Linux RAID廉价磁盘冗余阵列
磁盘接口的性能决定着磁盘数据传输的速率，一般磁盘设备接口的读写标准如下：
|
正如我们所知道的，不同的硬盘数据存储的性能和内部机制存在着大大小小的差异：
IDE：
l 指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器，我们常说的IDE 接口，也叫ATA接口（并行）；
l 并行双通道；
SATA：
u SATA是Serial ATA的缩写，即串行ATA。它是一种电脑总线，主要功能是用作主板和大量存储设备（如硬盘及光盘驱动器）之间的数据传输之用。
u 串行高传输速率；
u 支持热插拔；
u 采用了点对点传输协议，每一个硬盘与主机通信时都独占一个通道，系统中所有的硬盘都是对等的，因此，在串行ATA中将不存在“主/ 从”盘的区别，用户也不用再费事去设置硬盘的相关跳线了。
SCSI：
一种总线型的系统接口，每个SCSI总线上可以连接包括SCSI控制卡在内的8/16个SCSI设备；
支持冗余磁盘阵列(RAID)等多种设备；
SCSI磁盘自身携带有类似与CPU的小型控制设备，可以解放CPU，结合独立总线使得SCSI设备的CPU占用率很低，大大的提高传输速率；
每个SCSI ID上最多有32个LUN，一个LUN对应一个逻辑设备；
窄SCSI接口（8 target）
控制器端也占用一个target。
当CPU向SCSI设备发送指令/存储数据时，SCSI设备怎么知道目标磁盘是哪一个？
CPU发来的数据的首部包含了目标设备的targetID和LUN ID等控制信息，通过控制器的解释后，控制器会一步步将该指令/数据定向到目标设备。
在小型计算机/服务器中，它们可以妥妥的满足用户/系统的需求；但是对于大型公司的数据存储，IO存取的速率会远远超过单个磁盘提供的的标准性能，这就这就形成了一个IO瓶颈。那么，这种瓶颈该如何打破呢？
RAID应运而生，它是指将多个独立的物理硬盘按照不同的方式组合起来，形成一个虚拟的硬盘；
如上所示，系统内部中的ＩＤＥ磁盘性能较低，在无法满足系统正常运行所需需求的情况下，就需要对磁盘性能进行提升。特别是对于一些公司内部重要的服务器，正在运行中，但是又不可能停下来，换一块更大的硬盘，然后继续运行，这样的话，公司的损失是巨大的；那么只有在系统运行的情况下进行冗余技术和热备、热换；
我们可以在计算机的外部提供一个控制器，该控制器支持ＳＣＳＩ接口，通过ＳＣＳＩ接口的总线，我们可以接上更多的硬盘，这些硬盘是并行的，所以会大大提高传输速率；
但在与ＣＰＵ来看，外部磁盘设备相当于一个整体，数据存储是通过控制器２来实现分发和镜像的。
根据ＲＡＩＤ组织的不同方式可以将ＲＡＩＤ分成不同的级别：
ＲＡＩＤ ０：条带
l RAID0是以条带的形式将数据均匀分布在阵列的各个磁盘上
ＲＡＩＤ １：镜像
l RAID1以镜像为冗余方式，对虚拟磁盘上的数据做多份拷贝，放在成员磁盘上
ＲＡＩＤ２：
l 采用校验冗余
à 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
à 在成员磁盘上的地址都一样
l 采用了并行存取方式
l 花费大，成本昂贵
ＲＡＩＤ ３：
数据块被分为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
ＲＡＩＤ ４：校验码
数据被分为更大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
修复：假如其中一块磁盘坏掉了，可以使用一块新的磁盘代替坏掉的磁盘，并根据校验磁盘计算出坏掉磁盘的数据，并将数据写入新的磁盘，这个过程就叫磁盘修复
如果在磁盘修复过程中出现了差错，导致磁盘修复失败，那么磁盘中的数据将彻底丢失，永远无法找回
冗余能力：坏掉一块磁盘，可以修复；同时坏掉2+块磁盘，将无法修复
ＲＡＩＤ ５：轮流校验码
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
冗余能力：坏掉一块磁盘，可以修复；同时坏掉2+块磁盘，将无法修复
ＲＡＩＤ ６：
l 带有两种分布存储的检验信息的磁盘阵列，它是对RAID5的扩展，主要是用于要求数据绝对不能出错的场合，使用了二种奇偶校验方法，需要N+2个磁盘
常用的RAID6技术:
l RAID6 P＋Q
l RAID6 DP
ＲＡＩＤ ７：Ｊｂｏｄ
l 将多个小型磁盘叠加，组合成一个更大的磁盘
l 不提供数据校验和镜像备份
l 对数据存储速率没有提升，对数据的可用性也没有保障
冗余能力：坏掉一块磁盘，所有的数据都将丢失
ＲＡＩＤ １０：
先镜像，再条带化
冗余能力：左右两边同时各坏掉至少一个编号不一致的磁盘，数据完全丢失
若左边/右边的磁盘全部坏掉了，可以通过相应磁盘的镜像恢复
ＲＡＩＤ ０１：
先条带化，再镜像
冗余能力：每组镜像磁盘各坏掉一个，数据可以恢复
假如其中一组中的所有磁盘都坏掉了，数据将完全丢失
ＲＡＩＤ ５０：
l RAID5和RAID0的结合，先实现RAID5，再条带化
冗余能力：
最强
常用RAID级别比较：
| RAID 0 |
RAID 1 |
RAID 5 |
RAID JBOD |
| 性能提升: 读，写 冗余能力（容错能力）: 无 空间利用率：n 至少2块盘
|
性能表现：写性能下降，读性能提升 冗余能力：有 空间利用率：1/2 至少2块盘 |
性能表现：读，写提升 冗余能力：有 空间利用率：(n-1)/n 至少需要3块
|
性能表现：无提升 冗余能力：无 空间利用率：100% 至少需要2块 |
| RAID 01 |
RAID 10 |
RAID 50 |
|
| 性能表现：读、写提升 冗余能力：有 空间利用率：1/2 至少需要4块
|
性能表现：读、写提升 冗余能力：有 空间利用率：1/2 至少需要4块 |
性能表现：读、写提升 冗余能力：有 空间利用率：(n-2)/n 至少需要6块
|
|
硬件ＲＡＩＤ和软件ＲＡＩＤ：
通常情况下所说的ＲＡＩＤ指的是硬件ＲＡＩＤ，软件ＲＡＩＤ是指模拟ＲＡＩＤ创建的软件设备；
硬件ＲＡＩＤ：
SATA+SAS/SCSI
可以提高读写速率，并保证数据的冗余
硬件RAID一般独立于计算机/服务器，属于外部独立设备，它是通过两个控制器之间的总线和计算机/服务器进行数据传输和通信的。
硬件RAID需要在BIOS进行配置，对于已经组合的RAID阵列磁盘，操作系统识别到的只是一个普通的磁盘设备，即/dev/sdaN；假如在BIOS已经配置好了RAID，操作系统却无法识别，很可能是RAID驱动的问题，这就需要联系硬件厂商获取RAID驱动了。
某些RAID芯片上带有缓存，可以提高数据读写的速率，但是遇到突然断电的情况，数据可能会丢失，所以还有一些更高级的RAID芯片，在内部嵌入电池，在突然断电情况下，依然可以保证数据全部都写入硬盘才关机，从而保证了数据的安全性。
软件ＲＡＩＤ（逻辑ＲＡＩＤ）：
假设计算机内部存在多个磁盘，操作系统装载ＯＳ盘上，在其他磁盘格式化成文件系统之前，内核可以识别当前系统中的其他磁盘；
内核中又一个模块ＭＤ（multi disks），它可以读取磁盘的配置信息，并识别哪些磁盘可以用来组合成为ＲＡＩＤ磁盘，然后将指定磁盘组合起来，形成RAID
逻辑ＲＡＩＤ就是通过ＭＤ来实现的，Md模拟一个假的RAID设备，并创建对应的设备文件/dev/mdN；
存储数据时，内核读取配置文件识别该设备后，在内核内部由ＭＤ模块负责将数据以RAID设备的格式分别发送到各个磁盘上去。
逻辑ＲＡＩＤ的实质
在用户空间和内核空间之间创建一个假的RAID设备，这个ＲＡＩＤ设备可以模拟ＲＡＩＤ设备工作；这个RAID设备对于用户看来，是一个RAID设备，但对于内核看来，还是N个独立的磁盘。
逻辑ＲＡＩＤ性能取决于CPU
假设操作系统崩溃，内核也就没有了，此前配置的RAID信息也会消失，以RAID形式存储在磁盘上的数据也就不能访问了。
逻辑ＲＡＩＤ数据安全性防范
逻辑RAID磁盘设备必须标识为fd类型，这样存储数据的时候，会在数据之外存储一些元数据（黄色小方块表示元数据），重装操作系统时，内核中的md模块可以通过重新扫描该fd设备，将该fd设备组合成原先的RAID设备。
逻辑ＲＡＩＤ管理命令
ｍａｄａｍ命令：ＲＡＩＤ管理工具
模式化的命令：
创建模式
-C
专用选项：
-l:级别
-n#: 设备个数
-a{yes|no}: 是否自动为其创建设备文件
-c:CHUNK大小, 2^n，默认为64K
-x#: 指定空闲盘个数
管理模式
--add,--remove, --fail，--stop
-a,-r, -f，-S
mdadm/dev/md# --fail /dev/sda7
监控模式
-F
增长模式
-G
装配模式
-A
查看RAID阵列的详细信息
mdadm -D/dev/md#
--detail
将当前RAID信息保存至配置文件，以便以后进行直接装配：
mdamd -D --scan > /etc/mdadm.conf
查看当前系统当前状态下所有启用的ＲＡＩＤ设备信息：
cat /proc/mdstat
提高ＲＡＩＤ阵列磁盘性能
Mke2fs –j –E stride=16 –b 4096 /dev/mdN
其中stride=CHUNK/block size