RAID（ Blob3 ）

Berkeley在1988年，發表的文章：“A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”。之中提出RAID（Redundant Arrays of Inexpensive Disks 廉價磁盤陣列）；

將多個IDE或SCSI設備并行組合成一個使用，以提高其“耐用性”及“并行讀寫能力（IOps）”

多個設備組織起來高效，就需要較好的硬件控制器，不同的公司生產出來的控制器，IOps和耐用性不同，所以RAID并不廉價，后更名RAID(Redundant Arrays of Independent Disks 獨立磁盤陣列)

RAID特性
(1) 提高耐用性：磁盤自身擁有冗余能力；并非“其內部存儲數據有冗余能力，仍需要備份”；
(2) 并行讀寫能力；IOps(IO能力)；
* 為了在提升RAID的IOps，添加內存；
* 衡量硬盤性能：IO能力、平均尋道時間、讀寫速度；

RAID實現方式

硬件RAID：在主板支持RAID的BIOS界面完成配置
內接式RAID: 主板集成RAID控制器；
外接式RAID: 擴展卡、適配器；

軟件RAID：
Linux：驅動：內核中的模塊；md (multi disk)；用戶空間中的程序：mdadm (multi disk admin)

RAID級別
在Berkeley論文中，曾提出RAID有5個級別；不同的級別其工作方式所有不同；

常見RAID：RAID-0, RAID-1, RAID-5, RAID-6
混合類型：RAID-01, RAID-10, RAID-50，RAID-7, JBOD

常見RAID：

RAID-0

條帶卷、Strip；

將多個磁盤并行組織在一起；控制器將數據切割成多個chunk,將其扔到不同的磁盤中；每個磁盤承載部分吞吐量；
chunk: 不是磁盤塊；此時沒有在文件系統級別；

多個同類的設備時，出錯性可能性增加；
存儲：非關鍵性數據；

特性：
(1) 讀寫性能提升；出錯可能性隨磁盤增加而增加；
(2) 可用空間；硬盤總數 * 所有硬盤中貢獻最小值；
(3) 沒有冗余能力；
(4) 最少磁盤數：2個及以上；

RAID-1

鏡像卷、mirror；
將多個磁盤并行組織在一起；扔一個chunk至其中一個磁盤中，需要在另一個磁盤中存儲相同的chunk；

存儲空間復用率只有一半；
數據可分散讀，沒有分散寫；

特性：
(1) 讀性能提升、寫性能略微下降；
(2) 可用空間：2塊中最小值；
(3) 有冗余能力：1塊；
(4) 磁盤數：2個；

RAID-4
既有RAID-1冗余，又有RAID-0的性能提升；
RAID-4是校驗盤冗余，基于異或運算；是單獨一個盤做校驗；每次讀寫均會使用校驗盤；校驗盤壓力過大，性能瓶頸；

RAID-5
輪流做校驗；左對稱和右對稱；默認是左對稱；
左對稱：第3個盤做較驗盤；
右對稱：第1個盤做較難盤；
一塊磁盤壞了轉換為降級工作模式；

特性：
(1) 讀性能提升；
(2) 可用空間：(所有盤 – 1校驗盤) * 所有中最小值；
(3) 有冗余能力：1塊；塊數越多，浪費空間就越少；10G，10塊只需要浪費1G；2塊就5G；
(4) 磁盤數：3個及以上；

RAID-6
輪流做校驗；比RAID-5多一個校驗盤；
并行讀寫；至少2個；

特性：
(1) 讀性能提升；
(2) 可用空間：(所有盤 – 2校驗盤) * 所有中最小值；
(3) 有冗余能力：2塊
(4) 磁盤數：4個及以上；

混合類型：

RAID-10
底層RAID-1,上層RAID-0
每組只能壞一個；
復用率1半；

特性：
(1) 讀性能提升；
(2) 可用空間： (所有磁盤貢獻最小值 * 所有盤)/2
(3) 有冗余能力：每組一塊
(4) 磁盤數：4個及以上；

RAID-01
底層RAID-0,上層RAID-1；
只能同時壞一組；復用率1半；

RAID-50
底層RAID-5,上層RAID-0；
不可靠；最少6個盤；每組只能壞一個；
空間利用率：每組2/3

RAID-7
文件服務器；某公司的私有技術；

JBOD: Just a Bunch of Disks
可將多塊磁盤的空間合并為一個大的連續空間使用；
可用空間；所有磁盤空間之和；

CentOS 7 軟RAID實現；
內核模塊/驅動：md
用戶空間管理工具：mdadm；程序包: mdadm

mdadm [mode] <raiddevice> [options] <component-devices>
[mode]
創建模式: -C
顯示模式: -D
監控模式: -F
管理模式: -f, -r, -a
<raiddevice>: /dev/md#
[options]
-a {yes|no}：是否自動創建<raiddevice>；
-l #: 創建RAID的級別；
-n #: 使用#個塊設備來創建RAID；不包括空閑盤；
~]# mdadm -C /dev/md0 -a yes -n 3 -l 5 -x 1 /dev/sda{3,5,6}
-x #：指明空閑盤的個數；RAID1, RAID5, RAID10
空閑盤：磁盤壞掉時，某個盤能自動頂替上去；
-c CHUNK_SIZE: 指明塊大??；默認
<component-devices>：
分區：建議使用不同磁盤不同分區；
硬盤：

創建一個可用空間的10G RAID1設備，要求chunk大小128k, 文件系統ext4，有一個空閑盤，開機可自動掛載至/backup目錄；
注：RAID1是兩個磁盤；可用空間為(所有磁盤貢獻最小值 * 磁盤數)的一半；所有此時應該創建兩個id為fd的10G大小分區；
查看可用磁盤：
~]# fdisk -l /dev/sd[a-z]
進行分區：
~]# fdisk /dev/sdb
Disk /dev/sdb: 128.8 GB, 128849018880 bytes, 251658240 sectors < — CentOS 7以扇區，劃分分區；
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdb1 2048 20973567 10485760 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb2 20973568 41945087 10485760 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb3 41945088 62916607 10485760 fd Linux raid autodetect
查看內核是否已經識別新分區：
~]# cat /proc/partitions
重載內核分區表：
~]# partx -a /dev/sdb
~]# partx -a /dev/sdb
創建RAID：
~]# mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 1 -n 2 -x 1 -c 128K /dev/sdb{1,2,3}
Continue creating array? y
~]# cat /proc/mdstat
[======>…………..] resync = 34.1% (3578624/10477568)
有冗余能力，需要此步驟，進行逐位對齊；基于異或運算；
查看狀態：
~]# mdadm -D /dev/md0
Raid Level : raid1
Array Size : 10477568 (9.99 GiB 10.73 GB) 可用空間
Used Dev Size : 10477568 (9.99 GiB 10.73 GB) 已用空間
Resync Status : 96% complete < — 此狀態到達100%，完畢后進行高格；
格式化：
~]# mke2fs -t ext4 /dev/md0
獲取文件系統信息：
~]# blkid /dev/md0
/dev/md0: UUID=”c5f8b5c2-8242-4bf0-879e-a3d0fd127bd1″ TYPE=”ext4″
在/etc/fstab文件添加條目：
~]# mkdir -v /backup
~]# vim + /etc/fstab
UUID=”c5f8b5c2-8242-4bf0-879e-a3d0fd127bd1″ /backup ext4 defaults 0 0
測試自動掛載：
~]# mount -a
~]# mount
/dev/md0 on /backup type ext4 (rw,relatime,seclabel,data=ordered)

創建一個可用空間的10G RAID10設備，要求其chunk大小256k，文件系統ext4,開機可自動掛載至/mydata目錄；
注：RAID-10可用空間為(所有磁盤貢獻最小值 * 磁盤數)的一半；所有磁盤總空間為20G；RAID-10至少4個設備，每個設備用5G；分為2個組，每組冗余一個所以需要空閑盤2個；總大小30G；總共6個分區；
查看可用磁盤：
~]# fdisk -l /dev/sd[a-z]
進行分區：
~]# fdisk /dev/sdb
/dev/sdb5 62918656 73404415 5242880 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb6 73406464 83892223 5242880 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb7 83894272 94380031 5242880 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb8 94382080 104867839 5242880 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb9 104869888 115355647 5242880 fd Linux raid autodetect
/dev/sdb10 115357696 125843455 5242880 fd Linux raid autodetect
查看內核是否已經識別新分區：
~]# cat /proc/partitions
重載內核分區表：
~]# partx -a /dev/sdb
~]# partx -a /dev/sdb
創建RAID：
~]# mdadm -C /dev/md10 -a yes -l 10 -n 4 -x 2 -c 256K /dev/sdb{5,6,7,8,9,10}
~]# cat /proc/mdstat
[=======>………….] resync = 36.4% (3820416/10477568)
查看狀態：
~]# mdadm -D /dev/md10
Raid Level : raid10
Array Size : 10477568 (9.99 GiB 10.73 GB)
Used Dev Size : 5238784 (5.00 GiB 5.36 GB)
Chunk Size : 256K
格式化：
~]# mke2fs -t ext4 /dev/md10
獲取文件系統信息：
~]# blkid /dev/md10
/dev/md10: UUID=”bae12010-b73b-490c-9d15-56d32ff52bb9″ TYPE=”ext4″
在/etc/fstab文件添加條目：
~]# mkdir -v /mydata
~]# vim + /etc/fstab
UUID=”bae12010-b73b-490c-9d15-56d32ff52bb9″ /data ext4 defaults 0 0
測試自動掛載：
~]# mount -a
~]# mount
/dev/md0 on /backup type ext4 (rw,relatime,seclabel,data=ordered)
/dev/md10 on /mydata type ext4 (rw,relatime,seclabel,stripe=128,data=ordered)