RAID特性詳解，及RAID創建詳細操作

寫在前面–命令總覽：創建RAID：mdamd  -C [-l級別  -n盤數量  -cchunk  -a是否詢問]

查看RAID： mdadm –D   停止RAID：mdadm –S  管理RAID：-f標記損壞  -r刪除  -a添加

watch  文件：/proc/mdstat   操作簡要流程在尾部

 

RAID各級特性

RAID全稱為獨立磁盤冗余陣列(Redundant Array of Independent Disks)，基本思想就是把多個相對便宜的硬盤組合起來，成為一個硬盤陣列組，使性能達到甚至超過一個價格昂貴的硬盤。

 

RAID優點如下：

把多塊硬盤組合成更大的硬盤當做一塊硬盤使用

提高IO能力：磁盤并行讀寫

提高耐用性：通過磁盤冗余來實現

擁有獨立內存和自我供電能力，在突然斷電時能靠電池把內存中的數據寫入磁盤，一定程度上防止數據丟失。

 

RAID的實現方式：

外接式磁盤陣列：通過擴展卡提供適配能力

內接式RAID：主板集成RAID控制器

上述兩種方式：RAID配置在BIOS中

software RAID：但現在幾乎沒人用了

 

RAID級別：level，多塊磁盤組織在一起的工作方式不同，而不是性能好壞之分

單一類型：

RAID-0：條帶卷。chunk

假如，有兩塊硬盤A和B，把數據存儲到這兩塊硬盤上。就把數據切割成到四數據塊，把數據塊1存儲到A盤上，數據塊2存儲到B盤上，把數據塊3再存儲到A盤上，把數據塊4存儲到B盤上。這樣A和B盤可以同時存儲，整個數據存儲的時間就減半了。相同的，讀取時從兩盤一起讀數據，讀取的時間也減半了。

但是，假如一塊磁盤壞掉的可能性為1/4，那么兩塊盤壞掉一塊的概率就為1/2，壞掉任何塊盤都會導致整個數據的損壞，所以使用磁盤越多，雖然IO能力越強，但風險也越大。上述數據塊1，數據塊2等稱為chunk。這種方式一般存放不是很重要的數據。

特性：

讀寫能力提升

可用空間：n*min 假如有三塊硬盤分別為10G，12G，15G 大小，可用空間為3x10G=30G。

無容錯（冗余）能力，反而增加風險

需要磁盤數量：2塊以上

 

RAID-1：鏡像卷。

把數據分別寫入A和B兩塊盤內，相當于把數據存了兩份，這兩個盤內的數據完全一樣。這樣，即便有一塊盤壞掉，另一塊盤也能保存好完成數據。讀取是從兩塊盤一起讀，所以讀取能力上升。但是寫入數據時需要把數據寫兩遍，所以寫入能力下降。

特性：

寫性能下降

讀性能提升

可用空間：1*min，只有一塊盤有用，其他盤只是做備份

有容錯能力

最少磁盤數：2

 

RAID-4：校驗盤技術。假如有四塊盤，拿三塊盤A,B,C分別存儲小數據塊chunk，拿最后一塊盤D做校驗盤，存儲前面三塊盤數據的校驗碼（校驗碼可以理解為前三塊盤數據的總和但占用空間卻沒增加）。這樣就允許壞一塊盤，無論任何一塊盤壞掉，通過另外三塊盤都可以找回丟失的數據。但是校驗盤D存儲數據多，壓力大，而且前ABC三塊盤任何一塊壞掉,校驗盤D就不得不扛起那塊壞掉的盤的工作，壓力很大，所以壞掉的可能性最大。所以通常就為校驗盤D做一塊備胎盤E，E時刻監視D的一舉一動，哪一天D壞掉了，備胎E就會自動自告奮勇，挑起大梁。

RAID-5:三塊盤輪流做校驗盤。

比如第一輪存儲把chunk1存儲到A上，chunk2存儲到B上，chunk3存儲到C上，校驗碼存儲到D上。第二輪存儲校驗碼存到C上，chunk存儲到ABD上，第三輪存儲把校驗碼存儲到B上，chunk存儲到ACD上，第四輪把校驗碼存儲到A上，以此類推。這樣就不會有哪一塊盤的壓力特別大了。

讀寫性能提升

可用空間：n-1，相當于一塊拿來做校驗盤

容錯能力：1塊盤

最少磁盤數：3

 

RAID-6：

拿兩個盤做校驗盤，這樣可以允許壞兩塊磁盤，但效果不如RAID10

讀寫性能提升

可用空間：n-2

容錯能力：2塊盤

最少磁盤數：4

 

混合類型：

RAID-10：先做1再做0，先組合下層，才能組合上層

假如6個盤分成三組，AB為一組，CD二組，EF三組。簡稱把數據分成三個chunk，每一組一個chunk，

讀寫性能提升。一組拿到chunk后把自己的chunk分別存到A，B盤上，這樣Ａ和Ｂ就互為鏡像了。這樣每個小組內都允許壞掉一塊盤，比如ACE同時壞掉都沒事。

可用空間：1/2

有容錯能力：每組只能壞一塊

最少磁盤數：4

RAID-01：

例如把6個盤分成兩組，ABC為第一組，DEF為第二組。把數據給第一組，再把相同的數據給第二組。第一組拿到數據后把數據切成三個chunk，分別存儲到A、B、C、上。第二組拿到數據后也執行與第一組相同的操作。表面看兩組互為鏡像，但由于組拿到數據后又進行了切割，兩個組的切割方式幾乎不可能完全相同，所以如果 第一組和第二組都各自壞掉一塊盤，數據基本就找不回來了，所以只允許有一組出錯，一組內全部壞掉都沒事，但不允許兩組同時出現壞盤。

 

RAID-50：至少6塊盤，最多壞一個

RAID-7：

 

JBOD：just a bunch of disks

最簡單的將多塊磁盤空間合并成一個大的可用空間

可用空間：sum，不論是否一樣大

無容錯能力

 

常用級別：RAID-0，RAID-1，RAID-10，RAID-50，JBDO

一般用10，和50，或0，其他不好用

 

centos6上軟RAID的實現；

結合內核中的md（multi device）

 

mdadm：模式化工具

支持LINEAR, RAID0，RAID4，RAID5，RAID6，RAID10

創建：-C     查看 –D     管理-f,-r,-a    停用，刪除-S    裝配-A   監控-F

-C:創建RAID

mdadm –C /dev/md0 –l  5  –n  3 –x 1 –c  128K  -a  yes /dev/sda{5,6,7}

 

-n #:使用#塊設備創建此RAID

-l #：指明RAID級別

-a {yes，no}：自動創建目標RAID的設備的設備文件

-c chunk_size:指明塊大小

-x#：指明空閑盤的個數

-D：顯示raid的詳細信息

mdadm -D /dev/md0

觀察md狀態：

cat /proc/mdstat

watch命令：

watch –n1 'command'

watch -n1 'cat /proc/mdstat'

 

管理模式：

-f：標記磁盤為損壞

           mdadm  /dev/md0 -f /dev/sda6

-a添加磁盤

           mdadm /dev/md0 -a /dev/sda5

-r移除磁盤

           mdadm /dev/md0 -r /dev/sda5

 

-S停止，刪除md設備

mdadm -S /dev/md0  ———刪除md0

下面為創建RAID5的詳細過程：

 [root@localhost ~]# mdadm -C /dev/md0 -l 5 -n 3 -x 1 -c 128K -a yes /dev/sda{7,8,9,10}

mdadm: /dev/sda7 appears to contain an ext2fs file system   —————-創建/dev/md0

       size=2099724K  mtime=Thu Jan  1 08:00:00 1970

mdadm: largest drive (/dev/sda9) exceeds size (2097664K) by more than 1%

Continue creating array? y

mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata

mdadm: array /dev/md0 started.

 

 [root@localhost ~]# cat /proc/mdstat

Personalities : [raid6] [raid5] [raid4]

md0 : active raid5 sda9[4] sda10[3](S) sda8[1] sda7[0]

      4195328 blocks super 1.2 level 5, 128k chunk, algorithm 2 [3/3] [UUU]

unused devices: <none>

[root@localhost ~]# mke2fs -t ext4 /dev/md0  ———–格式化md0

[root@localhost ~]# mkdir /mydata

[root@localhost ~]# mount /dev/md0 /mydata

[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md0  —-可以看到一共有4塊設備組成/dev/sda{7,8,9}和/dev/sda10

[root@localhost ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sda7  ——–把/dev/sda7標記損壞

mdadm: set /dev/sda7 faulty in /dev/md0

[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md0

    Number   Major   Minor   RaidDevice State

       3       8       10        0      spare rebuilding   /dev/sda10

       1       8        8        1      active sync   /dev/sda8 ——–可看到/dev/sda10自動替換到了

—————————/dev/sda7的位置，正在同步數據

4       8        9        2      active sync   /dev/sda9

 

       0       8        7        –      faulty   /dev/sda7

[root@localhost ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sda8   —–再標記壞一塊盤

mdadm: set /dev/sda8 faulty in /dev/md0

[root@localhost ~]# cd /mydata  

[root@localhost mydata]# ll

總用量 16

drwx——. 2 root root 16384 12月 20 17:11 lost+found ————-原來數據還能查看

[root@localhost mydata]# mdadm /dev/md0 -r /dev/sda7  ———移除/dev/sda7

mdadm: hot removed /dev/sda7 from /dev/md0

[root@localhost mydata]# mdadm /dev/md0 -r /dev/sda8

mdadm: hot removed /dev/sda8 from /dev/md0

[root@localhost mydata]# mdadm -D /dev/md0  ——發現只剩兩塊盤

………………………………………………..

    Number   Major   Minor   RaidDevice State

       3       8       10        0      active sync   /dev/sda10

       2       0        0        2      removed

       4       8        9        2      active sync   /dev/sda9

[root@localhost mydata]# mdadm /dev/md0 -a /dev/sda7 ——-/dev/sda7加上去

mdadm: added /dev/sda7

[root@localhost mydata]# mdadm -D /dev/md0 ———-/dev/sda7添加成功

    Number   Major   Minor   RaidDevice State

       3       8       10        0      active sync   /dev/sda10

       5       8        7        1      spare rebuilding   /dev/sda7

       4       8        9        2      active sync   /dev/sda9

 

 

 

下面為創建RAID5的簡要過程：

fdisk /dev/sda — 創建4個5G分區—用t，設備號即數字—-把磁盤類型改寫fd，RAID用的磁盤類型

cat /proc/mdstat  ———此文件可查看RAID設備的信息

mdadm -C /dev/md0 -a yes -n 3 -l 5 /dev/sda{5,6,7,8,}—–  創建一個名為md0的RAID

mke2fs -t ext4 /dev/md0        ————-把RAID格式化成ext4格式

mount /dev/md0 /mydata      ———-把RAID掛載至 /mydata目錄下

mount               ———-查看是否掛載成功

df –lh                  ———查看磁盤信息

blkid /dev/md0      ———–查看md0的信息

mdadm -D /dev/md0  ————查看md0的詳細信息

mdadm  /dev/md0 -f /dev/sda5———損壞一塊  損壞RAID md0 上的一塊盤

watch -n1 'cat /proc/mdstat'      ———-監控這個文件，隨時掌握RAID的信息

mdadm -D /dev/md0           ———-查看md0的詳細信息

 

mdadm  /dev/md0 -f /dev/sda6–再損壞一塊盤

mdadm -D /dev/md0    —————查看md0的詳細信息，發現依然能訪問掛載點

 

mdadm /dev/md0 -r /dev/sda5 ——-移除壞掉的盤

mdadm /dev/md0 -r /dev/sda6

mdadm -D /dev/md0

 

mdadm /dev/md0 -a /dev/sda5 ———給md0加上一塊盤

mdadm -D /dev/md0  ———–查看md0的狀態