RAID磁盘冗余阵列

RAID：Redundant Arrays of Inexpensive（Independent） Disks 廉价（独立）磁盘冗余阵列
1988年由加利福尼亚大学伯克利分校（University of California-Berkeley） “A Case for RedundantArrays of Inexpensive Disks”,多个磁盘合成一个“阵列”来提供更好的性能、冗余，或者两者都提供

RAID功能实现

　　提高IO能力,磁盘并行读写

　　提高耐用性,磁盘冗余算法来实现

RAID实现的方式

　　外接式磁盘阵列：通过扩展卡提供适配能力

　　内接式RAID：主板集成RAID控制器，安装OS前在BIOS里配置

　　软件RAID：通过OS实现，比如：群晖的NAS

RAID级别
级别：多块磁盘组织在一起的工作方式有所不同
RAID-0：条带卷，strip
RAID-1：镜像卷，mirror
RAID-2
..
RAID-5
RAID-6
RAID-10
RAID-01
RAID级别

RAID 0

    建议大小一样
    
　　读、写性能提升

　　可用空间：N*min(S1,S2,...)，磁盘利用率100%

　　每个硬盘同时写入，无容错能力

　　最少磁盘数：2, 2+

RAID 1

　　读性能提升、写性能略有下降
　　
　　删除数据，如果是两块磁盘，就两块磁盘一起删除，raid是防物理的，删除了就没有了

　　可用空间：1*min(S1,S2,...)，磁盘利用率50%

　　有备份数据，有冗余能力，（可以坏一块硬盘）但是删除如上

　　最少磁盘数：2, 2N

RAID 4

　　多块数据盘异或运算值存于专用校验盘

　　磁盘利用率 (N-1)/N

　　有冗余能力

　　至少3块硬盘才可以实现

RAID 5

　　读、写性能提升

　　可用空间：(N-1)*min(S1,S2,...)

　　有容错能力：允许最多1块磁盘损坏

　　最少磁盘数：3, 3+

RAID 6

　　读、写性能提升

　　可用空间：(N-2)*min(S1,S2,...)

　　有容错能力：允许最多2块磁盘损坏

　　最少磁盘数：4, 4+

RAID 1 0

　　读、写性能提升
　
　　可用空间：N*min(S1,S2,...)/2，磁盘利用率50%
　　
　　有容错能力：每组镜像最多只能坏一块
　　
　　最少磁盘数：4, 4+
　　
　　坏的几率是1/3

RAID 0 1

　　多块磁盘先实现RAID0,再组合成RAID1，磁盘利用率50%
　　
　　坏的几率2/3

RAID 5 0

　　多块磁盘先实现RAID5,再组合成RAID0

其他级别

JBOD：Just a Bunch Of Disks

　　功能：将多块磁盘的空间合并一个大的连续空间使用

　　可用空间：sum(S1,S2,...)

常用级别：

RAID-0, RAID-1, RAID-5, RAID-10, RAID-50, JBOD

RAID等级	最少硬盘	最大容错	可用容量	读取性能	写入性能	安全性	目的	安全性目的应用场景
单一硬盘	(参考)	0	1	1	1	无
JBOD	1	0	n	1	1	无（同RAID0）	增加容量	个人（暂时）存储备份
0	1	0	n	n	n	一个硬盘异常，全部硬盘都会异常	追求最大容量、速度	影片剪接缓存用途
1	2	n-1	1	n	1	高，一个正常即可	追求最大安全性	个人、企业备份
5	3	1	n-1	n-1	n-1	高	追求最大容量、最小预算	个人、企业备份
6	4	2	n-2	n-2	n-2	安全性较RAID5高	同RAID 5，但较安全	个人、企业备份
10	4					高	综合RAID 0/1优点，理论速度较快	大型数据库、服务器
50	6					高	提升数据安全
60	8					高	提升数据安全

实现软RAID

mdadm工具：为软RAID提供管理界面，为空余磁盘添加冗余，结合内核中的md(multi devices)
RAID设备可命名为/dev/md0、/dev/md1、/dev/md2、/dev/md3等
mdadm：模式化的工具,支持的RAID级别：LINEAR, RAID0, RAID1, RAID4, RAID5, RAID6, RAID10
命令的语法格式：

mdadm [mode] <raiddevice> [options] <component-devices>

常用选项说明

模式：
　　创建： -C
　　装配： -A
　　监控： -F
　　管理： -f, -r, -a
<raiddevice>: /dev/md#
<component-devices>: 任意块设备
-C   　　创建模式
-n # 　　使用#个块设备来创建此RAID
-l #  　　指明要创建的RAID的级别
-a {yes|no}　　自动创建目标RAID设备的设备文件
-c CHUNK_SIZE 　　指明块大小,单位k
-x # 　　指明空闲盘的个数
-D　　显示raid的详细信息
mdadm -D /dev/md#
管理模式：
-f 　　标记指定磁盘为损坏
-a　　添加磁盘
-r 　　移除磁盘
观察md的状态： cat /proc/mdstat

范例

#使用mdadm创建并定义RAID设备
mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sd{b,c,d,e}1

#用文件系统对每个RAID设备进行格式化
mkfs.xfs /dev/md0

#使用mdadm检查RAID设备的状况
mdadm --detail|D /dev/md0

#增加新的成员
mdadm –G /dev/md0 –n4 -a /dev/sdf1

#模拟磁盘故障
mdadm /dev/md0 -f /dev/sda1

#移除磁盘
mdadm /dev/md0 –r /dev/sda1

#在备用驱动器上重建分区
mdadm /dev/md0 -a /dev/sda1

#系统日志信息
cat /proc/mdstat

生成配置文件

mdadm –D –s >> /etc/mdadm.conf

停止设备

mdadm –S /dev/md0

激活设备

mdadm –A –s /dev/md0

强制启动

mdadm –R /dev/md0

删除 RAID 信息

mdadm --zero-superblock /dev/sdb1