RAID（ Blob3 ）

Berkeley在1988年，发表的文章：“A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”。之中提出RAID（Redundant Arrays of Inexpensive Disks 廉价磁盘阵列）；

将多个IDE或SCSI设备并行组合成一个使用，以提高其“耐用性”及“并行读写能力（IOps）”

多个设备组织起来高效，就需要较好的硬件控制器，不同的公司生产出来的控制器，IOps和耐用性不同，所以RAID并不廉价，后更名RAID(Redundant Arrays of Independent Disks 独立磁盘阵列)

RAID特性
(1) 提高耐用性：磁盘自身拥有冗余能力；并非“其内部存储数据有冗余能力，仍需要备份”；
(2) 并行读写能力；IOps(IO能力)；
* 为了在提升RAID的IOps，添加内存；
* 衡量硬盘性能：IO能力、平均寻道时间、读写速度；

RAID实现方式

硬件RAID：在主板支持RAID的BIOS界面完成配置
内接式RAID: 主板集成RAID控制器；
外接式RAID: 扩展卡、适配器；

软件RAID：
Linux：驱动：内核中的模块；md (multi disk)；用户空间中的程序：mdadm (multi disk admin)

RAID级别
在Berkeley论文中，曾提出RAID有5个级别；不同的级别其工作方式所有不同；

常见RAID：RAID-0, RAID-1, RAID-5, RAID-6
混合类型：RAID-01, RAID-10, RAID-50，RAID-7, JBOD

常见RAID：

RAID-0

条带卷、Strip；

将多个磁盘并行组织在一起；控制器将数据切割成多个chunk,将其扔到不同的磁盘中；每个磁盘承载部分吞吐量；
chunk: 不是磁盘块；此时没有在文件系统级别；

多个同类的设备时，出错性可能性增加；
存储：非关键性数据；

特性：
(1) 读写性能提升；出错可能性随磁盘增加而增加；
(2) 可用空间；硬盘总数 * 所有硬盘中贡献最小值；
(3) 没有冗余能力；
(4) 最少磁盘数：2个及以上；

RAID-1

镜像卷、mirror；
将多个磁盘并行组织在一起；扔一个chunk至其中一个磁盘中，需要在另一个磁盘中存储相同的chunk；

存储空间复用率只有一半；
数据可分散读，没有分散写；

特性：
(1) 读性能提升、写性能略微下降；
(2) 可用空间：2块中最小值；
(3) 有冗余能力：1块；
(4) 磁盘数：2个；

RAID-4
既有RAID-1冗余，又有RAID-0的性能提升；
RAID-4是校验盘冗余，基于异或运算；是单独一个盘做校验；每次读写均会使用校验盘；校验盘压力过大，性能瓶颈；

RAID-5
轮流做校验；左对称和右对称；默认是左对称；
左对称：第3个盘做较验盘；
右对称：第1个盘做较难盘；
一块磁盘坏了转换为降级工作模式；

特性：
(1) 读性能提升；
(2) 可用空间：(所有盘 – 1校验盘) * 所有中最小值；
(3) 有冗余能力：1块；块数越多，浪费空间就越少；10G，10块只需要浪费1G；2块就5G；
(4) 磁盘数：3个及以上；

RAID-6
轮流做校验；比RAID-5多一个校验盘；
并行读写；至少2个；

特性：
(1) 读性能提升；
(2) 可用空间：(所有盘 – 2校验盘) * 所有中最小值；
(3) 有冗余能力：2块
(4) 磁盘数：4个及以上；

混合类型：

RAID-10
底层RAID-1,上层RAID-0
每组只能坏一个；
复用率1半；

特性：
(1) 读性能提升；
(2) 可用空间： (所有磁盘贡献最小值 * 所有盘)/2
(3) 有冗余能力：每组一块
(4) 磁盘数：4个及以上；

RAID-01
底层RAID-0,上层RAID-1；
只能同时坏一组；复用率1半；

RAID-50
底层RAID-5,上层RAID-0；
不可靠；最少6个盘；每组只能坏一个；
空间利用率：每组2/3

RAID-7
文件服务器；某公司的私有技术；

JBOD: Just a Bunch of Disks
可将多块磁盘的空间合并为一个大的连续空间使用；
可用空间；所有磁盘空间之和；

CentOS 7 软RAID实现；
内核模块/驱动：md
用户空间管理工具：mdadm；程序包: mdadm

mdadm [mode] <raiddevice> [options] <component-devices>
[mode]
创建模式: -C
显示模式: -D
监控模式: -F
管理模式: -f, -r, -a
<raiddevice>: /dev/md#
[options]
-a {yes|no}：是否自动创建<raiddevice>；
-l #: 创建RAID的级别；
-n #: 使用#个块设备来创建RAID；不包括空闲盘；
~]# mdadm -C /dev/md0 -a yes -n 3 -l 5 -x 1 /dev/sda{3,5,6}
-x #：指明空闲盘的个数；RAID1, RAID5, RAID10
空闲盘：磁盘坏掉时，某个盘能自动顶替上去；
-c CHUNK_SIZE: 指明块大小；默认
<component-devices>：
分区：建议使用不同磁盘不同分区；
硬盘：

创建一个可用空间的10G RAID1设备，要求chunk大小128k, 文件系统ext4，有一个空闲盘，开机可自动挂载至/backup目录；
注：RAID1是两个磁盘；可用空间为(所有磁盘贡献最小值 * 磁盘数)的一半；所有此时应该创建两个id为fd的10G大小分区；
查看可用磁盘：
~]# fdisk -l /dev/sd[a-z]
进行分区：
~]# fdisk /dev/sdb
Disk /dev/sdb: 128.8 GB, 128849018880 bytes, 251658240 sectors < — CentOS 7以扇区，划分分区；
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdb1 2048 20973567 10485760 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb2 20973568 41945087 10485760 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb3 41945088 62916607 10485760 fd Linux raid autodetect
查看内核是否已经识别新分区：
~]# cat /proc/partitions
重载内核分区表：
~]# partx -a /dev/sdb
~]# partx -a /dev/sdb
创建RAID：
~]# mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 1 -n 2 -x 1 -c 128K /dev/sdb{1,2,3}
Continue creating array? y
~]# cat /proc/mdstat
[======>…………..] resync = 34.1% (3578624/10477568)
有冗余能力，需要此步骤，进行逐位对齐；基于异或运算；
查看状态：
~]# mdadm -D /dev/md0
Raid Level : raid1
Array Size : 10477568 (9.99 GiB 10.73 GB) 可用空间
Used Dev Size : 10477568 (9.99 GiB 10.73 GB) 已用空间
Resync Status : 96% complete < — 此状态到达100%，完毕后进行高格；
格式化：
~]# mke2fs -t ext4 /dev/md0
获取文件系统信息：
~]# blkid /dev/md0
/dev/md0: UUID=”c5f8b5c2-8242-4bf0-879e-a3d0fd127bd1″ TYPE=”ext4″
在/etc/fstab文件添加条目：
~]# mkdir -v /backup
~]# vim + /etc/fstab
UUID=”c5f8b5c2-8242-4bf0-879e-a3d0fd127bd1″ /backup ext4 defaults 0 0
测试自动挂载：
~]# mount -a
~]# mount
/dev/md0 on /backup type ext4 (rw,relatime,seclabel,data=ordered)

创建一个可用空间的10G RAID10设备，要求其chunk大小256k，文件系统ext4,开机可自动挂载至/mydata目录；
注：RAID-10可用空间为(所有磁盘贡献最小值 * 磁盘数)的一半；所有磁盘总空间为20G；RAID-10至少4个设备，每个设备用5G；分为2个组，每组冗余一个所以需要空闲盘2个；总大小30G；总共6个分区；
查看可用磁盘：
~]# fdisk -l /dev/sd[a-z]
进行分区：
~]# fdisk /dev/sdb
/dev/sdb5 62918656 73404415 5242880 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb6 73406464 83892223 5242880 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb7 83894272 94380031 5242880 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb8 94382080 104867839 5242880 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb9 104869888 115355647 5242880 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb10 115357696 125843455 5242880 fd Linux raid autodetect
查看内核是否已经识别新分区：
~]# cat /proc/partitions
重载内核分区表：
~]# partx -a /dev/sdb
~]# partx -a /dev/sdb
创建RAID：
~]# mdadm -C /dev/md10 -a yes -l 10 -n 4 -x 2 -c 256K /dev/sdb{5,6,7,8,9,10}
~]# cat /proc/mdstat
[=======>………….] resync = 36.4% (3820416/10477568)
查看状态：
~]# mdadm -D /dev/md10
Raid Level : raid10
Array Size : 10477568 (9.99 GiB 10.73 GB)
Used Dev Size : 5238784 (5.00 GiB 5.36 GB)
Chunk Size : 256K
格式化：
~]# mke2fs -t ext4 /dev/md10
获取文件系统信息：
~]# blkid /dev/md10
/dev/md10: UUID=”bae12010-b73b-490c-9d15-56d32ff52bb9″ TYPE=”ext4″
在/etc/fstab文件添加条目：
~]# mkdir -v /mydata
~]# vim + /etc/fstab
UUID=”bae12010-b73b-490c-9d15-56d32ff52bb9″ /data ext4 defaults 0 0
测试自动挂载：
~]# mount -a
~]# mount
/dev/md0 on /backup type ext4 (rw,relatime,seclabel,data=ordered)
/dev/md10 on /mydata type ext4 (rw,relatime,seclabel,stripe=128,data=ordered)