[Linux命令]-9-磁盘阵列(RAID)实例详解_综合

#引言

这篇文章介绍几种常用的磁盘阵列技术（Raid0、Raid1、Raid4、Raid5、Raid10、Raid01），演示如何在CentOS7环境下使用mdadm命令去创建和维护磁盘阵列；RAID又称“廉价磁盘冗余阵列”，可以使用硬件和软件两种方式来实现，硬件RAID可以参考购买硬件时附带的参考手册，设置方法与软件RAID有差异；现如今软件RAID大多用作研究和熟悉RAID的工作方式。

#文章目录

0×1.Raid（磁盘阵列）级别介绍
```
   a.Raid0
```
```
   b.Raid1
```
```
   c.Raid4
```
```
   d.Raid5
```
```
   e.Raid10
```
```
   f.Raid01
```
0×2.Linux创建磁盘阵列实例
```
  a.实验环境介绍
```
```
  b.创建磁盘阵列Raid10
```
```
  c.配置开机自启动磁盘阵列
```

  d.将磁盘阵列挂载到目录使用

0×3.创建冗余磁盘阵列
0×4.删除磁盘阵列

0×1.Raid（磁盘阵列）级别介绍

Raid有"廉价磁盘冗余阵列"的意思，就是利用多块廉价的硬盘组成磁盘组，让数据分部储存在这些硬盘里面，从而达到读取和写入加速的目的；也可以用作数据的冗余，当某块硬盘损毁后，其他硬盘可以通过冗余数据计算出损坏磁盘的数据，这样就提高了数据储存的安全性。

a.Raid0

Raid0数据储存方法如下（假设有两块硬盘D1、D2）:

特点：数据被并行写入每个磁盘，每个磁盘都保存了完整数据的一部分，读取也采用并行方式，磁盘数量越多，读取和写入速度越快。因为没有冗余，一个硬盘坏掉全部数据丢失。至少两块硬盘才能组成Raid0阵列。

容量：所有硬盘之和。
###b.Raid1
Raid1数据储存方法如下（假设有两块硬盘D1、D2）:

特点：有数据冗余，可靠性强，D1、D2被写入相同的数据，其中D2可以作为D1的完整备份。读取时，从两块硬盘上并行读取，写入慢，读取快。任何一块硬盘坏掉不会丢失数据，至少两块硬盘并且两块硬盘大小相等才能组成Raid1阵列。

容量：所有硬盘容量之和的一半（一半写数据，一半用来做备份）。
###c.Raid4
Raid4数据储存方法如下（假设有三块硬盘D1、D2、D3）:

特点：有数据冗余校验，可靠性强。其中任何一块硬盘坏掉都不会引起数据丢失，D1丢失时，D3根据校验和以及D2的数据进行逆运算，计算出D1的数据。但当写入大量数据时校验盘D3会是一个数据瓶颈，导致写入慢。只有当两块磁盘同时丢失时，数据才无法恢复。至少三块硬盘并且磁盘大小应该相等才能组成Raid4阵列（不常用）。

容量：所有硬盘容量之和减去其中一块硬盘的容量。
###d.Raid5
Raid5数据储存方法如下（假设有三块硬盘D1、D2、D3）:

特点：采用奇偶校验，可靠性强，磁盘校验和被散列到不同的磁盘里面，增加了读写速率。只有当两块磁盘同时丢失时，数据才无法恢复，至少三块硬盘并且硬盘大小应该相等才能组成Raid5阵列。

容量：所有硬盘容量之和减去其中一块硬盘的容量，被减去的容量被分配到三块硬盘的不同区域用来存放数据校验信息。

###e.Raid10
Raid10（Raid1+Raid0）是现在比较常用的一种磁盘阵列级别，它的容错好，读写数据效率较高，但经费相对也较高。
Raid10数据储存方法如下（假设有四块硬盘D1、D2、D3、D4）:

特点：备份和并发式存取数据，可靠性强。D1、D2组成一个阵列Raid1，其中D1是数据盘，D2是备份盘；D3、D4也组成一个Raid1，其中D3是数据盘,D4是备份盘；在这个基础上将D1、D2作为一个整体，将D3、D4也作为一个整体，这两个整体之间再组成一个Raid0阵列。这样不仅仅读取数据会非常快，并发写入的速度也会随着磁盘的增多而变快。至少四块硬盘并且每块硬盘大小应该相等才能组成Raid10阵列。

容量：所有硬盘容量之和的一半（一半写数据，一半用来备份数据）。

###f.Raid01
Raid01数据储存方法如下（假设有四块硬盘D1、D2、D3、D4）:

特点：D1、D2组成一个阵列Raid0，D3、D4也组成一个阵列Raid0，D1、D2和D3、D4再组成一个Raid1。D1和D2作为数据盘阵列，D3和D4作为数据备份阵列，这种方式并不常用，至少四块硬盘并且每块硬盘大小应该相等才能组成Raid01阵列。

容量：所有硬盘容量之和的一半。

##0×2.Linux创建磁盘阵列实例
这一部分通过Linux上的mdadm命令来实现Raid10磁盘阵列。

###a.实验环境介绍
实验环境为一台安装了5块硬盘的计算机，操作系统是CentOS7，除系统所在硬盘(/dev/sda)外，其余四块20G的硬盘盘符分别为（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd、/dev/sde）；

主要用到的命令：mdadm；

CentOS7中mdadm默认已安装，如果没有安装，可以使用yum在线安装，如下：

#首先确保已经连接到互联网，搜索一下yum服务器上是否存在mdadm
qing@qingsword.com:~$ sudo yum search mdadm#根据搜索结果和系统环境选择对应的版本安装
qing@qingsword.com:~$ sudo yum install mdadm.x86_64#安装需要root权限，请确保普通用户可用sudo或切换到root权限操作

到这里，实验的准备工作完成。
###b.创建磁盘阵列Raid10

#参数详解：
# 磁盘阵列创建需要root权限；
# -C 创建一个新的RAID起名为md0；
# -a yes 自动创建对应设备；
# -l 指定RAID级别，本例是10；
# -n 活动的磁盘数量（备份盘除外）；
# 因为RAID10最少需要4块硬盘，后面的sd[b-e]都被添加到md0中；
# 如果要创建其他级别的RAID，只需要更改-l参数后的级别，并根据所需要的硬盘的数量更改-n参数后面的数量即可；
qing@qingsword.com:~$ sudo mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 10 -n 4 /dev/sd[b-e]
Continue creating array? (y/n)  y #输入y继续#如果每块硬盘容量都很大，RAID的创建不是瞬间完成的，通过查看下面这个文件，可以看到一个创建进度，确保全部完成后再进行下一步
qing@qingsword.com:~$ cat /proc/mdstat
Personalities : [raid10]
[====>................]  resync = 24.0%
#只有这个到达100%才算完成#查看刚才创建的磁盘阵列md0详细信息
qing@qingsword.com:~$  sudo mdadm -D /dev/md0

###c.配置开机自启动磁盘阵列
新创建的磁盘阵列默认是不能开机自启动的，需要手动创建一个配置文件，让系统在启动的时候自动启动Raid(经过测试，CentOS7并不需要创建这个配置文件，如果重启后磁盘阵列没有随机启动，请使用下面的方法配置一次)：

#这个配置文件的创建需要root权限才可进行，切换到root
qing@qingsword.com:~$ su root#将mdadm信息写入配置文件
root@qingsword.com:~# mdadm -D --scan > /etc/mdadm.conf

###d.将磁盘阵列挂载到目录使用

#挂载前先需要对磁盘阵列格式化
qing@qingsword.com:~$ sudo mkfs.ext4 /dev/md0#挂载，本例挂载到/mnt目录
qing@qingsword.com:~$ sudo mount /dev/md0 /mnt#查看已经挂载的设备，可以看到/dev/md0可使用的大小是40G，上面已经介绍过，Raid10可用大小是活动硬盘总和的一半
qing@qingsword.com:~$ sudo df -h
Filesystem                   Size  Used Avail Use% Mounted on
...
/dev/md0                     40G   176M   38G  1%  /mnt

##0×3.创建冗余磁盘阵列
可以在创建RAID的时候指定有几块冗余磁盘，当工作磁盘出现故障的时候，冗余磁盘自动启动，顶替出现故障的磁盘继续工作，请看下面的实例：

#假设有6块硬盘，前面4块用作RAID10,后面两块将被用作冗余（参数-x 2表示有2块硬盘用作冗余）
qing@qingsword.com:~$ sudo mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 10 -n 4 -x 2 /dev/sd[b-g]#查看磁盘阵列详细详细
qing@qingsword.com:~$ sudo mdadm -D /dev/md0
...
Raid Level : raid10
...
Raid Devices : 4 #参与磁盘阵列硬盘数4
Total Devices : 6 #总硬盘数6
...
Active Devices : 4 #正在工作的硬盘4
Working Devices : 6 #能够工作的硬盘6个
Failed Devices : 0  #故障硬盘数0
Spare Devices : 2 #空闲硬盘数2Number Major Minor RaidDevice State0  8  16   0  active sync set-A  /dev/sdb1  8  32   1  active sync set-B  /dev/sdc2  8  48   2  active sync set-A  /dev/sdd3  8  64   3  active sync set-B  /dev/sde4  8  80   -   spare   /dev/sdf #两个冗余磁盘5  8  96   -   spare   /dev/sdg

下面手动将一块磁盘标记为故障，看看冗余盘是否起作用：

#将md0中sdc标记为故障
qing@qingsword.com:~$ sudo mdadm /dev/md0 -f /dev/sdc
mdadm: set /dev/sdc faulty in /dev/md0qing@qingsword.com:~$ sudo mdadm -D
...
Active Devices : 4
Working Devices : 5
#还有5个能工作的磁盘（包括剩下冗余的1个）
Failed Devices : 1 #坏掉1个
Spare Devices : 1 #空闲1个Number Major Minor RaidDevice State0  8  16  0  active sync set-A  /dev/sdb5  8  96  1  active sync set-B  /dev/sdg2  8  48  2  active sync set-A  /dev/sdd3  8  64  3  active sync set-B  /dev/sde1  8  32  -  faulty  /dev/sdc4  8  80  -  spare  /dev/sdf

假如/dev/sdc经过测试后发现没有问题，想要重新加入md0使用，可以在系统重启后，使用"mdadm /dev/md0 -a /dev/sdc"命令将它重新（添加）启用。

如果以后，想要加入一块新硬盘到这个raid10里作为备份盘，这块新硬盘需要和其他硬盘（或分区）保持相同的大小，然后使用下面的命令添加：

#添加后，就会在备份列表中看到/dev/sdh这块硬盘了
qing@qingsword.com:~$ sudo mdadm /dev/md0 --add /dev/sdh#或简写命令如下，效果同上
qing@qingsword.com:~$ sudo mdadm /dev/md0 -a /dev/sdh

##0×4.删除磁盘阵列
要想彻底清除RAID以及数据，请使用下面的方法：

#1.如果已经挂载，先卸载
qing@qingsword.com:~$ sudo umount /dev/md0#2.关闭RAID
qing@qingsword.com:~$ sudo mdadm -S /dev/md0#3.将磁盘sdb至sdf中的所有数据全部用0填充（创建时有多少块硬盘，这里就写多少块，例如上面创建了冗余是从b-g，那么这里就写/dev/sd[b-g]）
qing@qingsword.com:~$ sudo mdadm --zero-superblock /dev/sd[b-f]#4.删除启动配置文件（如果有）
qing@qingsword.com:~$ sudo rm -rf /etc/mdadm.conf