1 什么是RAID，RAID的級別和特點 ；

什么是RAID呢？全稱是 “A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)”，在1987年，由加州大學伯克利大學發(fā)表的論文而來，其實就是這個標題的縮寫就是RAID;中譯為“磁盤陣列”；

RAID就是把幾個物理磁盤組合在一起成為一個大的虛擬物理磁盤，主要目的和用途主要有：把若干小容量物理磁盤組成一個大容量虛擬存儲設備（以前的物理磁盤的容量都比較小）；提高物理存儲效率（讀、寫），或提供冗余以提高數(shù)據(jù)存儲的安全性。

根據(jù)應用方向的不同，RAID也分不不同級別 ，有LINEAR、RAID0、RAID1、RAID5、RAID10、RAID4、RAID6、MULTIPATH。常用的有RAID0、RAID1、RAID5、RAID10(其實就是0+1)、LINEAR


1.1 什么是硬件RAID和軟RAID；

RAID 還分為硬件RAID 和軟件RAID，硬件RAID是通過RAID 卡來實現(xiàn)的，而軟件RAID是通過軟件來實現(xiàn)的；在企業(yè)級應用領域，大部份都是硬件RAID。而軟件RAID由于性價比高，大多被中小型企業(yè)所采用；

硬件RAID是通過RAID卡把若干同等容量大小的硬盤，根據(jù)使用方向的不同，聚合起來成為一個大的虛擬RAID設備（或RAID0，或RAID1,或者RAID5，或RAID10……），如果每個硬盤容量不一致，以最小容量的硬盤為基礎；它的成員是整個硬盤；

軟RAID是軟把若干同等容量大小的硬盤或分區(qū)，根據(jù)使用方向的不同，聚合起來成為一個大的虛擬RAID設備（或RAID0，或RAID1,或者RAID5，或RAID10……），如果每個硬盤或分區(qū)容量不一致，以最小容量的硬盤或分區(qū)為基礎。軟RAID的成員是整個硬盤或分區(qū)；

RAID 總的來說還是應用在生產(chǎn)型項目領域中，一般在商用辦公或個人娛樂應用并未被大規(guī)模采用。應有領域大多要求性價比級的低端服務器或PC-SERVER；


1.2 RAID 的級別及特點；

RAID 有幾種級別，LINEAR，RAID0 (striping), RAID1 (mirroring), RAID4, RAID5, RAID6, RAID10, MULTIPATH, and FAULTY.其中我們常用有RAID0、RAID1、RAID5、RAID10。

下面我們說說常用的RAID0、RAID1、RAID5以及RAID10；


1.21 什么是軟RAID0及特點；

RAID0 是把兩個或兩個以上的容量相同的硬盤或分區(qū)，通過RAID控制器（硬RAID是通過RAID卡來實現(xiàn)的，軟RAID 是通過軟件來實現(xiàn)的），結合為一個在容量上是RAID0下成員的容量的總和，在寫入時，要向每個硬盤或分區(qū)同時寫入數(shù)據(jù)。

在硬RAID中，RAID0的成員是以整個硬盤為單位的，把兩個硬盤或兩個以上的硬盤通過RAID卡綁定成為一個虛擬的磁盤設備，而每個硬盤就是RAID0的成員；

在軟RAID0中，RAID0的成員是整個硬盤或分區(qū)，容量是加入RAID0的所有成員容量的總和。在RAID0中每個成員的容量都是相同一致的。比如我們把 /dev/sdb 、/dev/sdc、/dev/sdd 三個容量大小為80G的硬盤做成RAID0，這時RAID0設備的容量就是三個硬盤的總和 80x3=240G。當然我們也可以，在寫入數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)要向每個硬盤同時寫入數(shù)據(jù)，是以條塊的形式寫入。比如我們存一份數(shù)據(jù)linuxsir.tar.gz 到RAID0的設備中，這份數(shù)據(jù)是分拆成若干份被分散的寫入到RAID0中的每個成員中。只有RAID0中的每個成員正常運行，并且RAID0也正常運行的情況下，這份數(shù)據(jù)才是完整的。RAID0中任何一個成員（硬盤分區(qū)）有有問題時，RAID0便不能運行，同時數(shù)據(jù)也不是完整的；

RAID0 在讀寫速度上是比較快的，是普通不做RAID的兩倍左右（注：實際速度和機器的硬件配置有關），所以RAID0常被用于對存儲效率要求較高，但對數(shù)據(jù)安全性要求不高的應用解決方案中；

安全性：RAID0中有任何一個成員出現(xiàn)故障，整個RAID0就不能被激活。數(shù)據(jù)不能保障；


1.22 什么是軟RAID1及特點；

RAID1就是把若干相同容量的硬盤或分區(qū)，成員與成員之間是鏡像關系。在容量上，RAID1設備是單個成員的容量。比如兩個80G的硬盤做成RAID1,這個RAID1的設備容量仍是80G。比如我們寫入一個份數(shù)據(jù)linuxsir.tar.bz2 到RAID1設備時，其實是向RAID的每個成員都寫了一份。比如RAID1設備下有兩個成員/dev/sdb和/dev/sdc ，我們寫入linuxsir.tar.bz2 到RAID1時，/dev/sdb和/dev/sdc都有一份完整的linuxsir.tar.bz2。 所以RAID1是冗余的陣列，一般被用于安全性要求比較高的應用中。

因為RAID1在由于鏡像冗余，所以磁盤利用效率并不高，或者說是“浪費”。這種方案相對來說性價比并不高，一般很少應用。數(shù)據(jù)讀寫效率要比RAID0慢。

安全性：RAID1 中只要有一個成員是健康的，RAID1完全可以激活，而且數(shù)據(jù)絕對是完整安全的。如果所有的成員有故障，RAID1也就報廢了。哈哈，這不是廢話嗎？


1.23 什么是軟RAID5及特點；

軟RAID5也是冗余安全的，RAID5是把至少三個硬盤或分區(qū)通過軟件虛擬成為一個大的存儲設備。在容量上是(n-1)x單個硬盤（分區(qū)）容量 ，比如我們用三塊80G硬盤做成RAID5,容量就是兩塊容量的和160G。在寫入上，數(shù)據(jù)被分拆成若干份，分別向RAID5的每個成員下寫入。比如把linuxsir.tar.bz2寫入RAID5時， 要先把linuxsir.tar.bz2分拆成若干份，分別寫入RAID5成員中。因為涉及到冗余，所以數(shù)據(jù)在讀入速度上并不是很快，沒辦法和RAID0相比，但RAID5的寫入數(shù)據(jù)速度沒有RAID1和RAID0快，也沒有不做RAID的磁盤寫入速度要快；

因為RAID5在容量損失比較小，有冗余安全保障，另外寫入速度比較快，從整體上來看，性價比比較高，所以被大范圍內采用；

安全性：當RAID5中的成員中有一個發(fā)生故障時，RAID5一樣能啟動和正常運行，只要n-1（注n>3)塊硬盤或分區(qū)的不出故障，RAID5上的數(shù)據(jù)就是安全，對于一個文件存到RAID5設備中，只有成員是n-1（注n>3)無故障時，這份文件才是完整的。 比如RAID5有四個硬盤（或分區(qū)）做的，當一個硬盤或分區(qū)掛掉了，并不影響整個RAID5上數(shù)據(jù)的完整性和安全性。


1.24 什么是軟RAID10及特點；

軟RAID10也是冗余安全陣列，是RAID0+1的集成，RAID10是把至少四個硬盤或分區(qū)通過軟件虛擬成為一個大的存儲設備。在容量是：n/2x單個硬盤（分區(qū)）容量 ，比如我們用四塊80G硬盤做成RAID5,容量就是兩塊容量的和4/2x80=160G。做RAID10所需要的硬盤或分區(qū)個數(shù)是偶數(shù)的。

RAID10,有RAID1的鏡像特點，還有RAID0的速度?？梢赃@么理解RAID10,比如有四個硬盤做成的RAID10,過程是先把每兩個硬盤做成RAID1,然后再兩個RAID1的基礎上再做成RAID0。從理論上來說，RAID10應該繼承RAID0的速度和RAID1的冗余安全。但經(jīng)過我在軟RAID0、RAID1、RAID5、RAID10的測試過程中發(fā)現(xiàn)RAID10的寫入速度是最慢的，測試方法是用超過1G的大文件幾盤復制。結果發(fā)現(xiàn)速度由高低的順序是：RAID0> 不做RAID>RAID1>RAID5>RAID10


2 在Linux中，軟RAID的創(chuàng)建和管理；

在Linux中，軟RAID是通mdadm來創(chuàng)建和管理的，mdadm 是一個專用創(chuàng)建和管理RAID的軟件，在Linux中，大多發(fā)行版本已經(jīng)默認安裝，mdadm能創(chuàng)建任何級別的軟RAID；

在本節(jié)中，RAID創(chuàng)建并不是目的，我們還要查看學會RAID的狀態(tài)，啟動、停止RAID。還要學會使用RAID。所以RAID的使用應該包括創(chuàng)建、管理和使用。 RAID的使用就是在RAID設備上創(chuàng)建文件系統(tǒng)，然后供存儲應用；

流程是：

[RAID創(chuàng)建]->[RAID管理]->[RAID的使用]
|
[RAID的維護]


2.1 RAID的創(chuàng)建方法；

創(chuàng)建RAID有兩個方法 ，

第一種方法 ：用mdadm 通過-C或--create 參數(shù)來創(chuàng)建RAID。這種方法 ，是把RAID信息寫到每個RAID成員的 superblocks（超級塊）中，在每個RAID成員的超級塊中，都會記錄RAID的級別、成員、RAID的UUID等…… 這種方法把RAID的信息記錄在各個成員的 superblocks（超級塊）中。這種方法對于重裝系統(tǒng)或系統(tǒng)發(fā)生災難來來說，有利于現(xiàn)有RAID的恢復；這種方法是最常用的；

第二種方法：用mdadm 通過-B或--build 參數(shù)來創(chuàng)建RAID。這種方法并不把RAID的信息寫入RAID成員的 superblocks（超級塊中），所以我們無法通過查看RAID成員信息來獲得RAID的級別，以及RAID的成員等；這種方法對于重裝系統(tǒng)或系統(tǒng)發(fā)生災難來來說，不利于現(xiàn)有RAID的恢復；如果你想用第二種方法來創(chuàng)建RAID，可以在下面的語法中，把-C或--create 換成 -B或--build 。


語法：創(chuàng)建把RAID信息寫入RAID每個成員的superblocks（超級塊）中；
mdadm -C -v /dev/mdX -lY -nZ RAID成員
或
mdadm --create --verbose /dev/mdX --level=Y --RAID-devices=Z RAID成員

注：

-C 是--create 的縮寫，表示創(chuàng)建的意思；這種方法是創(chuàng)建把RAID信息寫入每個RAID成員superblocks（超級塊）的方法。這是最常用的方法。
-v 和--verbose， 顯示創(chuàng)建過程中詳細的事件；

如果把-C或--create 換成-B或--build，就是創(chuàng)建RAID的另一種方法，不把RAID信息寫入RAID成員的superblocks（超級塊）中，如果您試用，請自己嘗試；

RAID設備： /dev/mdX,RAID設備在Linux中，大多是/dev/md0，/dev/md1…… 第一個設備從/dev/md0開始。 比如你已經(jīng)有RAID0設備是/dev/md0，你再想做一個RAID5，那就是/dev/md1，以此類推；

RAID級別 ： 用-lY或--level=Y表示，Y是RAID的級別。RAID的級別有RAID0就用0表示，RAID1就用1表示，RAID5就用RAID5表示，RAID10就用10表示。RAID的級別是根據(jù)自己的使用方向和現(xiàn)有磁盤和分區(qū)個數(shù)來定位。如果你就想高速讀寫、大容量，對數(shù)據(jù)安全性要求不高，那就用RAID0，如果對數(shù)據(jù)要求較高，可以用RAID1或RAID5，再者就是RAID10。比如-l0或--level=0表示RAID0，-l5或--level=5表示RAID5, -l1或--level=1表示RAID1，-l10或--level=10表示RAID10；

-nZ或--RAID-devices=Z 表示RAID成員的個數(shù)，比如我們把三個硬盤分分區(qū)做成一個RAID，那就是3個設備。就要寫成這樣 -n3或 --RAID-devices=3；值得注意的是RAID0和RAID1至少需要兩個設置，RAID5至少需要三個設備，RAID10至少四個設備；

RAID成員：也就是RAID的組成設備，要一個一個的列出來，每個設備后要用空格來隔開；比如我們把/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd三個硬盤做成RAID0，在RAID設備這塊，我們要寫成 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd ； 軟件RAID的成員還可以是分區(qū)，比如 /dev/sdb1、/dev/sdc1 ……

舉例一：我們要做一個RAID0,成員是 /dev/sdb、/dev/sdc 兩個硬盤設備。 我們要運行如下命令；

mdadm -C --verbose /dev/md0 -l0 -n2 /dev/sdb /dev/sdc
或
mdadm -C --verbose /dev/md0 --level=0 --RAID-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc

如果我們想把/dev/sdb1 、/dev/sdc1和/dev/sdd1三個分區(qū)做成RAID0呢？

mdadm -C -v /dev/md0 -l0 -n3 /dev/sd[bcd]1
或
mdadm -C --verbose /dev/md0 --level=0 --RAID-devices=3 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1

舉例二：我們要做一個RAID5 ，成員是/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd 三個設備，我們要運行如下命令；

mdadm -C -v /dev/md0 -l5 -n3 /dev/sd[bcd]
或
mdadm -C --verbose /dev/md0 --level=5 --RAID-devices=3 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd

如果我們想把/dev/sdb1 、/dev/sdc1和/dev/sdd1三個分區(qū)做成RAID5呢？

mdadm -C -v /dev/md0 -l5 -n3 /dev/sd[bcd]1
或
mdadm -C --verbose /dev/md0 --level=5 --RAID-devices=3 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1

創(chuàng)建完成后，RAID也就立即啟動了。我們會發(fā)現(xiàn)有類似如下一行的提示信息：

mdadm: array /dev/md0 started.

我們要可以通過下面的命令來查看RAID的信息；

mdadm -Ds /dev/md0
mdadm -D /dev/md0


2.2 RAID管理工具；

RAID的管理包括創(chuàng)建、啟動、狀態(tài)查看等一系列工具；我們只說常用的使用方法；


2.21 RAID的啟動方法；

RAID的啟動有兩種方法，一種是指定RAID設備和RAID成員的辦法來啟動RAID，另一種辦法是通過加載RAID默認的配置文件來啟動。


第一種方法：不通過讀取mdadm.conf來啟動RAID；適用情況是你沒有配置 /etc/mdadm.conf 文件；

語法：
mdadm -A RAID設備 RAID成員

注：

-A 同 --assemble ，意思是激活一個已經(jīng)存在的RAID；
RAID設備 ，就是/dev/md0 或/dev/md1 …… 根據(jù)你所創(chuàng)建的RAID設備為準；
RAID成員，就是你要啟動的RAID，其下屬設備有哪些，要一個一個的列出來，中間以空格分開；

舉例：比如我要啟動一個RAID，設備是/dev/md0，其下有成員是 /dev/sdb和/dev/sdc；所以我要用下面的辦法；

[root@linuxsir:~] mdadm -A /dev/md0 /dev/sdb /dev/sdc

注： 這種情況，是沒有配置RAID的配置文件/etc/mdadm.conf 時，所使用的啟動方法；如果您已經(jīng)配置好了/etc/mdadm.conf文件，就可以用 mdadm -As 來啟動；


第二種方法：利用配置好的/etc/mdadm.conf 來啟動RAID；

mdadm -A RAID設備
或
mdadm -As

注： 這種啟動方法的前提是要配置 /etc/mdadm.conf文件，要把您系統(tǒng)中所有的RAID，都寫入這個文件，然后就可以簡單的用這個命令來啟動了；

-A 同 --assemble ，意思是激活一個已經(jīng)存在的RAID；
RAID設備 ，就是/dev/md0 或/dev/md1 …… 根據(jù)你所創(chuàng)建的RAID設備為準；


舉例：

[root@linuxsir:~] mdadm -A /dev/md0
[root@linuxsir:~] mdadm -As

注： 比如我配置好/etc/mdadm.conf 后，啟動RAID設備/dev/md0，就用上面的辦法。具體mdadm.conf的寫法，請參見 RAID的配置文件一節(jié)；


2.22 RAID管理工具一些常用參數(shù)說明；

mdadm 參數(shù) [RAID設備] [RAID成員]

-A 或 --assemble 激活一個RAID；
-S 和--stop 停止正在運行的設備；
-s 或 --scan 掃描RAID設備;
-D 或 --detail 查看RAID的詳細信息;
--examine 查看RAID成員的詳細信息；

注：其中[]中的選項是可選的。

舉例：

[root@linuxsir:~]# mdadm -As
[root@linuxsir:~]# mdadm -Ss
[root@linuxsir:~]# mdadm -Ds
[root@linuxsir:~]# mdadm --examine /dev/sdb

注：上面的些標例， 都是在配置好/etc/mdadm.conf 的情況下，運行的，如果您沒配置好mdadm.conf文件，請指定RAID設備及其成員；其中，--As 是搜索/etc/mdadm.conf ，然后根據(jù) mdadm.conf 配置好的RAID信息來啟動RAID。 -Ss 是搜索正在運行的RAID，然后停止。-Ds 搜索RAID，查看RAID信息； --examine /dev/sdb 是查看其中一塊硬盤的RAID信息，這個很有用。比如你忘記了RAID的成員和UUID，想恢復現(xiàn)有的RAID，就要用這個來查看，然后重新讓RAID啟動起來。

比如系統(tǒng)有一個RAID，但在/etc/mdadm.conf 中沒有相應的記錄RAID信息。我不知道這個RAID是哪個類型的，是RAID0，還是RAID1，還是RAID5？？到底機器中有幾個RAID？如果您是一個新接手的管理員，應該想知道這些信息。那就一個一個硬盤，一個一個的分區(qū)查看過去。從中找出系統(tǒng)中所有的RAID。然后一個一個的恢復。這時就要用到 --examine這個參數(shù)了；

[root@linuxsir:~]# fdisk -l

[root@linuxsir:~]# # mdadm --examine /dev/sdb
/dev/sdb:
Magic : a92b4efc
Version : 00.90.00
UUID : 35e1a3e6:ed59c368:e5bc9166:5004fe52
Creation Time : Wed Aug 1 07:11:43 2007
RAID Level : RAID0
Used Dev Size : 0
RAID Devices : 2
Total Devices : 2
Preferred Minor : 0

Update Time : Thu Aug 2 07:43:30 2007
State : active
Active Devices : 2
Working Devices : 2
Failed Devices : 0
Spare Devices : 0
Checksum : 8f8a235e - correct
Events : 0.29

Chunk Size : 64K

Number Major Minor RAIDDevice State
this 0 8 16 0 active sync /dev/sdb

0 0 8 16 0 active sync /dev/sdb
1 1 8 32 1 active sync /dev/sdc

注：

首先：我們用fdisk -l 查看一下機器中所有硬盤和分區(qū)，如果不能完全列出，請指定具體硬盤。
其次：我們查看一下某個硬盤或分區(qū)上是否有RAID信息，比如我查看的是/dev/sdb ，結果顯示出，/dev/sdb是RAID0設備的一個成員，/dev/sdb和/dev/sdc 共同組成的RAID0；

得到這些信息有何用呢？我們就可以激活RAID，或重寫/etc/mdadm.conf ，讓RAID重新運行起來。在此過程中， 千萬不要用-C或--create 參數(shù)來重新創(chuàng)建RAID，否則你以前存在的RAID就被破壞，里面的數(shù)據(jù)當然也會一無所有?。?！切記。在一個有數(shù)據(jù)的RAID中，不能隨便用-C 參數(shù)。如果用了-C或--create 就是創(chuàng)建一個新的RAID設備！