RAID概念
磁盘阵列（Redundant Arrays of Independent Drives，RAID），有“独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列”之意。
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。
磁盘阵列还能利用同位检查（Parity Check）的观念，在数组中任意一个硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将数据经计算后重新置入新硬盘中。
RAID基本思想是把好几硬盘通过一定方式把它组合起来，成为一个新的硬盘阵列组，从而使它能够达到高性能硬盘的要求。
RAID有两种创建方式：
1.软RAID（通过操作系统软件来实现） 2.硬RAID（使用硬件阵列卡）大公司多会使用硬RAID。
RAID常见的几种类型：
RAID的三个关键技术：
镜像：提供数据的安全性。
条带：（块大小也可以说是条带的粒度），它的存在提供了数据的并发性，加快数据的传输速度。
数据的校验：通过算法推算出其中一块硬盘的数据，提供了数据的安全性。
常见RAID的工作原理:
RAID0工作原理：
RAID0是最早出现的RAID模式，即Data Stripping数据分条技术。RAID 0是组建磁盘阵列中最简单的一种形式，只需要2块以上的硬盘即可，成本低，可以提高整个磁盘的性能和吞吐量。RAID 0没有提供冗余或错误修复能力，但实现成本是最低的。
RAID1工作原理：
RAID1称为磁盘镜像，原理是把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上，也就是说数据在写入一块磁盘的同时，会在另一块闲置的磁盘上生成镜像文件，在不影响性能情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上，只要系统中任何一对镜像盘中至少有一块磁盘可以使用，甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时系统都可以正常运行,当一块硬盘失效时，系统会忽略该硬盘，转而使用剩余的镜像盘读写数据，具备很好的磁盘冗余能力。虽然这样对数据来讲绝对安全，但是成本也会明显增加，磁盘利用率为50%，以四块80GB容量的硬盘来讲，可利用的磁盘空间仅为160GB。另外，出现硬盘故障的RAID系统不再可靠，应当及时的更换损坏的硬盘，否则剩余的镜像盘也出现问题，那么整个系统就会崩溃。更换新盘后原有数据会需要很长时间同步镜像，外界对数据的访问不会受到影响，只是这时整个系统的性能有所下降。因此，RAID 1多用在保存关键性的重要数据的场合。
RAID 1主要是通过二次读写实现磁盘镜像，所以磁盘控制器的负载也相当大，尤其是在需要频繁写入数据的环境中。为了避免出现性能瓶颈，使用多个磁盘控制器就显得很有必要。
RAID5工作原理：
奇偶校验码存在于所有磁盘上，RAID5的读出效率很高，写入效率一般，块式的集体访问效率不错。因为奇偶校验码在不同的磁盘上，所以提高了可靠性。但是它对数据传输的并行性解决不好，而且控制器的设计也相当困难。RAID 3 与RAID 5相比，重要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输，需涉及到所有的阵列盘。而对于RAID 5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，可进行并行操作。在RAID 5中有“写损失”，即每一次写操作，将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。
RAID10工作原理：
这种结构无非是一个带区结构加一个镜象结构，因为两种结构各有优缺点，因此可以相互补充，达到既高效又高速的目的。大家可以结合两种结构的优点和缺点来理解这种新结构。这种新结构的价格高，可扩充性不好。主要用于数据容量不大，但要求速度和差错控制的数据库中。
RAID硬盘失效处理
热备：HotSpare
定义：当冗余的RAID组中某个硬盘失效时，在不干扰当前RAID系统的正常使用的情况下，用RAID系统中另外一个正常的备用硬盘自动顶替失效硬盘，及时保证RAID系统的冗余性
全局式：备用硬盘为系统中所有的冗余RAID组共享
专用式：备用硬盘为系统中某一组冗余RAID组专用
如下图所示：是一个全局热备的示例，该热备盘由系统中两个RAID组共享，可自动顶替任何一个RAID中的一个失效硬盘
热插拔：HotSwap
定义：在不影响系统正常运转的情况下，用正常的物理硬盘替换RAID系统中失效硬盘。
RAID-0-1-5-10搭建及使用-删除RAID及注意事项
RAID的实现方式
面试题：我们做硬件RAID，是在装系统前还是之后？
答：先做阵列才装系统 ，一般服务器启动时，有显示进入配置Riad的提示。
硬RAID：需要RAID卡，我们的磁盘是接在RAID卡的，由它统一管理和控制。数据也由它来进行分配和维护；它有自己的cpu，处理速度快
软RAID：通过操作系统实现
实战搭建RAID阵列
Mdadm命令详解
搭建RAID10：
1.添加四块磁盘
2.下载mdadm
[root@lu~]# yum install mdadm -y
3.创建raid10阵列
[root@lu ~]# mdadm -Cv /dev/md0 -a yes -n 4 -l 10 /dev/sd{b,c,d,e} #-C创建 v显示过程 /dev/md0 软raid -a yes 检测设备 -n磁盘数 -l 10 raid10 /dev/sd{b,c,d,e} 磁盘 mdadm: layout defaults to n2 mdadm: layout defaults to n2 mdadm: chunk size defaults to 512K mdadm: size set to 20954112K 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.
4.格式磁盘阵列为ext4
[root@lu ~]# mkfs.ext4 /dev/md0 mapper/ mcelog md0 mem midi mqueue/ [root@lu ~]# mkfs.ext4 /dev/md0 mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013) Filesystem label= OS type: Linux Block size=4096 (log=2) Fragment size=4096 (log=2) Stride=128 blocks, Stripe width=256 blocks 2621440 inodes, 10477056 blocks 523852 blocks (5.00%) reserved for the super user First data block=0 Maximum filesystem blocks=2157969408 320 block groups 32768 blocks per group, 32768 fragments per group 8192 inodes per group Superblock backups stored on blocks: 32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 4096000, 7962624 Allocating group tables: done Writing inode tables: done Creating journal (32768 blocks): done Writing superblocks and filesystem accounting information: done
5.挂载
[root@lu ~]# mkdir /raid10 [root@lu ~]# mount /dev/md0 /raid10 [root@lu ~]# df -h Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/mapper/centos-root 17G 1.2G 16G 7% / devtmpfs 224M 0 224M 0% /dev tmpfs 236M 0 236M 0% /dev/shm tmpfs 236M 5.6M 230M 3% /run tmpfs 236M 0 236M 0% /sys/fs/cgroup /dev/sda1 1014M 130M 885M 13% /boot tmpfs 48M 0 48M 0% /run/user/0 /dev/md0 40G 49M 38G 1% /raid10
6.查看/dev/md0的详细信息
[root@lu ~]# mdadm -D /dev/md0 /dev/md0: Version : 1.2 Creation Time : Thu Feb 28 19:08:25 2019 Raid Level : raid10 Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB) Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB) Raid Devices : 4 Total Devices : 4 Persistence : Superblock is persistent Update Time : Thu Feb 28 19:11:41 2019 State : clean, resyncing Active Devices : 4 Working Devices : 4 Failed Devices : 0 Spare Devices : 0 Layout : near=2 Chunk Size : 512K Consistency Policy : resync Resync Status : 96% complete Name : ken:0 (local to host ken) UUID : c5df1175:a6b1ad23:f3d7e80b:6b56fe98 Events : 26 Number Major Minor RaidDevice State 0 8 16 0 active sync set-A /dev/sdb 1 8 32 1 active sync set-B /dev/sdc 2 8 48 2 active sync set-A /dev/sdd 3 8 64 3 active sync set-B /dev/sde
7.写入到配置文件中
[root@lu ~]# echo "/dev/md0 /raid10 ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab #重启永久生效 但易造成系统重启失败，需进入救援模式删除文件
损坏磁盘阵列及修复
之所以在生产环境中部署RAID 10磁盘阵列，是为了提高硬盘存储设备的读写速度及数据的安全性，但由于我们的硬盘设备是在虚拟机中模拟出来的，因此对读写速度的改善可能并不直观。
在确认有一块物理硬盘设备出现损坏而不能继续正常使用后，应该使用mdadm命令将其移除，然后查看RAID磁盘阵列的状态，可以发现状态已经改变。
1.模拟磁盘损坏
[root@lu ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb mdadm: set /dev/sdb faulty in /dev/md0 [root@lu ~]# mdadm -D /dev/md0 /dev/md0: Version : 1.2 Creation Time : Thu Feb 28 19:08:25 2019 Raid Level : raid10 Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB) Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB) Raid Devices : 4 Total Devices : 4 Persistence : Superblock is persistent Update Time : Thu Feb 28 19:15:59 2019 State : clean, degraded Active Devices : 3 Working Devices : 3 Failed Devices : 1 Spare Devices : 0 Layout : near=2 Chunk Size : 512K Consistency Policy : resync Name : lu:0 (local to host lu) UUID : c5df1175:a6b1ad23:f3d7e80b:6b56fe98 Events : 30 Number Major Minor RaidDevice State - 0 0 0 removed 1 8 32 1 active sync set-B /dev/sdc 2 8 48 2 active sync set-A /dev/sdd 3 8 64 3 active sync set-B /dev/sde 0 8 16 - faulty /dev/sdb
2.添加新磁盘
在RAID 10级别的磁盘阵列中，当RAID 1磁盘阵列中存在一个故障盘时并不影响RAID 10磁盘阵列的使用。当购买了新的硬盘设备后再使用mdadm命令来予以替换即可，在此期间我们可以在/RAID目录中正常地创建或删除文件。由于我们是在虚拟机中模拟硬盘，所以先重启系统，然后再把新的硬盘添加到RAID磁盘阵列中
[root@lu ~]# reboot [root@lu ~]# umount /raid10 [root@lu ~]# mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb mdadm: added /dev/sdb [root@lu ~]# mdadm -D /dev/md0 /dev/md0: Version : 1.2 Creation Time : Thu Feb 28 19:08:25 2019 Raid Level : raid10 Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB) Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB) Raid Devices : 4 Total Devices : 4 Persistence : Superblock is persistent Update Time : Thu Feb 28 19:19:14 2019 State : clean, degraded, recovering Active Devices : 3 Working Devices : 4 Failed Devices : 0 Spare Devices : 1 Layout : near=2 Chunk Size : 512K Consistency Policy : resync Rebuild Status : 7% complete #这里显示重建进度 Name : ken:0 (local to host ken) UUID : c5df1175:a6b1ad23:f3d7e80b:6b56fe98 Events : 35 Number Major Minor RaidDevice State 4 8 16 0 spare rebuilding /dev/sdb #rebuilding重建中 1 8 32 1 active sync set-B /dev/sdc 2 8 48 2 active sync set-A /dev/sdd 3 8 64 3 active sync set-B /dev/sde [root@lu ~]# mdadm -D /dev/md0 #查看是否重建完成
实战搭建raid5阵列+备份盘
1.添加磁盘
2.创建RAID5阵列
[root@lu ~]# mdadm -Cv /dev/md0 -n 3 -l 5 -x 1 /dev/sd{b,c,d,e} 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 md0 when using /sys/module/md_mod/parameters/new_array mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata mdadm: array /dev/md0 started.
3.格式化为ext4
[root@lu ~]# mkfs.ext4 /dev/md0 mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013) Filesystem label= OS type: Linux Block size=4096 (log=2) Fragment size=4096 (log=2) Stride=128 blocks, Stripe width=256 blocks 2621440 inodes, 10477056 blocks 523852 blocks (5.00%) reserved for the super user First data block=0 Maximum filesystem blocks=2157969408 320 block groups 32768 blocks per group, 32768 fragments per group 8192 inodes per group Superblock backups stored on blocks: 32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 4096000, 7962624 Allocating group tables: done Writing inode tables: done Creating journal (32768 blocks): done Writing superblocks and filesystem accounting information: done
4.挂载
[root@lu ~]# mount /dev/md0 /raid5 [root@lu ~]# df -h Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/mapper/centos-root 17G 1.2G 16G 7% / devtmpfs 476M 0 476M 0% /dev tmpfs 488M 0 488M 0% /dev/shm tmpfs 488M 7.7M 480M 2% /run tmpfs 488M 0 488M 0% /sys/fs/cgroup /dev/sda1 1014M 130M 885M 13% /boot tmpfs 98M 0 98M 0% /run/user/0 /dev/md0 40G 49M 38G 1% /raid5
5.查看阵列信息，可以发现有一个备份盘/dev/sde
[root@lu ~]# mdadm -D /dev/md0 /dev/md0: Version : 1.2 Creation Time : Thu Feb 28 19:35:10 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 : Thu Feb 28 19:37:11 2019 State : active Active Devices : 3 Working Devices : 4 Failed Devices : 0 Spare Devices : 1 Layout : left-symmetric Chunk Size : 512K Consistency Policy : resync Name : ken:0 (local to host ken) UUID : b693fe72:4452bd3f:4d995779:ee33bc77 Events : 76 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
6.模拟/dev/sdb磁盘损坏，可以发现/dev/sde备份盘立即开始构建
[root@lu ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb mdadm: set /dev/sdb faulty in /dev/md0 [root@lu ~]# mdadm -D /dev/md0 /dev/md0: Version : 1.2 Creation Time : Thu Feb 28 19:35:10 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 : Thu Feb 28 19:38:41 2019 State : active, degraded, recovering Active Devices : 2 Working Devices : 3 Failed Devices : 1 Spare Devices : 1 Layout : left-symmetric Chunk Size : 512K Consistency Policy : resync Rebuild Status : 2% complete Name : lu:0 (local to host lu) UUID : b693fe72:4452bd3f:4d995779:ee33bc77 Events : 91 Number Major Minor RaidDevice State 3 8 64 0 spare rebuilding /dev/sde 1 8 32 1 active sync /dev/sdc 4 8 48 2 active sync /dev/sdd 0 8 16 - faulty /dev/sdb