Linux基礎知識之RAID

1、什么是RAID？
    多個磁盤合成一個“陣列”來提供更好的性能、冗余，或者兩者都提供。
2、RAID的優點？
    提高IO 能力：
        磁盤并行讀寫
    提高耐用性：
        磁盤冗余來實現
3、RAID 實現的方式：
    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
        安裝OS 前在BIOS 里配置
    Software RAID：軟件實現的RAID
4、RAID級別：多塊磁盤組織在一起的工作方式有所不同
    0:條帶
        性能提升：讀和寫
        冗余能力(容錯能力)：無
        空間利用率：nS
        至少需要2塊硬盤
    1:鏡像
        性能提升：寫性能下降，讀性能提升
        冗余能力：有
        空間利用率：1/2
        至少需要2塊硬盤
    2-4:現在不做使用
    5:
        性能提升：讀 寫
        冗余能力：有
        空間利用率：(n-1)/n
        至少需要3塊硬盤
    6:
        性能提升：讀 寫
        冗余能力：有，最多支持兩塊硬盤同時損壞
        空間利用率：(n-2)/n
        至少需要4塊磁盤
    7:
        可以理解為一個獨立存儲計算機，自身帶有操作系統和管理工具，可以獨立運行，理論上性能最高的RAID

組合RAID
    10:
        性能提升：讀 寫
        冗余能力：有
        空間利用率：1/2
        至少需要4塊硬盤
    01:
        性能提升：讀 寫
        冗余能力：有
        空間利用率：1/2
        至少需要4塊硬盤
    50:
        性能提升：讀 寫
        冗余能力：有
        空間利用率：(n-2)/n
        至少需要6塊硬盤
    jbod:
        性能提升：無提升
        冗余能力：無
        空間利用率：100%
        至少需要2塊硬盤
    常用級別：RAID-0, RAID-1, RAID-5, RAID-10,RAID-50, JBOD
5、利用軟件實現RAID
    mdadm：模式化的工具  
    支持的RAID 級別：LINEAR, RAID0, RAID1, RAID4,RAID5, RAID6, RAID10
    語法：mdadm [mode] <raiddevice> [options] <component-devices>
    模式化的命令：
        創建模式
        -C 設備
        專用選項
            -n #: 使用#個塊設備來創建此RAID；
            -l #：指明要創建的RAID的級別；
            -a {yes|no}：自動創建目標RAID設備的設備文件；
            -c CHUNK_SIZE: 指明塊大小；
            -x #: 指明空閑盤的個數；
        管理模式
            –add(-a)    eg:mdadm /dev/md# -a /dev/sda9      將磁盤sda9添加的md#陣列中，新添加硬盤要與原先的硬盤的儲存空間相同
            –remove(-r) eg:madam /dev/md# -r /dev/sda8      移除md#下的sda8磁盤
            –fail(-f)   eg:mdadm /dev/md# –fail /dev/sda7       模擬損壞的md#下的sda7磁盤
        監控模式
            -F
            -D  /dev/md1  顯示/dev/md1 的所有的磁盤信息
        增長模式
            -G
        裝配模式
            -A  mdadm -A /dev/md# /dev/sda7 /dev/sda9 將sda7和sda9裝配到md#下
        停止陣列：
            mdadm -S /dev/md#  停止/dev/md#的磁盤陣列
        觀察md的狀態：
            cat /proc/mdstat
6.軟RAID配置實例
    使用mdadm創建并定義RAID設備
        #mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1
    用文件系統對每個RAID 設備進行格式化
        #mke2fs -j /dev/md0
    測試RAID 設備
        mdadm 允許檢查RAID 設備的狀況
        #mdadm –detail|D /dev/md0
    增加新的成員
        #mdadm –G /dev/md0 –n4 -a /dev/sdf1
7.軟RAID測試和修復
    模擬磁盤故障
        #mdadm /dev/md0 -f /dev/sda1
    移除磁盤
        #mdadm /dev/md0 –r /dev/sda1
    從軟件RAID磁盤修復磁盤故障，替換出故障的磁盤然后開機
    在備用驅動器上重建分區
        #mdadm /dev/md0 -a /dev/sda1
        mdadm  /proc/mdstat 及系統日志信息
8、軟RAID管理
    生成配置文件：mdadm –D –s >> /etc/mdadm.conf
    停服務：mdadm –S /dev/md0
    激活：mdadm –A –s /dev/md0  激活
    刪除raid信息：mdadm –zero-superblock /dev/sdb1
9、RAID實戰演練
    (1)創建2G RAID0
    2G  2個1G的 分區
    mdadm -C /dev/md0   創建一個設備
    fdisk /dev/sda     查看一下/dev/sda
    n +1G n +1G 創建兩個為sda5 sda6的分區
    t 5 fd  t 6 fd 將這兩個分區的格式更改為Linux Raid auto
    w 保存退出
    partprobe /dev/sda 重新讀取一下硬盤分區
    cat /proc/partitions 查看所有的Raid
    mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 0 -n 2 /dev/sda5 /dev/sda6   創建/dev/md0 自動為其創建文件，創建的級別為0 設備個數為2
    cat /proc/mdstat   查看所有的Raid
    mke2fs -j /dev/md0      格式化md0,不能格式化sda5 sda6
    mount /dev/md0 /mnt 將md0掛載到/mnt
    (2)創建2G RAID1
    因為磁盤的利用率為1/2，要想創建一個2G的RAID1需要創建兩個2G的分區
    mdadm -C /dev/md1   創建一個設備
    fdisk /dev/sda     查看一下/dev/sda
    n +2G n +2G 創建兩個為sda7 sda8的分區
    t 7 fd  t 8 fd 將這兩個分區的格式更改為Linux Raid auto
    w 保存退出
    partprobe /dev/sda 重新讀取一下硬盤分區
    cat /proc/partitions 查看所有的Raid
    mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 1 -n 2 /dev/sda7 /dev/sda8   創建/dev/md1 自動為其創建文件，創建的級別為0 設備個數為2
    cat /proc/mdstat   查看所有的Raid
    mke2fs -j /dev/md1      格式化md1,不能格式化sda7 sda8
    mount /dev/md1 /mnt 將md1掛載到/mnt
    (3)實現軟件raid
    ①將已經存在的或者新建的多塊磁盤分區同意調整為 fd  Linux raid auto 模式
        fdisk  /dev/sd#  n  p  +10G  t  fd  w
    磁盤的建議塊數，RAID5為例 需要5塊磁盤左右
    ②創建RAID設備
        mdadm -C  /dev/md0 -a yes -l 5  -n 4 -x 1 /dev/sd{b,c,d,e,f}
    創建的RAID的設備的文件名為md0，自動創建設備文件(-a yes)，創建的級別為RAID5(-l 5)，設備的個數為4個(-n 4)，創建空閑盤的合數為1個(-x 1)，創建的真實的磁盤為/dev/sd{b,c,d,e,f}
    ③查看已經創建的RAID設備是否存在
        mdadm -D /dev/md0
        cat /proc/mdstat
    ④為創建好的RAID設備設定文件類型，以ext4文件系統為例
        mkfs.ext4 /dev/md0
    ⑤將已經創建好的RAID設備，設置開機自動掛載，設置掛載點和掛載類型等
        vim /etc/fstab
        UUID="b92ddd51-c555-4948-b1d5-8563b697a2f1"   /mnt/raid   ext4    defaults     0       0
    ⑥將設備的配置信息，寫入到文件中，生成配置文件
        mdadm  -Ds /dev/md0 > /etc/mdadm.conf
    ⑦啟動與停止RAID
        mdadm -A /dev/md0 啟動RAID
        mdadm -S /dev/md0 停止RAID(注意：停止RAID之前，應該先卸載RAID，mount /dev/md0，之后使用-S卸載，否則會報錯)
    ⑧模擬RAID在日常生活中出現的錯誤
        mdadm /dev/md0 -f /dev/sdf1 模擬損壞
        mdadm /dev/md0 -r /dev/sdf1 刪除成員
        mdadm /dev/md0 -a /dev/sdf1 增加
        mdadm -G /dev/md0 -n 6 -a /dev/sdd4 增加成員
    ⑨刪除RAID
        umount /mnt/md#  卸載RAID的掛載
        mdadm -S /dev/md0 停止RAID的使用
        rm -f /etc/mdadm.conf 刪除RAID配置文件
        vi /etc/fstab    將RAID的默認掛載取消掉
        fdisk /dev/sda   刪除新建的RAID分區
        mdadm –zero-superblock /dev/sdd1  將磁盤中的超級塊信息取消掉