红帽7 RAID磁盘冗余阵列
1988年，加利福尼亚大学伯克利分校首次提出并定义了RAID技术的概念。RAID技术通过把多个硬盘设备组合成一个容量更大、安全性更好的磁盘阵列，并把数据切割成多个区段后分别存放在各个不同的物理硬盘设备上，然后利用分散读写技术来提升磁盘阵列整体的性能，同时把多个重要数据的副本同步到不同的物理硬盘设备上，从而起到了非常好的数据冗余备份效果。
1、 RAID 0
RAID 0技术把多块物理硬盘设备（至少两块）通过硬件或软件的方式串联在一起，组成一个大的卷组，并将数据依次写入到各个物理硬盘中。这样一来，在最理想的状态下，硬盘设备的读写性能会提升数倍，但是若任意一块硬盘发生故障将导致整个系统的数据都受到破坏。通俗来说，RAID 0技术能够有效地提升硬盘数据的吞吐速度，但是不具备数据备份和错误修复能力。数据被分别写入到不同的硬盘设备中，即disk1和disk2硬盘设备会分别保存数据资料，最终实现提升读取、写入速度的效果。
2、RAID 1
尽管RAID 0技术提升了硬盘设备的读写速度，但是它是将数据依次写入到各个物理硬盘中，也就是说，它的数据是分开存放的，其中任何一块硬盘发生故障都会损坏整个系统的数据。因此，如果生产环境对硬盘设备的读写速度没有要求，而是希望增加数据的安全性时，就需要用到RAID 1技术了。
它是把两块以上的硬盘设备进行绑定，在写入数据时，是将数据同时写入到多块硬盘设备上（可以将其视为数据的镜像或备份）。当其中某一块硬盘发生故障后，一般会立即自动以热交换的方式来恢复数据的正常使用。
RAID 1技术虽然十分注重数据的安全性，但是因为是在多块硬盘设备中写入了相同的数据，因此硬盘设备的利用率得以下降，从理论上来说，硬盘空间的真实可用率只有50%，由三块硬盘设备组成的RAID 1磁盘阵列的可用率只有33%左右，以此类推。而且，由于需要把数据同时写入到两块以上的硬盘设备，这无疑也在一定程度上增大了系统计算功能的负载。
3、RAID 5
RAID5技术是把硬盘设备的数据奇偶校验信息保存到其他硬盘设备中。RAID 5磁盘阵列组中数据的奇偶校验信息并不是单独保存到某一块硬盘设备中，而是存储到除自身以外的其他每一块硬盘设备上，这样的好处是其中任何一设备损坏后不至于出现致命缺陷；图中的 parity 部分存放的就是数据的奇偶校验信息，换句话说，就是RAID 5技术实际上没有备份硬盘中的真实数据信息，而是当硬盘设备出现问题后通过奇偶校验信息来尝试重建损坏的数据。RAID这样的技术特性“妥协”地兼顾了硬盘设备的读写速度、数据安全性与存储成本问题。
4、RAID 10
顾名思义，RAID 10技术是RAID 1+RAID 0技术的一个“组合体”。RAID 10技术需要至少4块硬盘来组建，其中先分别两两制作成RAID 1磁盘阵列，以保证数据的安全性；然后再对两个RAID 1磁盘阵列实施RAID 0技术，进一步提高硬盘设备的读写速度。这样从理论上来讲，只要坏的不是同一组中的所有硬盘，那么最多可以损坏50%的硬盘设备而不丢失数据。由于RAID 10技术继承了RAID 0的高读写速度和RAID 1的数据安全性，在不考虑成本的情况下RAID 10的性能都超过了RAID 5，因此当前成为广泛使用的一种存储技术。
5、部署磁盘阵列
首先，需要在虚拟机中添加4块硬盘设备来制作一个RAID 10磁盘阵列
mdadm 命令用于管理Linux系统中的软件RAID硬盘阵列，格式为 “mdadm [模式] <RAID设备名称> [选项] [成员设备名称]” 。
mdadm命令的常用参数和作用
| 参数 | 作用 |
| -a | 检测设备名称 |
| -n | 指定设备数量 |
| -l | 指定RAID级别 |
| -C | 创建 |
| -v | 显示过程 |
| -f | 模拟设备损坏 |
| -r | 移除设备 |
| -Q | 查看摘要信息 |
| -D | 查看详细信息 |
| -S | 停止RAID磁盘阵列 |
使用mdadm命令创建RAID 10，名称为 “/dev/md0” 其中，-C参数代表创建一个RAID阵列卡；-v参数显示创建的过程，同时在后面追加一个设备名称 /dev/md0，这样 /dev/md0 就是创建后的RAID磁盘阵列的名称，-n 4参数代表使用4块硬盘来部署这个RAID磁盘阵列；而 -l 10参数则代表RAID 10方案；最后再加上4块硬盘设备的名称就搞定了。
[root@localhost Desktop]# mdadm -Cv /dev/md0 -n 4 -l 10 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde mdadm: layout defaults to n2 mdadm: layout defaults to n2 mdadm: chunk size defaults to 512K mdadm: size set to 20954624K mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata mdadm: array /dev/md0 started.
其次，把制作好的RAID磁盘阵列格式化为ext4格式。
[root@localhost Desktop]# mkfs.ext4 /dev/md0 mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013) Filesystem label= OS type: Linux Block size=4096 (log=2) Fragment size=4096 (log=2) Stride=128 blocks, Stripe width=256 blocks 2621440 inodes, 10477312 blocks 523865 blocks (5.00%) reserved for the super user First data block=0 Maximum filesystem blocks=2157969408 320 block groups 32768 blocks per group, 32768 fragments per group 8192 inodes per group Superblock backups stored on blocks: 32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 4096000, 7962624 Allocating group tables: done Writing inode tables: done Creating journal (32768 blocks): done Writing superblocks and filesystem accounting information: done
再次，创建挂载点然后把硬盘设备进行挂载操作。挂载成功后可看到可用空间为40GB
[root@localhost Desktop]# mkdir /RAID [root@localhost Desktop]# mount /dev/md0 /RAID/ [root@localhost Desktop]# df -h Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/mapper/rhel-root 18G 2.9G 15G 17% / devtmpfs 985M 0 985M 0% /dev tmpfs 994M 140K 994M 1% /dev/shm tmpfs 994M 8.8M 986M 1% /run tmpfs 994M 0 994M 0% /sys/fs/cgroup /dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot /dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /run/media/root/RHEL-7.0 Server.x86_64 /dev/md0 40G 49M 38G 1% /RAID
最后，查看/dev/md0磁盘阵列的详细信息，并把挂载信息写入到配置文件中，使其永久生效。
[root@localhost Desktop]# mdadm -D /dev/md0 /dev/md0: Version : 1.2 Creation Time : Sun Sep 16 23:36:55 2018 Raid Level : raid10 Array Size : 41909248 (39.97 GiB 42.92 GB) Used Dev Size : 20954624 (19.98 GiB 21.46 GB) Raid Devices : 4 Total Devices : 4 Persistence : Superblock is persistent Update Time : Sun Sep 16 23:40:52 2018 State : clean Active Devices : 4 Working Devices : 4 Failed Devices : 0 Spare Devices : 0 Layout : near=2 Chunk Size : 512K Name : localhost:0 (local to host localhost) UUID : 79c0acb6:f666af11:8f4a161f:4b3cea46 Events : 19 Number Major Minor RaidDevice State 0 8 16 0 active sync /dev/sdb 1 8 32 1 active sync /dev/sdc 2 8 48 2 active sync /dev/sdd 3 8 64 3 active sync /dev/sde
[root@localhost Desktop]# vim /etc/fstab # # /etc/fstab # Created by anaconda on Wed Sep 5 21:24:14 2018 # # Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk' # See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info # /dev/mapper/rhel-root / xfs defaults 1 1 UUID=1e81605b-4fdf-46b6-a0e4-244ea1ac9e7d /boot xfs defaults 1 2 /dev/mapper/rhel-swap swap swap defaults 0 0 /dev/md0 /RAID ext4 defaults 0 0
6、损坏磁盘阵列及修复
先模拟有一块物理硬盘设备出现损坏而不能继续正常使用后，应该使用 mdadm 命令将其移除，然后查看RAID磁盘阵列的状态，可以发现状态已经改变。
[root@localhost Desktop]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb -f参数模拟硬盘损坏 mdadm: set /dev/sdb faulty in /dev/md0 [root@localhost Desktop]# mdadm -D /dev/md0 /dev/md0: Version : 1.2 Creation Time : Sun Sep 16 23:36:55 2018 Raid Level : raid10 Array Size : 41909248 (39.97 GiB 42.92 GB) Used Dev Size : 20954624 (19.98 GiB 21.46 GB) Raid Devices : 4 Total Devices : 4 Persistence : Superblock is persistent Update Time : Sun Sep 16 23:53:49 2018 State : clean, degraded Active Devices : 3 Working Devices : 3 Failed Devices : 1 Spare Devices : 0 Layout : near=2 Chunk Size : 512K Name : localhost:0 (local to host localhost) UUID : 79c0acb6:f666af11:8f4a161f:4b3cea46 Events : 21 Number Major Minor RaidDevice State 0 0 0 0 removed 1 8 32 1 active sync /dev/sdc 2 8 48 2 active sync /dev/sdd 3 8 64 3 active sync /dev/sde 0 8 16 - faulty /dev/sdb
在RAID 10级别的磁盘阵列中，当RAID 1磁盘阵列中存在一个故障盘时并不影响RAID 10磁盘阵列的使用。当购买了新的硬盘设备后再使用mdadm命令来予以替换即可，在此期间我们可以在/RAID目录中正常地创建或删除文件。由于我们是在虚拟机中模拟硬盘，所以先重启系统，然后再把新的硬盘添加到RAID磁盘阵列中
[root@localhost Desktop]# umount /RAID/ //换新硬盘到RAID组里之前要先卸载所挂载的目录 [root@localhost Desktop]# mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb mdadm: added /dev/sdb [root@localhost Desktop]# mdadm -D /dev/md0 /dev/md0: Version : 1.2 Creation Time : Sun Sep 16 23:36:55 2018 Raid Level : raid10 Array Size : 41909248 (39.97 GiB 42.92 GB) Used Dev Size : 20954624 (19.98 GiB 21.46 GB) Raid Devices : 4 Total Devices : 4 Persistence : Superblock is persistent Update Time : Mon Sep 17 00:01:30 2018 State : clean Active Devices : 4 Working Devices : 4 Failed Devices : 0 Spare Devices : 0 Layout : near=2 Chunk Size : 512K Name : localhost:0 (local to host localhost) UUID : 79c0acb6:f666af11:8f4a161f:4b3cea46 Events : 62 Number Major Minor RaidDevice State 4 8 16 0 active sync /dev/sdb 1 8 32 1 active sync /dev/sdc 2 8 48 2 active sync /dev/sdd 3 8 64 3 active sync /dev/sde
[root@localhost Desktop]# mount -a 再次按 /etc/fstab 文件中的信息将 /dev/md0 挂载到 /RAID
7、磁盘阵列+备份盘
RAID 10磁盘阵列中最多允许50%的硬盘设备发生故障，但是存在这样一种极端情况，即同一RAID 1磁盘阵列中的硬盘设备若全部损坏，也会导致数据丢失。换句话说，在RAID 10磁盘阵列中，如果RAID 1中的某一块硬盘出现了故障，而我们正在前往修复的路上，恰巧该RAID1磁盘阵列中的另一块硬盘设备也出现故障，那么数据就被彻底丢失了。在这样的情况下，该怎么办呢？其实，我们完全可以使用RAID备份盘技术来预防这类事故。该技术的核心理念就是准备一块足够大的硬盘，这块硬盘平时处于闲置状态，一旦RAID磁盘阵列中有硬盘出现故障后则会马上自动顶替上去。
现在来看一下RAID 5的部署效果。部署RAID 5磁盘阵列时，至少需要用到3块硬盘，还需要再加一块备份硬盘，所以总计需要在虚拟机中模拟4块硬盘设备
现在创建一个RAID 5磁盘阵列+备份盘。在下面的命令中，参数-n 3代表创建这个RAID 5磁盘阵列所需的硬盘数，参数-l 5代表RAID的级别，而参数-x 1则代表有一块备份盘。当查看/dev/md0磁盘阵列的时候就能看到有一块备份盘在等待中了。
[root@localhost Desktop]# mdadm -Cv /dev/md0 -n 3 -l 5 -x 1 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde mdadm: layout defaults to left-symmetric mdadm: layout defaults to left-symmetric mdadm: chunk size defaults to 512K mdadm: size set to 20954624K mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata mdadm: array /dev/md0 started. [root@localhost Desktop]# mdadm -D /dev/md0 /dev/md0: Version : 1.2 Creation Time : Mon Sep 17 13:36:08 2018 Raid Level : raid5 Array Size : 41909248 (39.97 GiB 42.92 GB) Used Dev Size : 20954624 (19.98 GiB 21.46 GB) Raid Devices : 3 Total Devices : 4 Persistence : Superblock is persistent Update Time : Mon Sep 17 13:37:54 2018 State : clean Active Devices : 3 Working Devices : 4 Failed Devices : 0 Spare Devices : 1 Layout : left-symmetric Chunk Size : 512K Name : localhost:0 (local to host localhost) UUID : fa80c879:0b6958b3:641b1478:ef54200b Events : 28 Number Major Minor RaidDevice State 0 8 16 0 active sync /dev/sdb 1 8 32 1 active sync /dev/sdc 4 8 48 2 active sync /dev/sdd 3 8 64 - spare /dev/sde
现在将部署好的RAID 5磁盘阵列格式化为ext4文件格式，然后挂载到目录上，之后就可以使用了。
[root@localhost Desktop]# mkfs.ext4 /dev/md0 mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013) Filesystem label= OS type: Linux Block size=4096 (log=2) Fragment size=4096 (log=2) Stride=128 blocks, Stripe width=256 blocks 2621440 inodes, 10477312 blocks 523865 blocks (5.00%) reserved for the super user First data block=0 Maximum filesystem blocks=2157969408 320 block groups 32768 blocks per group, 32768 fragments per group 8192 inodes per group Superblock backups stored on blocks: 32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 4096000, 7962624 Allocating group tables: done Writing inode tables: done Creating journal (32768 blocks): done Writing superblocks and filesystem accounting information: done
[root@localhost Desktop]# echo "/dev/md0 /RAID ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab [root@localhost Desktop]# mkdir /RAID [root@localhost Desktop]# mount -a
我们再次把硬盘设备/dev/sdb移出磁盘阵列，然后迅速查看/dev/md0磁盘阵列的状态，就会发现备份盘已经被自动顶替上去并开始了数据同步。RAID中的这种备份盘技术非常实用，可以在保证RAID磁盘阵列数据安全性的基础上进一步提高数据可靠性。
[root@localhost Desktop]# mdadm -D /dev/md0 /dev/md0: Version : 1.2 Creation Time : Mon Sep 17 13:36:08 2018 Raid Level : raid5 Array Size : 41909248 (39.97 GiB 42.92 GB) Used Dev Size : 20954624 (19.98 GiB 21.46 GB) Raid Devices : 3 Total Devices : 4 Persistence : Superblock is persistent Update Time : Mon Sep 17 13:46:15 2018 State : clean, degraded, recovering Active Devices : 2 Working Devices : 3 Failed Devices : 1 Spare Devices : 1 Layout : left-symmetric Chunk Size : 512K Rebuild Status : 10% complete //恢复的进度 Name : localhost:0 (local to host localhost) UUID : fa80c879:0b6958b3:641b1478:ef54200b Events : 35 Number Major Minor RaidDevice State 3 8 64 0 spare rebuilding /dev/sde //热备盘立刻顶替上去 1 8 32 1 active sync /dev/sdc 4 8 48 2 active sync /dev/sdd 0 8 16 - faulty /dev/sdb //被拔出的磁盘
之前的热备盘已经顶替上去了，接下来新添加一块热备盘，添加后再挂载到 /RAID 上
[root@localhost Desktop]# umount /RAID/ [root@localhost Desktop]# mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb mdadm: added /dev/sdb [root@localhost Desktop]# mdadm -D /dev/md0 /dev/md0: Version : 1.2 Creation Time : Mon Sep 17 13:36:08 2018 Raid Level : raid5 Array Size : 41909248 (39.97 GiB 42.92 GB) Used Dev Size : 20954624 (19.98 GiB 21.46 GB) Raid Devices : 3 Total Devices : 4 Persistence : Superblock is persistent Update Time : Mon Sep 17 14:07:18 2018 State : clean Active Devices : 3 Working Devices : 4 Failed Devices : 0 Spare Devices : 1 Layout : left-symmetric Chunk Size : 512K Name : localhost:0 (local to host localhost) UUID : fa80c879:0b6958b3:641b1478:ef54200b Events : 66 Number Major Minor RaidDevice State 3 8 64 0 active sync /dev/sde 1 8 32 1 active sync /dev/sdc 4 8 48 2 active sync /dev/sdd 5 8 16 - spare /dev/sdb
[root@localhost Desktop]# mount -a
[root@localhost Desktop]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/rhel-root 18G 2.9G 15G 17% /
devtmpfs 985M 0 985M 0% /dev
tmpfs 994M 140K 994M 1% /dev/shm
tmpfs 994M 8.8M 986M 1% /run
tmpfs 994M 0 994M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot
/dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /run/media/root/RHEL-7.0 Server.x86_64
/dev/md0 40G 49M 38G 1% /RAID
