/md3等

软件RAID的实现

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mdadm：模式化的工具
命令的语法格式：mdadm [mode] <raiddevice> [options] <componentdevices>
支持的RAID级别：LINEAR, RAID0, RAID1, RAID4, RAID5, RAID6, RAID10 
模式：
    建立：-C 
    装配：-A 
    监控：-F
    管理：-f, -r, -a
<raiddevice>: /dev/md# <component-devices>: 任意块设备

软件RAID的实现

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-C：建立模式
    -n #: 使用#个块设备来建立此RAID
    -l #：指明要建立的RAID的级别
    -a {yes|no}：自动建立目标RAID设备的设备文件 -a yes[意思是初始化RAID设备]
    -c CHUNK_SIZE: 指明块大小,单位k
    -x #: 指明空闲盘的个数  
-D：显示raid的详解信息
    mdadm -D /dev/md
管理模式：
    -f: 标记指定磁盘为损坏
    -a: 添加磁盘 
    -r: 移除磁盘 
观察md的状态：cat /proc/mdstat

  例：实现RAID0【性能高，可是没有容错性，损坏一个硬盘就不能使用】
第一步：用四个硬盘，分别拿出相应的空间大小，分区时注意格式  t     :dd   if=/dev/sda  of=/dev/sdb  bs=1  count=512
第二步：mdadm -C  /dev/md0 -a yes -l0  -n 4   /dev/sdb1  /dev/sdc1  /dev/sdd1 /dev/sde1
第三步：在一个是否生成用命令mdadm -D /dev/md0
第四步：先把UUID存起来 mdadm -Ds /dev/md0  >  /etc/mdadm.conf 
第五步：建立文件系统  mkfs.ext4   /dev/md0     blkid就能够查看了
第六步：建立一个挂载点就能够挂载了  mkdir /mnt/raid  [永久挂载/etc/fstab]   

例：实现RAID5【五个硬盘一个空闲，四个真正使用，】
第一步： mdadm -C  /dev/md5 -a yes -l5  -n4  -x1 /dev/sd{b,c,d,e}1  /dev/sd...  
第二步：先把UUID存起来 mdadm -Ds /dev/md5 >  /etc/mdadm.conf 
第三步：建立文件系统  mkfs.ext4   /dev/md5    blkid就能够查看了
第四步：建立文件系统  mkfs.ext4   /dev/md5    blkid就能够查看了
第五步：建立一个挂载点就能够挂载了  mkdir /mnt/raid  [永久挂载/etc/fstab] 

模拟磁盘故障
mdadm /dev/md5  -f  /dev/sde1[模拟sde1硬盘损坏]  [mdadm -D /dev/md5 查看状况] 

移除磁盘 
mdadm /dev/md5 –r /dev/sde1【移除sde1】mdadm /dev/md5 –a /dev/sde1【添加回来sde1】

损坏后加硬盘：mdadm /dev/md5 -a /dev/sde[添加一块/dev/sde硬盘]  【若是是硬盘直接加就行，若是是分区须要格式化还要t加......】
若是空间不够想扩展空间  【mdadm -G  /dev/md5 -n  5 -a /dev/sda3   [-G是添加，-n5表明之前是四个如今加到5个 -a 是把那个加到里面]】
【df查看的是文件系统因此看不到添加后的内存】【xfs_growfs   /mnt/raid5[xfs文件系统后面跟的是挂载点]】
【resize2fs   /dev/md5  etx4文件系统后面跟的是设备名】

软RAID配置示例

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使用mdadm建立并定义RAID设备
mdadm -C  /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x 1  /dev/sdb1  /dev/sdc1  /dev/sdd1 /dev/sde1
用文件系统对每一个RAID设备进行格式化 
mke2fs -j  /dev/md0
测试RAID设备
使用mdadm检查RAID设备的情况
mdadm --detail|D /dev/md0
增长新的成员
mdadm –G /dev/md0 –n4  -a /dev/sdf1

软RAID测试和修复

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模拟磁盘故障
mdadm /dev/md0  -f  /dev/sda1
移除磁盘 
mdadm /dev/md0 –r /dev/sda1
从软件RAID磁盘修复磁盘故障
    • 替换出故障的磁盘而后开机
    • 在备用驱动器上重建分区 
    • mdadm /dev/md0  -a  /dev/sda1
mdadm、/proc/mdstat及系统日志信息

软RAID管理

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生成配置文件：mdadm –D –s  >> /etc/mdadm.conf
中止设备：mdadm –S /dev/md0
激活设备：mdadm –A –s /dev/md0 激活 
强制启动：mdadm –R /dev/md0
删除raid信息：mdadm --zero-superblock /dev/sdb1 

例： 删除RAID0
首先先取消挂载 umount /mnt/raid0 
而后在删除 rm -rf /etc/mdadm.conf[这里是建立时手工添加的]
而后中止设备  mdadm –S /dev/md0  【mdadm –A –s /dev/md0 就激活不了了，由于删除了/etc/mdadm.conf 这个文件】
而后是清除超级块mdadm --zero-superblock /dev/sdb1【或mdadm --zero-superblock /dev/sd{c,e,d}1 一下清空】
而后blkid就看不到文件系统了 ，lsblk看一下还能够看到分区
在完全的就是用dd 清空了：dd if=/dev/zero of=dev/sdb1,dd if=/dev/zero of=dev/sdc1,dd if=/dev/zero of=dev/sde1,dd if=/dev/zero of=dev/sdd1
能够用二进制确认一下 ：hexdump -c /dev/sde1 
注意：写入/etc下的文件要删除