大厂小厂都在用的 RAID 软件阵列技术，必须学起来！

一、常用RAID介绍

磁盘阵列的全名是（Redundant Arrays of Inexpensive Disk，RAID），中文意思是独立冗余磁盘阵列。RAID可以通过技术（软件或者硬件）将多个较小的磁盘整合成为一个较大的磁盘设备，而这个较大的磁盘功能可不止存储而已，它还具有数据保护的功能，整个RAID由于选择的级别（level）不同，而使得整合后的磁盘具有不同的功能，基本常用的level有以下几种

RAID 0（条带化存储）— 性能最佳

• RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上，因此具有很高的数据传输率，但它没有数据冗余；
• RAID 0只是单纯地提高性能，并没有为数据的可靠性提供保证，而且其中的一个磁盘失效将影响到所有数据；
• RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合。

RAID 1（镜像存储）— 完整备份

• 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。

RAID 5 — 性能与数据备份的均衡考虑

• N (N>=3) 块盘组成阵列，一份数据产生N-1个条带，同时还有1份校验数据,共N份数据在N块盘上循环均衡存储
• N块盘同时读写，读性能很高，但由于有校验机制的问题，写性能相对不高；
• (N-1) /N磁盘利用率；
• 可靠性高，允许坏1块盘，不影响所有数据。

RAID 6 — 更强大的数据备份

• N (N>=4) 块盘组成阵列，(N-2) N磁盘利用率；
• 与RAID 5相比，RAID 6增加了第二个独立的奇偶校验信息块；
• 两个独立的奇偶系统使用不同的算法，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用；
• 相对于RAID 5有更大的“写损失"因此写性能较差。

RAID 1+0（先做镜像，再做条带）

• N (偶数，N>=4)块盘两两镜像后，再组合成一个RAID 0；
• N/2磁盘利用率；
• N/2块盘同时写入，N块盘同时读取；
• 性能高，可靠性高。

RAID 0+1（先做条带，在做镜像）

• 读写性能与RAID 10相同；
• 安全性低于RAID 10；
• 使用较少。

二、磁盘阵列的优点

三、硬件磁盘阵列

磁盘阵列介绍

所谓的磁盘阵列是通过磁盘阵列卡（上图所示）来完成磁盘阵列的功能，磁盘阵列卡上面有一块专门的芯片用于处理RAID任务，因此在性能方面会比价好。在很多任务（例如RAID5奇偶校验值计算）中，磁盘阵列并不会重复消耗原本系统的I/O总线，理论上性能会较佳，此外目前一般的中高级磁盘阵列卡都支持热插拔，即在不关机的情况下抽换损坏的磁盘，在系统的恢复和数据的可靠性方面非常好用！

阵列卡介绍

• 阵列卡是用来实现RAID功能的板卡
• 通常是由I/O处理器、硬盘控制器、硬盘连接器和缓存等一系列组件构成的
• 不同的RAID卡支持的RAID功能不同：
• 例如支持RAID0、RAID1、 RAID5、 RAID10等
• RAID卡的接口类型：
• IDE接口、SCSI接口、 SATA接口和SAS接口

阵列卡的缓存

• 缓存(Cache)是RAID卡与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。
• 缓存的大小与速度是直接关系到RAID卡的实际传输速度的重要因素。
• 不同的RAID卡出厂时配备的内存容量不同，一般为几兆到数百兆容量不等。

软件磁盘阵列的设置

这边通过一个案例来详细讲解配置步骤：

• 为Linux服务器添加4块SCSI硬盘；
• 使用mdadm软件包，构建RAID5磁盘阵列，提高磁盘存储的性能和可靠性。

在VMware中给Linux添加4块SCSI硬盘

具体步骤可以参考此篇博客第三段：磁盘管理的检测并确认新硬盘

检查是否安装mdadm软件包

使用rpm -q mdadm进行检查，如下图代表已安装过mdadm软件，未安装的话使用yum install -y mdadm 进行安装。

新磁盘划分主分区：类型fd

修改 /dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd和 /dev/sde 磁盘

创建RAID 5 设备

#格式
mdadm -C -v /dev/md0 -a yes -l5 -n3 /dev/sd[bcd]1 -x1 /dev/sde1

查看RAID磁盘详细信息

#查看RAID创建进度的两种方式：
[root@cheng0307 ~]# cat /proc/mdstat 
[root@cheng0307 ~]# mdadm -D /dev/md0 

#每5秒钟动态显示创建过程
[root@cheng0307 ~]# watch -n 5 'cat /proc/mdstat'

#检查某块磁盘是否已做RAID
[root@cheng0307 ~]# mdadm -E /dev/sdb1

查看RAID创建进度的两种方式

显示内容解释：

[root@cheng0307 ~]# cat /proc/mdstat 
Personalities : [raid6] [raid5] [raid4] 
md0 : active raid5 sdd1[4] sde1[3](S) sdc1[1] sdb1[0]
      41908224 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [3/3] [UUU]

#mdo：表示后面创建raid5 包含了sdd1,sde1,sdc1,sdb1
#其中sde1(s)表示是备份
#第四行的uuu：表示前面三块硬盘都是正常的

检查/dev/sdb1磁盘是否已做RAID。

也可以使用mdadm -D /dev/md0进行查看。

对创建的RAID5 进行格式化并挂载

#格式化
[root@cheng0307 ~]# mkfs -t xfs /dev/md0 
#挂载（非永久）
[root@cheng0307 ~]# mount /dev/md0 /opt/

模拟故障检测RAID功能

进入挂载目录随便创建一些文件和文档

模拟一块磁盘故障，并查看重新创建的过程。

创建相关配置文件

创建/etc/mdadm.conf 配置文件，方便管理软RAID的配置，如：启动、停止等。

相关命令：

[root@cheng0307 opt]# echo 'DEVICE /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1' > /etc/mdadm.conf
[root@cheng0307 opt]# mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf 

停止和启动RAID

mdadm命令其他常用选项：

-r：移除设备
-a：添加设备
-S：停止RAID
-A：启动RAID

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdc1 — 将指定磁盘设为故障
mdadm /dev/md0 -r /dev/sdc1 — 移除指定磁盘
mdadm /dev/md0 -a /dev/sdc1 — 添加指定磁盘

手动删除故障磁盘和添加新磁盘

将RAID 停止和启动

如果没有第七步进行/etc/mdadm,conf配置文件的添加，停止后扫描不到配置文件将无法启动。

mdadm -S /dev/md0
mdadm -As /dev/md0
#-s：指查找 /etc/mdadm.conf文件中的配置信息

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