RAID特性详解，及RAID创建详细操作

写在前面–命令总览：创建RAID：mdamd  -C [-l级别  -n盘数量  -cchunk  -a是否询问]

查看RAID： mdadm –D   停止RAID：mdadm –S  管理RAID：-f标记损坏  -r删除  -a添加

watch  文件：/proc/mdstat   操作简要流程在尾部

 

RAID各级特性

RAID全称为独立磁盘冗余阵列(Redundant Array of Independent Disks)，基本思想就是把多个相对便宜的硬盘组合起来，成为一个硬盘阵列组，使性能达到甚至超过一个价格昂贵的硬盘。

 

RAID优点如下：

把多块硬盘组合成更大的硬盘当做一块硬盘使用

提高IO能力：磁盘并行读写

提高耐用性：通过磁盘冗余来实现

拥有独立内存和自我供电能力，在突然断电时能靠电池把内存中的数据写入磁盘，一定程度上防止数据丢失。

 

RAID的实现方式：

外接式磁盘阵列：通过扩展卡提供适配能力

内接式RAID：主板集成RAID控制器

上述两种方式：RAID配置在BIOS中

software RAID：但现在几乎没人用了

 

RAID级别：level，多块磁盘组织在一起的工作方式不同，而不是性能好坏之分

单一类型：

RAID-0：条带卷。chunk

假如，有两块硬盘A和B，把数据存储到这两块硬盘上。就把数据切割成到四数据块，把数据块1存储到A盘上，数据块2存储到B盘上，把数据块3再存储到A盘上，把数据块4存储到B盘上。这样A和B盘可以同时存储，整个数据存储的时间就减半了。相同的，读取时从两盘一起读数据，读取的时间也减半了。

但是，假如一块磁盘坏掉的可能性为1/4，那么两块盘坏掉一块的概率就为1/2，坏掉任何块盘都会导致整个数据的损坏，所以使用磁盘越多，虽然IO能力越强，但风险也越大。上述数据块1，数据块2等称为chunk。这种方式一般存放不是很重要的数据。

特性：

读写能力提升

可用空间：n*min 假如有三块硬盘分别为10G，12G，15G 大小，可用空间为3x10G=30G。

无容错（冗余）能力，反而增加风险

需要磁盘数量：2块以上

 

RAID-1：镜像卷。

把数据分别写入A和B两块盘内，相当于把数据存了两份，这两个盘内的数据完全一样。这样，即便有一块盘坏掉，另一块盘也能保存好完成数据。读取是从两块盘一起读，所以读取能力上升。但是写入数据时需要把数据写两遍，所以写入能力下降。

特性：

写性能下降

读性能提升

可用空间：1*min，只有一块盘有用，其他盘只是做备份

有容错能力

最少磁盘数：2

 

RAID-4：校验盘技术。假如有四块盘，拿三块盘A,B,C分别存储小数据块chunk，拿最后一块盘D做校验盘，存储前面三块盘数据的校验码（校验码可以理解为前三块盘数据的总和但占用空间却没增加）。这样就允许坏一块盘，无论任何一块盘坏掉，通过另外三块盘都可以找回丢失的数据。但是校验盘D存储数据多，压力大，而且前ABC三块盘任何一块坏掉,校验盘D就不得不扛起那块坏掉的盘的工作，压力很大，所以坏掉的可能性最大。所以通常就为校验盘D做一块备胎盘E，E时刻监视D的一举一动，哪一天D坏掉了，备胎E就会自动自告奋勇，挑起大梁。

RAID-5:三块盘轮流做校验盘。

比如第一轮存储把chunk1存储到A上，chunk2存储到B上，chunk3存储到C上，校验码存储到D上。第二轮存储校验码存到C上，chunk存储到ABD上，第三轮存储把校验码存储到B上，chunk存储到ACD上，第四轮把校验码存储到A上，以此类推。这样就不会有哪一块盘的压力特别大了。

读写性能提升

可用空间：n-1，相当于一块拿来做校验盘

容错能力：1块盘

最少磁盘数：3

 

RAID-6：

拿两个盘做校验盘，这样可以允许坏两块磁盘，但效果不如RAID10

读写性能提升

可用空间：n-2

容错能力：2块盘

最少磁盘数：4

 

混合类型：

RAID-10：先做1再做0，先组合下层，才能组合上层

假如6个盘分成三组，AB为一组，CD二组，EF三组。简称把数据分成三个chunk，每一组一个chunk，

读写性能提升。一组拿到chunk后把自己的chunk分别存到A，B盘上，这样Ａ和Ｂ就互为镜像了。这样每个小组内都允许坏掉一块盘，比如ACE同时坏掉都没事。

可用空间：1/2

有容错能力：每组只能坏一块

最少磁盘数：4

RAID-01：

例如把6个盘分成两组，ABC为第一组，DEF为第二组。把数据给第一组，再把相同的数据给第二组。第一组拿到数据后把数据切成三个chunk，分别存储到A、B、C、上。第二组拿到数据后也执行与第一组相同的操作。表面看两组互为镜像，但由于组拿到数据后又进行了切割，两个组的切割方式几乎不可能完全相同，所以如果 第一组和第二组都各自坏掉一块盘，数据基本就找不回来了，所以只允许有一组出错，一组内全部坏掉都没事，但不允许两组同时出现坏盘。

 

RAID-50：至少6块盘，最多坏一个

RAID-7：

 

JBOD：just a bunch of disks

最简单的将多块磁盘空间合并成一个大的可用空间

可用空间：sum，不论是否一样大

无容错能力

 

常用级别：RAID-0，RAID-1，RAID-10，RAID-50，JBDO

一般用10，和50，或0，其他不好用

 

centos6上软RAID的实现；

结合内核中的md（multi device）

 

mdadm：模式化工具

支持LINEAR, RAID0，RAID4，RAID5，RAID6，RAID10

创建：-C     查看 –D     管理-f,-r,-a    停用，删除-S    装配-A   监控-F

-C:创建RAID

mdadm –C /dev/md0 –l  5  –n  3 –x 1 –c  128K  -a  yes /dev/sda{5,6,7}

 

-n #:使用#块设备创建此RAID

-l #：指明RAID级别

-a {yes，no}：自动创建目标RAID的设备的设备文件

-c chunk_size:指明块大小

-x#：指明空闲盘的个数

-D：显示raid的详细信息

mdadm -D /dev/md0

观察md状态：

cat /proc/mdstat

watch命令：

watch –n1 'command'

watch -n1 'cat /proc/mdstat'

 

管理模式：

-f：标记磁盘为损坏

           mdadm  /dev/md0 -f /dev/sda6

-a添加磁盘

           mdadm /dev/md0 -a /dev/sda5

-r移除磁盘

           mdadm /dev/md0 -r /dev/sda5

 

-S停止，删除md设备

mdadm -S /dev/md0  ———删除md0

下面为创建RAID5的详细过程：

 [root@localhost ~]# mdadm -C /dev/md0 -l 5 -n 3 -x 1 -c 128K -a yes /dev/sda{7,8,9,10}

mdadm: /dev/sda7 appears to contain an ext2fs file system   —————-创建/dev/md0

       size=2099724K  mtime=Thu Jan  1 08:00:00 1970

mdadm: largest drive (/dev/sda9) exceeds size (2097664K) by more than 1%

Continue creating array? y

mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata

mdadm: array /dev/md0 started.

 

 [root@localhost ~]# cat /proc/mdstat

Personalities : [raid6] [raid5] [raid4]

md0 : active raid5 sda9[4] sda10[3](S) sda8[1] sda7[0]

      4195328 blocks super 1.2 level 5, 128k chunk, algorithm 2 [3/3] [UUU]

unused devices: <none>

[root@localhost ~]# mke2fs -t ext4 /dev/md0  ———–格式化md0

[root@localhost ~]# mkdir /mydata

[root@localhost ~]# mount /dev/md0 /mydata

[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md0  —-可以看到一共有4块设备组成/dev/sda{7,8,9}和/dev/sda10

[root@localhost ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sda7  ——–把/dev/sda7标记损坏

mdadm: set /dev/sda7 faulty in /dev/md0

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

    Number   Major   Minor   RaidDevice State

       3       8       10        0      spare rebuilding   /dev/sda10

       1       8        8        1      active sync   /dev/sda8 ——–可看到/dev/sda10自动替换到了

—————————/dev/sda7的位置，正在同步数据

4       8        9        2      active sync   /dev/sda9

 

       0       8        7        –      faulty   /dev/sda7

[root@localhost ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sda8   —–再标记坏一块盘

mdadm: set /dev/sda8 faulty in /dev/md0

[root@localhost ~]# cd /mydata  

[root@localhost mydata]# ll

总用量 16

drwx——. 2 root root 16384 12月 20 17:11 lost+found ————-原来数据还能查看

[root@localhost mydata]# mdadm /dev/md0 -r /dev/sda7  ———移除/dev/sda7

mdadm: hot removed /dev/sda7 from /dev/md0

[root@localhost mydata]# mdadm /dev/md0 -r /dev/sda8

mdadm: hot removed /dev/sda8 from /dev/md0

[root@localhost mydata]# mdadm -D /dev/md0  ——发现只剩两块盘

………………………………………………..

    Number   Major   Minor   RaidDevice State

       3       8       10        0      active sync   /dev/sda10

       2       0        0        2      removed

       4       8        9        2      active sync   /dev/sda9

[root@localhost mydata]# mdadm /dev/md0 -a /dev/sda7 ——-/dev/sda7加上去

mdadm: added /dev/sda7

[root@localhost mydata]# mdadm -D /dev/md0 ———-/dev/sda7添加成功

    Number   Major   Minor   RaidDevice State

       3       8       10        0      active sync   /dev/sda10

       5       8        7        1      spare rebuilding   /dev/sda7

       4       8        9        2      active sync   /dev/sda9

 

 

 

下面为创建RAID5的简要过程：

fdisk /dev/sda — 创建4个5G分区—用t，设备号即数字—-把磁盘类型改写fd，RAID用的磁盘类型

cat /proc/mdstat  ———此文件可查看RAID设备的信息

mdadm -C /dev/md0 -a yes -n 3 -l 5 /dev/sda{5,6,7,8,}—–  创建一个名为md0的RAID

mke2fs -t ext4 /dev/md0        ————-把RAID格式化成ext4格式

mount /dev/md0 /mydata      ———-把RAID挂载至 /mydata目录下

mount               ———-查看是否挂载成功

df –lh                  ———查看磁盘信息

blkid /dev/md0      ———–查看md0的信息

mdadm -D /dev/md0  ————查看md0的详细信息

mdadm  /dev/md0 -f /dev/sda5———损坏一块  损坏RAID md0 上的一块盘

watch -n1 'cat /proc/mdstat'      ———-监控这个文件，随时掌握RAID的信息

mdadm -D /dev/md0           ———-查看md0的详细信息

 

mdadm  /dev/md0 -f /dev/sda6–再损坏一块盘

mdadm -D /dev/md0    —————查看md0的详细信息，发现依然能访问挂载点

 

mdadm /dev/md0 -r /dev/sda5 ——-移除坏掉的盘

mdadm /dev/md0 -r /dev/sda6

mdadm -D /dev/md0

 

mdadm /dev/md0 -a /dev/sda5 ———给md0加上一块盘

mdadm -D /dev/md0  ———–查看md0的状态