RAID各个级别的优缺点

    RAID：Redundant Arrays of Inexpensive（Independent） Disks
                    介绍：
                        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

                        提高IO能力
                            磁盘并行读写
                        提高耐用性
                            磁盘冗余来实现
                        RAID的实效方式：
                            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，按照OS前在BIOS里面配置
                            软件RAID：通过OS实现
                    RAID级别：
                        RAID-0：
                            读、写性能提升
                            可用空间：N*min(S1,S2,...)
                            无容错能力
                            最少磁盘数：2, 2+
                            特点：
                                优点：读、写性能提升，不存在校验，不会占太多CPU资源，设计、使用和配置比较简单；
                                缺点：无冗错能力，不能用于对数据安全性要求高的环境；
                                可用空间：N (硬盘个数) *min （s1,s2...取决于最小的硬盘空间）
                                适用领域：视频生成和编辑、图形编辑，其它需要大的传输宽带的操作

                        RAID-1：
                            读性能提升、写性能略有下降
                            可用空间：1*min(S1,S2,...)
                            有冗余能力
                            最少磁盘数：2, 2N
                            特点：
                                磁盘数：最低2个，2n个，n大于等于1
                                优点：
                                    读性能提升、写性能略有下降，具有100%数据冗余，提供最高的数据安全保障，理论上可实现2倍的读取效率设计和使用较简单；
                                缺点：
                                    开销大，空间利用率只有50%，在写性能方面提升不大；
                                有冗余能力
                                可用空间：1*min (s1,s2...由最小硬盘的空间决定)
                                适用领域：财务、金融等高可用、高安全的数据存储环境
                        RAID-2：
                            采用校验冗余
                                把数据分散为位或块，加入汉明码，间隔写入到磁盘阵列的每个磁盘中在成员磁盘上的地址都一样
                            采用并行存取的方式
                            花费大、成本昂贵

                        RAID-3：
                            数据块被分成更小的块，并行传输到各个成员磁盘上，同时计算xor校验数据存放到专用的校验磁盘上；
                            xor算法：（异或）
                                相同为假、不同为真

                            特点：
                                磁盘数：最低3个
                                优点：
                                    读写性能都较好，当磁盘损坏时，对整体吞吐量影响较小，减少了开销；
                                缺点：
                                    控制器设计复杂，采用并行的存取方式，主轴同步时吞吐量没有提高，校验磁盘的写性能有瓶颈；
                                适用领域：
                                    视频生成和图形、视频编辑等；需要高吞吐量的应用环境；

                        RAID-4：
                            多块数据盘异或运算值存于专用校验盘
                            校验存储在固定磁盘
                            最少需要3块硬盘；
                            数据交叉存储在2块硬盘中，再由第3块硬盘存储数据的校验码；
                            校验码是由2块硬盘中的chunk块按位进行异或运算后而得的值；
                            其中1块硬盘坏了不影响文件数据读写操作，数据还可以恢复，但就是有些慢；即使坏了1块硬盘仍然继续在线工作时，称为降级模式，此时数据没有保障，风险较大；所以要马上用新硬盘替换坏硬盘，暂定业务，用2块可用盘进行计算，按位校验恢复数据到新硬盘即可，当所有数据都恢复到新硬盘后，就能继续正常工作了；但是万一在恢复过程中也是有风险的；
                            RAID4还有一个固有缺点：用单块盘作为存放校验码，无论前面哪块盘访问数据，校验盘都得被访问；即集中存放校验码的校验盘访问压力过大，很容易造成性能瓶颈；所以，尽早发现坏盘损坏，就能尽早更换；可以在接1块新硬盘当做空闲备用盘。
                             异或运算，存储校验码：
                            例如：1101,0110按位校验，校验码为：1011  
                        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+
                            校验有序的存储在不同磁盘
                            采用独立存取的阵列方式，校验信息被均匀的分散到阵列的各个磁盘上；
                            相对于RAID-4把校验码存放在一块硬盘上，而RAID-5是将3块盘循环轮流作存放校验码。左对称即校验码存放各盘的顺序是先在前2块盘存数据，第3块盘存校验码，依次类推，右对称相反。 
                            特点：
                                磁盘数：最低3个
                                优点：
                                    读性能较高，中等的写特性，校验信息的分布方式存取，避免出现写操作的瓶颈；
                                缺点：
                                    控制器设计复杂，磁盘重建的过程比较复杂；
                                可用空间：（N-1）*min（S1，S2，...其中的最小空间）
                                有容错能力：1块磁盘
                                适用领域：文件服务器、email服务器、web服务器等环境，数据库应用；

                        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+
                            有两个校验

                        组合不同级别的RAID
                        组合不同级别的RAID的目的
                            从RAID0到RAID6，不同级别的RAID在性能、冗余、价格等方面做了不同程度的折中；
                            重点介绍：
                            RAID-10、RAID-01、RAID-50

                        RAID-10：
                            读、写性能提升
                            可用空间：N*min(S1,S2,...)/2
                            有容错能力：每组镜像最多只能坏一块
                            最少磁盘数：4, 4+
                            先使用RAID 1连接两块磁盘，在使用RAID 0连接4块磁盘
                            特点：
                                磁盘数：最低4个，2n个，n大于等于2；
                                优点：
                                    读性能很高，写性能比较好，数据安全性好，允许同时有N个磁盘失效；
                                缺点：
                                    利用率只有50%，开销大；
                                可用空间：N*min（S1，S2，...其中最小空间）/2；
                                有容错能力：每组镜像最多只能坏一块；
                                适用领域：多用于要求高可用性和高安全性的数据库应用；

                        RAID-01：
                            多块磁盘先实现RAID0,再组合成RAID1
                            同RAID 10 ，只不过是先采用RAID 0
                            先分成两组做成RAID-0，再把组成的RAID-0做成RAID-1；不符合常用方法，每一组有一块坏的硬盘可能性大；

                        RAID-50：
                            多块磁盘先实现RAID5,再组合成RAID0
                            是RAID5和RAID0的结合，先实现RAID5，再条带化；（先做RAID-5在做RAID-0，最少6块盘，每组允许坏1块盘，空间利用率灵活）、RAID7（某家公司的私有技术，实际是文件服务器）

                            特点：
                                磁盘数：最低6个；
                                优点：
                                    比RAID5有更好的读性能，比相同容量的RAID5重建时间更短，可以容许N个磁盘同时失效；
                                缺点：
                                    设计复杂，比较难实现；同一个RAID5组内的两个磁盘失效会导致整个阵列失效；
                                适用领域：大型数据库服务器、应用服务器、文件服务器等应用；

                        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,...)
                        RAID7
                            可以理解为一个独立存储计算机，自身带有操作系统和管理工具，可以独立运行，理论上性能最高的RAID模式
                        常用级别：
                            RAID-0, RAID-1, RAID-5, RAID-10, RAID-50, JBOD

                        常用RAID级别的比较：RAID-0，RAID-1，RAID-5，RAID-10，RAID-50，JBOD
                            RAID-0性能最好；
                            RAID-1冗余度最高；
                            相同可用容量下，RAID-1和RAID-10开销最高；

                    软件RAID和硬件RAID
                        软件RAID：功能都依赖于主机cpu完成，没有第三方的控制处理器和I/O芯片；
                        硬件RAID：有专门的RAID控制处理器和I/O处理芯片来处理RAID任务，不需占用主机cpu资源；

                Centos 6上的软件RAID的实现：
                        结合内核中的md（multi devices）模块即将多个硬盘组织成单个磁盘使用的模块；

                        mdadm工具：模式化的工具；管理模式，跟踪模式；            

                    mdadm命令：模式化工具
                        命令的语法格式：
                            mdadm [mode] [options]        

                                ：/dev/md#：指明raid设备，重启后会变，因此可挂载uuid使用；
                                ：任意块设备；            
                        模式：
                            创建模式：-C
                                    -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}：是否自动创建目标RAID设备的设备文件；
                                    -c CHUNK_SIZE：指明块大小；默认为512k；
                                    -x #：指明冗余空闲盘的个数（不支持冗余能力的RAID级别没有意义）；
                            -D：显示RAID的详细信息；
                                mdadm -D /dev/md#

                            装配：-A
                            监控：-F
                            管理：-f（人为损坏），-r（移除），-a（添加）
                                -f：布局指定磁盘为损坏；
                                -a：添加磁盘；
                                -r：移除磁盘；

                            观察md的状态：
                                cat /proc/mdstat

                            停止md设备：
                                mdadm -S /dev/md#

                        watch命令：持续动态观察
                            -n #：刷新间隔，单位是秒；

                            watch -n# 'COMMAND'                    

                        mdamd支持的级别：LINEAR（JBOD），RAID0，RAID1，RAID4，RAID5，RAID6，RAID10

                    练习：
                        1、创建一个可用空间为10G的RAID1设备，要求chunk大小为128K，文件系统为ext4，有一个空闲盘，开机可自动挂载至/backup目录下；
                        步骤：
                            1.先创建3个磁盘分区，并调整分区类型为raid类型；
                            2.再创建raid设备；
                            3.格式化raid设备；
                            4.挂载raid设备；
                        ]# fdisk /dev/sdb
                        s输入n-->l-->-->+10G-->t-->9-->fd-->n-->l-->-->+10G-->t-->10-->fd-->-->l-->-->+10G-->t-->11-->fd-->w
                        ]# partx -a /dev/sdb：创建分区后通知内核识别；
                        ]# mdadm -C /dev/md0 -n 2 -l 1 -a yes -c 128K -x 1 /dev/sdb{5,6,7}
                        ]# cat /proc/mdstat：查看md设备；
                        ]# mke2fs -t ext4 /dev/md0
                        ]# mkdir /myraid
                        ]# mount /dev/md0 /myraid
                        ]# df -lh：查看磁盘分区使用情况；
                        ]# blkid /dev/md0：查看raid设备UUID；
                        ]# mdadm -D /dev/md0：查看raid详细信息；
                        ]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb5：标记为sdb5设备损坏，此时空闲盘自动替换上；
                        ]# cat /proc/mdstat
                        ]# watch -n1 'cat /proc/mdstat'：每一秒钟查看一次，cat执行的命令；