Raid（Redundant Arrays of Independent Disks）独立磁盘冗余阵列
一、raid磁盘阵列介绍
磁盘阵列是由很多块独立的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。另外它还能够利用同位检查的功能，当数组中任意一个硬盘发生故障时，仍可读出数据。在数据重构时，可将数据经计算后重新置入新硬盘中。
RAID 技术作为高性能、高可靠的存储技术，已经得到了非常广泛的应用。 RAID 主要利用数据条带、镜像和数据校验技术来获取高性能、可靠性、容错能力和扩展性，根据运用或组合运用这三种技术的策略和架构，可以把 RAID 分为不同的等级，以满足不同数据应用的需求。
二、Raid分类
目前RAID主要分为软RAID、硬RAID以及软硬混合RAID三种raid类型。软RAID所有功能都是由操作系统和CPU来完成，目前的操作系统中基本上有含有软raid支持，通过在磁盘设备驱动程序上添加一个软件层，提供一个物理驱动器与逻辑驱动器之间的抽象层。目前，操作系统支持的最常见的RAID等级有RAID0、RAID1、RAID10、RAID01和RAID5等，他没有独立的RAID控制/处理芯片和I/O处理芯片，效率低下，软RAID由操作系统来实现，因此系统所在分区不能作为RAID的逻辑成员磁盘，软RAID不能保护系统盘，对于部分操作系统而言，RAID的配置信息保存在系统信息中，而不是单独以文件形式保存在磁盘上。这样当系统意外崩溃而需要重新安装时，RAID信息就会丢失。
硬RAID拥有自己的RAID控制处理与I/O处理芯片，甚至还有阵列缓冲，对CPU的占用率和整体性能是三类实现中最优的，但实现成本也最高的。硬RAID通常都支持热交换技术，在系统运行下更换故障磁盘。
硬RAID包含RAID卡和主板上集成的RAID芯片，服务器平台一般都会采用RAID卡。RAID 卡由RAID 核心处理芯片（RAID 卡上的CPU）、端口、缓存和电池4部分组成。其中，端口是指 RAID 卡支持的磁盘接口类型，如SCSI 、 SATA 、 SAS 等接口。
Raid技术是一种工业技术标准，每个厂商对于Raid级别的定义也是不同的。在之前的某些文章中定义了RAID1 ~ RAID5原始RAID等级，后来又扩展了RAID0和RAID6。近年来，存储厂商不断推出诸如RAID7、RAID10/01、RAID50、RAID53、RAID100等RAID等级，但这些并无统一的标准。目前业界公认的标准是RAID0 ~ RAID5，除RAID2外的四个等级被定为工业标准，而在实际应用领域中使用最多的RAID等级是RAID0、RAID1、RAID3、RAID5、RAID6 和RAID10。
三、等级介绍
1. raid0（无冗错的数据条带）
RAID0 是一种简单的、无数据校验的数据条带化技术。实际意义上来说它不是一种真正的 RAID，因为它并不提供任何形式的冗余策略。RAID0 将所在磁盘条带化后组成大容量的存储空间，将数据分散存储在所有磁盘中，以独立访问方式实现多块磁盘的并读访问。由于可以并发执行 I/O 操作，总线带宽得到充分利用。再加上不需要进行数据校验，RAID0 的性能在所有 RAID 等级中是最高的。
RAID0成本比较低但是具有高读写性能优势，存储空间利用率能够达到百分之百等其他优点，但是它不提供数据冗余保护，如果发生数据损坏，将无法恢复。所以RAID0一般适用于对性能要求严格但对数据安全性低要求的文件，如视频、音频存储等。
2. Raid1（无校验的相互镜像）
RAID1被称作镜像，它将数据完全一致地分别写到工作磁盘和镜像磁盘上，它的磁盘空间利用率为50%。RAID1等级在数据写入时，响应时间会有延迟，但是读数据的时候没有影响。RAID1提供了最佳的数据保护，一旦工作磁盘发生故障，系统自动从镜像磁盘读取数据，不会影响用户工作。
RAID1与RAID0恰好相反，是为了增强数据安全性使两块磁盘数据呈现完全镜像，从而达到安全性好、技术简单、管理方便。RAID1拥有完全容错的能力，但实现成本比较高。RAID1 应用于对顺序读写性能要求高以及对数据保护极为重视的应用，如对邮件系统的数据保护。
3. Raid5（带分散校验的数据条带）
Raid5是目前组常见的阵列等级，它的原理与RAID4 相似，区别在于校验数据分布在阵列中的所有磁盘上，而没有采用专门的校验磁盘。对于数据和校验数据，它们的写操作可以同时发生在完全不同的磁盘上。因此，RAID5不存在并发写操作时的校验盘性能的问题。另外，RAID5还具备很好的扩展性。当阵列磁盘数量增加时，并行操作量的能力也随之增长。
除此之外还有一些等级被称之为Raid组合等级也就是类似于raid01/10/00/100/30等等，但目前得到实际应用广泛的还是RAID01 和RAID10两个等级，一般来说组合实现的等级成本价格都非常的昂贵，一般只在特定的场合下进行使用。
4. raid00
简单地说，RAID00 是由多个RAID0成员组成的高级RAID0。它与RAID0之间的区别在于，RAID0阵列替换了原先的成员磁盘。可以把RAID00理解为两层条带化结构的磁盘阵列，即对条带再进行条带化。这种阵列可以提供更大的存储容量、更高的I/O性能。
5. RAID01和RAID10
一般人认为这两种阵列级别都是相同的，实际上则不然，RAID01 是先做条带化再作镜像，本质是对物理磁盘实现镜像，而RAID10 是先做镜像再作条带化，是对虚拟磁盘实现镜像。相同的配置下，通常RAID01比RAID10具有更好的容错能力，RAID01兼备了RAID0和 RAID1的优点，它先用两块磁盘建立镜像，然后再在镜像内部做条带化。RAID01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。RAID01和RAID10内部都含有RAID1模式，因此整体磁盘利用率均仅为50%。
四、软Raid制作
1.创建raid0
创建raid 0
利用磁盘分区新建2个磁盘分区，每个大小为20GB。用这2个20 GB的分区来模拟1个40 GB的硬盘。
[root@localhost ~]#lsblkNAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINTsda 8:0 0 20G 0 disk├─sda1 8:1 0 500M 0 part /boot└─sda2 8:2 0 19.5G 0 part├─centos-root 253:0 0 17.5G 0 lvm /└─centos-swap 253:1 0 2G 0 lvm [SWAP]sdb 8:16 0 20G 0 disksdc 8:32 0 20G 0 disksr0 11:0 1 4G 0 rom
配置本地YUM安装源，将提供的mdadm_yum文件夹上传至/opt目录，示例代码如下：
[root@localhost ~]# mv /etc/yum.repos.d/* /media/
[root@localhost ~]# vi /etc/yum.repos.d/yum.repo
[mdadm]
name=mdadm
baseurl=file:///opt/mdadm_yum/
gpgcheck=0
enabled=1
安装工具mdadm，使用已有YUM源进行安装，命令如下：
[root@localhost ~]# yum install -y mdadm
创建一个RAID 0设备：这里使用/dev/sdb1 /dev/sdb2
将/dev/sdb1 /dev/sdb2建立RAID等级为RAID 0的md0（设备名）。
[root@localhost ~]# mdadm -C -v /dev/md0 -l 0 -n 2 /dev/sdb1 /dev/sdb2
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: Fail create md0 when using /sys/module/md_mod/parameters/new_array
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.
命令解析：
-C v：创建设备，并显示信息。
-l 0：RAID的等级为RAID 0。
-n 2：创建RAID的设备为2块。
查看系统上的RAID，命令及返回结果如下。
[root@localhost ~]# cat /proc/mdstat
Personalities : [raid0]
md0 : active raid0 sdc[1] sdb[0]
41908224 blocks super 1.2 512k chunks
unused devices: <none>
查看RAID详细信息，命令及返回结果如下。
[root@localhost ~]# mdadm -Ds
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 name=localhost.localdomain:0 UUID=35792eb3:51f58189:44cef502:cdcee441
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
Version : 1.2
Creation Time : Sat Oct 5 10:21:41 2019
Raid Level : raid0
Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)
Raid Devices : 2
Total Devices : 2
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Sat Oct 5 10:21:41 2019
State : clean
Active Devices : 2
Working Devices : 2
Failed Devices : 0
Spare Devices : 0
Chunk Size : 512K
Consistency Policy : unknown
Name : localhost.localdomain:0 (local to host localhost.localdomain)
UUID : 35792eb3:51f58189:44cef502:cdcee441
Events : 0
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 16 0 active sync /dev/sdb
1 8 32 1 active sync /dev/sdc
生成配置文件mdadm.conf，命令如下。
[root@localhost ~]# mdadm -Ds > /etc/mdadm.conf
对创建的RAID进行文件系统创建并挂载，命令如下。
[root@localhost ~]# mdadm -Ds > /etc/mdadm.conf
[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/md0
meta-data=/dev/md0 isize=256 agcount=16, agsize=654720 blks
= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
= crc=0 finobt=0
data = bsize=4096 blocks=10475520, imaxpct=25
= sunit=128 swidth=256 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=0
log =internal log bsize=4096 blocks=5120, version=2
= sectsz=512 sunit=8 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
[root@localhost ~]# mkdir /raid0/
[root@localhost ~]# mount /dev/md0 /raid0/
[root@localhost ~]# df -Th /raid0/
Filesystem Type Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/md0 xfs 40G 33M 40G 1% /raid0
设置成开机自动挂载，命令如下。
[root@localhost ~]# blkid /dev/md0
/dev/md0: UUID="8eafdcb6-d46a-430a-8004-d58a68dc0751" TYPE="xfs"
[root@localhost ~]# echo "UUID=8eafdcb6-d46a-430a-8004-d58a68dc0751 /raid0 xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
删除RAID操作，命令如下：
[root@localhost ~]# umount /raid0/
[root@localhost ~]# mdadm -S /dev/md0
[root@localhost ~]# rm -rf /etc/mdadm.conf
[root@localhost ~]# rm -rf /raid0/
[root@localhost ~]# mdadm --zero-superblock /dev/sdb[1-2]
[root@localhost ~]# vi /etc/fstab
UUID=8eafdcb6-d46a-430a-8004-d58a68dc0751 /raid0 xfs defaults 0 0 //删除此行
2.创建Raid5
（1）raid 5运维操作
利用磁盘分区新建4个磁盘分区，每个大小为5 GB。用3个5GB的分区来模拟raid 5，加一个热备盘。
[root@localhost ~]# mdadm -Cv /dev/md5 -l5 -n3 /dev/sdb[1-3] --spare-devices=1 /dev/sdb4
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: size set to 20954112K
mdadm: Fail create md5 when using /sys/module/md_mod/parameters/new_array
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md5 started.
查看RAID的详细信息，命令如下。
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md5
/dev/md5:
Version : 1.2
Creation Time : Sat Oct 5 13:17:41 2019
Raid Level : raid5
Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)
Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
Raid Devices : 3
Total Devices : 4
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Sat Oct 5 13:19:27 2019
State : clean
Active Devices : 3
Working Devices : 4
Failed Devices : 0
Spare Devices : 1
Layout : left-symmetric
Chunk Size : 512K
Consistency Policy : unknown
Name : localhost.localdomain:5 (local to host localhost.localdomain)
UUID : f51467bd:1199242b:bcb73c7c:160d523a
Events : 18
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 16 0 active sync /dev/sdb
1 8 32 1 active sync /dev/sdc
4 8 48 2 active sync /dev/sdd
3 8 64 - spare /dev/sde
（2）模拟硬盘故障
[root@localhost ~]# mdadm -f /dev/md5 /dev/sdb1
mdadm: set /dev/sdb1 faulty in /dev/md5
查看RAID的详细信息，命令如下。
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md5
/dev/md5:
Version : 1.2
Creation Time : Sat Oct 5 13:17:41 2019
Raid Level : raid5
Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)
Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
Raid Devices : 3
Total Devices : 4
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Sat Oct 5 13:28:54 2019
State : clean
Active Devices : 3
Working Devices : 3
Failed Devices : 1
Spare Devices : 0
Layout : left-symmetric
Chunk Size : 512K
Consistency Policy : unknown
Name : localhost.localdomain:5 (local to host localhost.localdomain)
UUID : f51467bd:1199242b:bcb73c7c:160d523a
Events : 37
Number Major Minor RaidDevice State
3 8 64 0 active sync /dev/sde
1 8 32 1 active sync /dev/sdc
4 8 48 2 active sync /dev/sdd
0 8 16 - faulty /dev/sdb
从以上结果可以发现原来的热备盘/dev/sde正在参与RAID 5的重建，而原来的/dev/sdb变成了坏盘。
热移除故障盘，命令如下：
[root@localhost ~]# mdadm -r /dev/md5 /dev/sdb1
mdadm: hot removed /dev/sdb1 from /dev/md5
查看RAID的详细信息，命令如下：
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md5
/dev/md5:
Version : 1.2
Creation Time : Sat Oct 5 13:17:41 2019
Raid Level : raid5
Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)
Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
Raid Devices : 3
Total Devices : 3
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Sat Oct 5 13:35:54 2019
State : clean
Active Devices : 3
Working Devices : 3
Failed Devices : 0
Spare Devices : 0
Layout : left-symmetric
Chunk Size : 512K
Consistency Policy : unknown
Name : localhost.localdomain:5 (local to host localhost.localdomain)
UUID : f51467bd:1199242b:bcb73c7c:160d523a
Events : 38
Number Major Minor RaidDevice State
3 8 64 0 active sync /dev/sde
1 8 32 1 active sync /dev/sdc
4 8 48 2 active sync /dev/sdd
格式化RAID并进行挂载，命令如下：
[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/md5
meta-data=/dev/md5 isize=256 agcount=16, agsize=654720 blks
= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
= crc=0 finobt=0
data = bsize=4096 blocks=10475520, imaxpct=25
= sunit=128 swidth=256 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=0
log =internal log bsize=4096 blocks=5120, version=2
= sectsz=512 sunit=8 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
[root@localhost ~]# mount /dev/md5 /mnt/
[root@localhost ~]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/centos-root 18G 906M 17G 6% /
devtmpfs 903M 0 903M 0% /dev
tmpfs 913M 0 913M 0% /dev/shm
tmpfs 913M 8.6M 904M 1% /run
tmpfs 913M 0 913M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1 497M 125M 373M 25% /boot
tmpfs 183M 0 183M 0% /run/user/0
/dev/md5 40G 33M 40G 1% /mnt
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