linux--RAID（软）

Posted 2021-01-07 HowOldAreYou

　　RAID是一种存储机制，英文全名为“RedundantArrays of Inexpensive Disks”，即容错廉价磁盘阵列。RAID可以通过一些技术（硬件或者软件）将多个磁盘整合起来，不仅是一个存储，还具有数据保护、提高IO能力等功能。不同等级的RAID有不同的功能。常见的RAID级别为RAID-0，RAID-1、RAID-5、RAID-6、RAID 1+0、RAID5+0

RAID的实现方式：软件RAID、硬件RAID

　　硬件RAID：

　　　　外接式磁盘阵列：例如通过扩展卡提供适配能力

　　　　内接式RAID：主板集成RAID控制器

　　软件RAID

chunk：

每块组成RAID-0的磁盘，都会被分隔为固定大小的小区块即chunk。当一个文件要写入RAID是，依据小区块(chunk)的大小切割好，一次放入RAID中。

RAID-0（等量模式，stripe）：

　　最少磁盘数：2

　　可用空间：N*min[s1,s2……]

　　优点：提升IO能力，读写性能均有提高

　　缺点：没有冗余，耐用性降低

　　数据存储方式：每块盘存储1/N，此处以两块磁盘为例。当有一个20M大小的数据写入时，每个磁盘将会被分配10M左右的数据

 　　　　

RAID-1（mirror，镜像模式）

　　最少磁盘数：2

　　可用空间：min[s1,s2……]

　　优点：

　　　　提升IO能力，写性能没有提高（甚至会降低），读性能提高。

　　       有冗余，耐用性提高

　　缺点：可用空间减少，由于每份数据都要完整的保存到两块磁盘，容量几乎减少50%。

　　数据存储方式：每块盘都存储整个数据，彼此备份。此处以两块磁盘为例。当有一个20M大小的数据写入时，每个磁盘将会被分配20M的相同数据。

　　　　

RAID-10和RAID-01：

RAID-0性能佳但是数据不安全，RAID-1数据安全但是性能不佳。所以可以将两者结合起来组成RAID-10和RAID-01。

推荐使用raid10而不是raid01。原因时RAID10比raid01更安全。

下图中：raid10时，当A损坏时除了B，C和D坏任何一块均可。只有再B故障时才会造成数据丢失，一次故障率为1/3

　　　　raid01时，当A损坏，只要C和D任何一块损坏都会丢失数据，因此故障率为2/3

　　RAID-10：举例来说，先将；两块磁盘组成RAID-1，再将RAID-1组成RAID-0。

　　　　最少磁盘数：4

　　　　可用空间：N*min[s1,s2……]/2

　　　　优点：

　　　　　　提升IO能力，读写性能提高。

　　     　　  有冗余，耐用性提高

　　　　缺点：可用空间减少，由于每份数据都要完整的保存到两块磁盘，容量几乎减少50%。

　　　　数据存储方式：此处以四块磁盘为例。A和B组成第一组RAID-1，C和D组成第二组RAID-1，然后这两组在组成RAID-0。当有一个40M大小的数据写入时，由于RAID-0的特性，每组RAID-1会写入20M数据。由于RAID-1的特性，每块磁盘会写入20M数据。

　　　　

　

　　RAID-01：先组成RAID-0在组成RAID-1。

RAID4

　　最少磁盘数：3

　　可用空间：(N-1)*min(s1,s2,23.......)

　　优点：

　　　　提升IO能力，读性能提高，写性能不一定增加，因为软RAID写入的数据还要经过计CPU算同位校验码（parity）

 　　      有冗余，耐用性提高允许坏一块盘

　　　　缺点：可用空间减少一块单独一块做校验盘容易成为系统瓶颈。

　　　　数据存储方式：此处以3块磁盘为例。A、B、C三块磁盘中有一块存储其他两块盘的校验码（此处认定为C盘）。有40M数据写入时，A、B各存储20M，C用来存放A、B盘的校验码。

RAID-5：

以三块盘为例，与RAID4基本相同，不同的是RAID5是三块盘轮流做校验盘

　　最少磁盘数：3

　　可用空间：(N-1)*min(s1,s2,23.......)

　　优点：

　　　　读写性能均提升。

　　　　有冗余，耐用性提高，允许坏一块盘。

实验一：linux上软RAID的实现

　　在centos上要实现软RAID，依赖于内核的md（multi model）模块。

　　命令：mdadm（multi model admin）

　　语法：mdadm   [model]  <raiddevice> [options] <component-devices>

　　　　model:

　　　　　　创建：-C

　　　　　　装配：-A

　　　　　　监控：-F

　　　　　　管理：--manage 

　　　　　　　　-f（--fail）：将raid中某块磁盘标记为出错状态

　　　　　　　　-r（--remove）：

　　　　　　　　-a（--add）：

　　　　raiddevice：/dev/md#。指名要创建或者管理的RAID设备。

　　　　component-devices：指明raid组成成员是哪些盘

　　-C：创建模式

　　　　-n#：使用#快设备创建RAID

　　　　-L#：创建RAID的级别

　　　　-c chunk_size：指名块大小默认64M

　　　　-x #：指定空闲盘的个数

　　　　-a {yes|no}：自动创建目标RAID设备的设备文件

　　　　示例：创建一个RAID-5设备，三块磁盘做存储，一块空闲磁盘。　

　　　　　　第一步查看磁盘状态，并创建新的分区如下图创建sda{5,6,7,8}四个分区

　　　　　　

　　　　　　将分区的类型更改为fd。上图中新建的四个分区System还是Linux，需要将其改为fd。

　　　　　　　　

　　　　　　重读磁盘分区表

　　　　　　　　使用：partprobe命令即可

　　　　　　查看系统是否已经存在md设备：cat   /proc/mdstat。可以看到并没有md设备。此步骤主要是查看主机是否曾经创建过md设备，一次确定本次创建的md设备名称

　　　　　　

　　　　　　创建RAID-5

　　　　　　　　mdadm -C /dev/md0  -a yes -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sda{6,7,8，9}

　　　　　　

　　　　　　初始化raid设备

　　　　　　　　mke2fs -t ext4 /dev/md0

　　　　　　挂载使用

　　　　　　　　mount /dev/md0 /mydata

　　　　　　

仿真RAID出错状态处理

　　查看raid详细信息：mdadm  --detail /dev/md0

　　　　

　　将磁盘sda6标记为错误状态

　　　　

　　查看raid信息，可以看到有一个错误状态的磁盘，并且空闲磁盘自动加入到raid中

　　　　

　　　　

　　将出错的磁盘删除并且加入新的磁盘/dev/sda10：mdadm --manage /dev/md0 -a /dev/sda10 -r /dev/mda6

　　　　

关闭raid