linux中RAID详解

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一、RAID介绍


    RAID即廉价冗余磁盘阵列（Redundant Array of Inexpensive Disks），从Linux 2.4内核开始，Linux就提供软件RAID，不必购买昂贵的硬件RAID控制器和附件（一般中、高挡服务器都提供这样的设备和热插拔硬盘），就可以通过并行处理多个独立的I/O 请求提高读写性能，而且能通过增加冗余信息来提高数据存储的可靠性。

二、几种RAID类型

    RAID 0

    非冗余，读写性能好，数据可靠性低于单个磁盘。



    RAID 1
    镜像，读性能好，写性能与单个磁盘相当，数据可靠性高，成本高。



    RAID 2  
    并行访问，通过海明码实现冗余，读写性能好，磁盘同步旋转，带检错纠错功能，可靠性高，读写性能好，但一次只能执行一个I/O 请求。



    RAID 3  
    并性访问，通过奇偶校验实现冗余，读写性能好，磁盘同步旋转，带检错功能，可靠性高，读写性能好，但一次只能执行一个I/O 请求。



    RAID 4  
    独立访问，以块为单位计算奇偶校验块并存放与校验盘，数据可靠性高，读性能好，写性能差（因为每次写都要更新校验盘数据），校验盘成为性能瓶颈。



    RAID 5

    在RAID 4 基础上，把奇偶校验块循环分布在所有磁盘上，从而减轻单个校验盘的性能瓶颈问题，读写性能和可靠性类似于RAID 4。



三、硬件RAID 和软件RAID

    硬件RAID

    （1）利用硬件RAID 控制器来实现, 由集成或专用的阵列卡来控制硬盘驱动器。
    （2）存取性能和数据保护能力高, 但成本也高。
    （3）Linux 将硬件磁盘阵列看作一块实际的硬盘, 其设备名为/dev/sd[a-p]。
    软件RAID

    （1）利用操作系统提供的软件RAID 功能来实现。
    （2）适用于要求不高的场合, 成本低。
    （3）Linux 将软件磁盘阵列看作多重磁盘设备(MD), 其设备名为/dev/md0、/dev/md1 等。

四、linux中RAID配置

    在Linux系统中，主要提供RAID 0、RAID 1、RAID 5三种级别的RAID。mdadm是 linux下标准的的软raid管理工具，是一个模式化工具（在不同的模式下）；程序工作在内存用户程序区，为用户提供RAID接口来操作内核的模块，实现各种功能。

    1、RAID 1 配置

    （1）创建两个相同大小的RAID 分区，设置分区id 为fd。
    （2）建立RAID 设备
        mdadm --create /dev/md0 --level 1 --raid-devices=2 /dev/sdb1 /dev/sdc1
    （3）设置mdadm 配置文件/etc/mdadm.conf
        DEVICE /dev/sdb1 /dev/sdc1
        ARRAY /dev/md0 devices=/dev/sdb1,/dev/sdc1
    （4）建立文件系统
        mkfs -t ext3 /dev/md0
    （5）挂载RAID 1 设备
         mkdir /mnt/raid1
        mount /dev/md0 /mnt/raid1
    （6）管理RAID 1阵列

        # 模拟某成员磁盘发生故障
            mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdc1
        # 从RAID 1 阵列中移除故障成员
            mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdc1
        # 准备一块要替换的磁盘，并将新磁盘加入到阵列中
            mdadm /dev/md0 --add /dev/sdd1
        # 查看阵列实时信息
            cat /proc/mdstat
            mdadm --detail /dev/md0

    2、RAID 5配置
    （1）准备4 个阵列成员(创建RAID 分区)
    （2）创建RAID 设备：系统默认只有md0 设备，其他需自行创建。

        ls –l /dev/md0          # 查看md 设备的类型和主次设备号
        mknod /dev/md1 b 9 1     # 创建设备文件
    （3）建立RAID 5 设备
        mdadm --create /dev/md1 --level=5 --raid-devices=3 --spare-devices=1 /dev/sdd[5-8] mdadm --detail /dev/md1
    （4）设置mdadm 配置文件/etc/mdadm.conf
        DEVICE /dev/sdd5 /dev/sdd6 /dev/sdd7 /dev/sdd8
        ARRAY /dev/md1 devices=/dev/sdd5,/dev/sdd6,/dev/sdd7,/dev/sdd8
    （5）建立文件系统
        mkfs.ext3 /dev/md1

    （6）挂载RAID 5 设备
        mkdir /mnt/raid5
        mount /dev/md1 /mnt/raid5
    （7）管理RAID 5 阵列
        # 利用备用盘重建RAID 5
            mdadm /dev/md1 --fail /dev/sdd6
            mdadm --detail /dev/md1
        # 可看到备用盘自动参与重建阵列, 而故障盘成为备用磁盘, 而且# 注意: 要等待RAID 重建完毕, 再替换故障磁盘
        # 将故障磁盘移除并加入新磁
            mdadm /dev/md1 --remove /dev/sdd6
            mdadm /dev/md1 --add /dev/sde1
            mdadm --detail /dev/md1
    （8）启用/停用/监控RAID 设备
        # 停止RAID 设备(停止前要先卸载)
            mdadm --stop /dev/md0
        # 启动RAID 设备
            mdadm --assemble --scan /dev/md0
        # 监控RAID 设备
            mdadm --monitor --mail=admin@abc.com --delay=180 /dev/md0
        # 将监控任务转入后台执行
            nohup mdadm --monitor --mail=admin@abc.com --delay=180 /dev/md0

    （9）如果要删除RAID 多重磁盘设备（可选）        
        每个md 设备只能被建立一次，如果创建命令(mdadm–create) 出错，将造成该md 设备无法使用，这时需要按以下步骤先删除该错误的md 设备，然后才能重新创建它。
        #1. 停用RAID 设备
            mdadm --stop /dev/md0
        #2. 清空每个组成分区的超级块
            mdadm --zero-superblock /dev/sdb1
            mdadm --zero-superblock /dev/sdc1