【linux_笔记】Linux_Raid知识总结

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学习记录过程中难免出现错误，如有发现，还望大神们指出。

示例操作部分有的与历史操作有关，如果先前的示例操作没有执行过的话，可能会有部分示例的操作无法执行。示例仅供参考

基础知识：

驱动程序：将cpu发出的逻辑指令转换成对应设备控制指令的机制

主板上的接口
    集成接口(Controller)：控制器（转换器）―将cpu发出的信号转换成对应设备可以识别的信号 (u盘接口)
    非集成接口(Adapter)：适配器 (大部分网卡插槽，SCSI接口)

协议：为了理解某种信号制定的、双方都遵循的法则
（助解：假设cpu说的是英语，而磁盘只能听懂法语，为了实现正常交流，双方需要使用使用相同的语言。）

串行口和并行口的理论速度：
    IDE接口：133Mbps                                                                 （并行）
    SATA:300Mbps（1）,600Mbps（2）,6Gbps（3）                                        （串行）
    USB：480Mbps（3.0）（串行）
    SCSI（Small Computer System Interface）：UltraSCSI,320Mbps                         （并行）         
        （高转速的大型硬盘的接口）
        自带微型cpu
        接入硬盘转速：10000，15000
    SAS：用于存储容量较小的小型硬盘，转速快，造价高 ―― 串行的SCSI类型接口            （串行）

RAID：（可实现硬件级别的备份）
    早期存储大量数据时使用的控制器是SLED：Single Large Expensive Disk
    RAID（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）控制器：(伯克利――廉价冗余磁盘阵列构想)廉价难以实现
    RAID（Redundant Arrays of Independent Disks）控制器：对先前的RAID研究后得到的结果。
        独立冗余磁盘阵列，将多个磁盘组合成一个阵列当作一个逻辑设备来使用的机制

    组合RAID的时候需要考虑的两大问题：速度，数据的可用性

    条带化技术（RAID使用的技术）:对RAID中的多个磁盘以一个合适的大小进行分割(CHUNK)，

    RAID级别：仅代表磁盘组织方式不同，没有上下之分
        0： 组织方式：条带
            性能提升: 读，写
            冗余能力（容错能力）: 无
            空间利用率：nS（假设：有n块磁盘，每一块磁盘的空间利用率为S）
            需磁盘数：至少2块盘
        1： 组织方式：镜像
            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
            需磁盘数：至少2块盘（两块磁盘中存储的数据相同）
        2
        3
        4:  组织方式：校验码（指定一块校验码盘）
        5:  组织方式：校验码（磁盘轮换作为校验码盘）
            性能表现：读，写提升
            冗余能力：有（允许一快盘出错）
            空间利用率：(n-1)/n
            需磁盘数：至少3块盘
        10: 组织方式：镜像+条带(大型企业)（各组存储数据不同（条带），组内磁盘存储数据相同（镜像））
            性能表现：读、写提升
            冗余能力：有（同组全坏时无法修复）
            空间利用率：1/2
            需磁盘数：至少需要4块
        01: 组织方式：条带+镜像（各组存储数据相同（镜像），组内磁盘存储数据不同（条带））
            性能表现：读、写提升
            冗余能力：有（不同组都出现损坏时无法修复）
            空间利用率：1/2
            需磁盘数：至少4块盘
        50: 组织方式：校验码+条带
            性能表现：读、写提升
            冗余能力：有
            空间利用率：(n-2)/n
            需磁盘数：至少6块盘
        jbod:组织方式：将多块小盘组合成一块大盘使用
            性能表现：无提升
            冗余能力：无
            空间利用率：100%
            需磁盘数：至少2块盘


    RAID常见组合:
        早期：
            IDE
            SCSI
        现在：
            SATA
            SAS
            
        SCSI组成结构（主板上只有一个接口――适配器）：
            8接口：1数据请求发起者（initiator）―― 适配器；7目标（target）
            16接口：1数据请求发起者（initiator）；15目标（target）
            （target还可以分成n个接口用于接入硬盘，每个接口有一个LUN(Logical Unit Number) ，
                传入的数据通过数据报文首部的LUN确定数据存储位置）

    RAID的实现形式：硬件RAID（企业级）,软件RAID（通常只是用于实验）
        硬件级别：
            BIOS
            操作系统将RAID接口识别为串口设备，即将RAID识别为/dev/sd.
            例如有四块磁盘，每块磁盘容量为500G，每两块分别构成RAID 0 和 RAID 1，
            操作系统可能会将俩RAID识别为两个设备/dev/sda,/dev/sdb
                RAID 0    识别为：/dev/sda （1T）
                RAID 1  识别为：/dev/sdb （500G）
        软件级别（需要内核支持软件RAID）：linux使用多设备(md:multi disks)内存模块模拟RAID。    
        （生产环境下不建议使用）
            软件RAID需要内核的支持，当内核损坏时软件RAID将无法使用，为避免操作系统奔溃造成以RAID方
            式存储的数据无法使用，需将模拟成RAID设备的磁盘设备标记为fd类型，使这类磁盘在存储数据之
            外存储一定的元数据，当系统由于故障重装系统后，装载md模块后操作系统会自动进行扫描并将标
            记为fd格式的磁盘重新组合成RAID。

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软件RAID的实现：

    md: （/dev/md#         md#表示不同的RAID设备）
    mdadm（md管理器――用户空间管理工具）: 支持将任何块设备做成RAID（例如：分区）
        （使用同一块磁盘上的分区制作RAID并没有什么意义，只能用来做实验）
        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: 数据块（CHUNK）大小, 2^n，默认为64K （对RAID 0, RAID 1有意义）
                    -x #: 指定空闲盘个数 （增强数据安全性）
                (mke2fs -E stride=# : -E 指定条带大小 #= CHUNK/BLOCK(4k))
                （RAID存储数据时需要计算条带大小，指定条带大小有利于提升RAID效率）
            管理模式
                --add（添加）, --remove（移除）, --fail（模拟磁盘损坏）
                mdadm /dev/md# --fail /dev/sda7
            监控模式
                -F
            增长模式
                -G
            装配模式（重新识别并组合RAID ―― 重装系统）
                -A

        查看RAID阵列的详细信息
            mdadm -D /dev/md#
                --detail
            
        停止阵列：
            mdadm -S /dev/md#
                --stop

        watch: 周期性地执行指定命令，并以全屏方式显示结果 （监控命令执行过程）
            格式： watch -n # 'COMMAND'
            -n #：指定周期长度，单位为秒，默认为2            
            
        保存RAID信息至配置文件，以便以后进行装配：（--scan 扫描）
            mdamd -D --scan > /etc/mdadm.conf
            
        lsmod /列出内核当前装载的模块

    创建2G的RAID0：4 x 512MB | 2 x 1G        
        fdisk /dev/sda
            创建两个1G的分区并将类型设置为fd
        partprobe                             /重读分区
        cat /proc/partitions
        mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 0 -n 2 /dev/sda{5,6}
        cat /proc/mdstat                    /显示当前系统上所有处于启用状态的RAID设备的情况
        mke2fs -j /dev/md0                     /格式化
        fdisk -l                             /查看md0大小
        mount /dev/md0 /mnt                 /挂载
        ls /mnt
        
    创建一个2G的RAID1：2 x 2G    
        fdisk /dev/sda
          创建三个2G的分区并设置为fd类型
        partprobe                             /重读分区
        cat /proc/partitions
        mdadm -C /dev/md1 -a yes -n 2 -l 1 /dev/sda7 /dev/sda8
        cat /proc/mdstat
            (显示正在同步的进度条)
        fdisk -l
        mke2fs -j /dev/md1
        mount /dev/md1 /media/
        ls /media/
        cp /etc/inittab /media/   
        ls /media/
        
        mdadm -D /dev/md1                     /查看当前工作状态--详细信息
        mdadm /dev/md1 --fail /dev/sda8      /模拟sda8损坏
        mdadm --detail /dev/md1
        cd /media/
        ls
        cat inittab  /正常显示
        
        模拟拔除损坏磁盘：
        mdadm /dev/md1 -r /dev/sda8
        mdadm --detail /dev/md1
        
        提供新盘
        mdadm /dev/md1 -a /dev/sda9
        mdadm --detail /dev/md1
        cat /proc/mdstat
            （显示正在恢复数据的进度条）
        ls
        cat inittab
        
        mdadm /dev/md1 -f /dev/sda7
        mdadm -D /dev/md1
        cat inittab                         /正常访问
        
        停用阵列
        cat /proc/mdstat
        umount /dev/md1
        mdadm -S /dev/md1
        cat /proc/mdstat
            （此时若执行rm /dev/md1 md1就被完全删除，redhat6下默认自动删除）
        
        重新加载
        mdadm -A /dev/md1 /dev/sda7 /dev/sda9
        cat /proc/mdstat
        mdadm -D /dev/md1                      /sda7损坏，并未使用
        
        制作热空闲盘
        mdadm /dev/md1 -a /dev/sda8
        mdadm /dev/md1 -a /dev/sda7
        
        监控执行进度
        mdadm /dev/md1 -f /dev/sda9
        madam -D /dev/md1
        watch 'cat /proc/mdstat'
        
        使用配置文件装配md
        mdadm -D --scan                     /显示当前主机上的RAID设备
        mdadm -D --scan > /etc/mdadm.conf     /保存RAIND信息至配置文件
        mdadm -S /dev/md1 /停止md1
        mdadm -A /dev/md1 /装配md1（无需指定磁盘）
        
        指定条带大小
        cat /proc/mdstat /CHUNK若为64k
        unmount /mnt
        mke2fs -j -E stride=16 -b 4096 /dev/md0   /指定条带大小（64/4=16）
        
    创建一个2G的RAID5: 3 x 1G
        fdisk /dev/sda
            自行创建三个1G的分区并设置类型为fd（例如sda{10,11,12}）
        mdadm -C /dev/md2 -a yes -l 5 -n 3 /dev/sda{10,11,12}
        fdisk -l            /可用空间2G
        mke2fs -j /dev/md2
        mkdir md2
        mount /dev/md2 md2
        mount
        cat /proc/mdstat    /其中一块盘作为校验码盘