RAID的原理及Linux下软RAID的制作

一、RAID是什么？

RAID是通过RAID控制器把多块磁盘组合起来使用的一项技术,常见的组合方式有以下几种：

1、RAID0

2、RAID1

3、RAID5

4、RAID01

5、RAID10

二、它们的原理及优势

1、RAID0

RAID0通过RAID控制器把两块或两块以上的磁盘组合在一起，并把要存的数据分成两份或两份以上(取决于你使用的硬盘数）分别存在不同的硬盘上。那么这里就有一个问题，数据到底分多大？1KB还是2KB？RAID使用条带化技术，过程如下：

假设用两块盘组成RAID0，RAID控制器把数据分为大小相等的一块块数据（比如32M）然后第一块数据往第一块硬盘中存，第二块数据往第二块硬盘中存，第3块数据又往第1块上存，第4块往第2块上存。。。

由于使用了两块硬盘同时存取数据，因此RAID0是速度最快的组合，并且磁盘利用率是100%,然而正因为数据分别存在两块盘中，当其中的一块盘坏了，整个RAID0也就不能用了，数据都被损坏了。

2、RAID1

上面我们说到RAID0数据容易被损坏，于是就有了RAID1，用两块盘做镜像，RAID控制器把数据分成两份一样的，分别存在磁盘中。两块盘中的数据是一样了，这样，当有一块盘坏掉的时候，剩下的那块盘中的数据还是完整的，可用的。这时只要把坏盘取下，换块新的盘重新同步就好了。但是这样呢,磁盘利用率就只有50%，做写入操作的时候，就没有RAID0的优势，读取还是有两块盘的优势。

3、RAID5

RAID0速度快，磁盘利用率高。RAID1数据安全性高。当我们既想速度快，磁盘利用率高，又想数据安全的时候该怎么办？此时我们可以在RAID0的基础上添加一块检验盘，用来校验数据的完整性。但是这样有两个问题，当读取频繁的时候，检验盘也需要被频繁的读取，并校验其它两块盘中的数据。此时I/O的瓶颈可能就变成了校验盘的读取速率。而校验盘的频繁读取，又大大的增加了校验盘挂掉的机率。当检验盘挂掉了怎么办？此时整个数据也就无从知道是不是完整的，因此我们可以把检验的数据分别存在3块盘中。这样，当一块盘挂掉，数据还是完整的，此时把坏盘的换下来，换块新的盘上去就可以了。这就是RAID5，它的磁盘利用率是(n-1)/n。

4、RAID01和RAID10是RAID1和RAID0的不同组合方式。RAID01是先用多块磁盘做RAID0，然后再用2组RAID0组成RAID1。而RAID10则相反，这里要注意的是他们之间的区别。RAID01中如果两组RAID0中其中的一块盘坏了，则这一组中的数据就是坏的了，需要用到另外一组中的数据来恢复数据。但是一组RAID0中的磁盘都坏了并不影响另外一组。而RAID10中两组RAID1中有一块盘坏了，只需要用当前组中另一块盘中的数据恢复，并不影响别外一组。但是如果两组RAID1中有一组中的磁盘全坏了，那么数据就损坏了。一般使用RAID10

二、在Linux中做软RAID

1、MD（Multiple Disk）模块，MD模块是内核中的一个模块，可以用来在内核中做软RAID。这是一种折中的方式，但是这样做很不安全。因为用MD做的软RAID是内核在维护，那么当系统出错，磁盘中的数据什么的也就没了。

2、mdadm，这是用户空间中的MD模块的管理命令，我们将使用它来创建一个RAID5。MD模块支持使用块设备创建软RAID，也就是硬盘、分区等等。

首先，我们先查看磁盘，然后分3个分区出来，并把分区标记为RAID。

fdisk -l

我们可以看到/dev/sdb没有使用，这里我们创建3个分区，三个分区要一样大，都是1G。

输入t调整分区

输入fd,调整完后的效果如下

输入w保存并退出。

然后我们开始创建RAID

mdadm -C -l 5 -n 3 md1 /dev/sdb1 /dev/sdb2 /dev/sdb3

mdadm是模式化命令，工作在不同的模式之下，-C是创建模式。-C的各选项意义如下

    -l 级别，也就是Raid0、Raid1这些

    -n 设备的个数

    -c/--chunk 指定chunk大小（数据块），大小为2^n,一般为64K

    -x 指定空闲盘的个数（当有盘坏的时候，空闲盘会自动换上去）

md1为创建的RAID的名字，查看/dev下，多了个md/md1。

使用cat /proc/mdstat可以查看活动的RAID

可以看到当前有一个活动的设备md127(不同的环境结果不同),由sdb1,sdb2,sdb3组成的RAID5。可是我们创建的名字是md1啊，进入到/dev/md/，ls -l md1查看到md1是指向md127的软链接。

格式化md1然后挂载

mke2fs -j /dev/md/md1

mount /dev/md/md1 /mnt

3、进阶操作

mdadm --fail可以把一块盘设置成出错状态，接下来我们模拟RAID5中其中一块盘出错。

通过mdadm -D /dev/md/md1查看陈列详细信息。

mdadm --fail /dev/md/md1 /dev/sdb1

mdadm -D /dev/md/md1查看详信息

可以看到有一个出错的盘。

我们新建一个分区，并把这个分区添加进去。

mdadm -a /dev/md/md1 /dev/sdb5

mdadm -D /dev/md/md1查看信息

mdadm -r /dev/md/md1 /dev/sdb1 移除/dev/sdb1

其它命令

mdadm -S　/dev/md/md1 停止/dev/md/md1，停止后rm -f /dev/md/md1,rm -f /dev/md127就可以删除md1了。

停止后我们可以用mdadm -A /dev/md/md1 设备列表(/dev/sdb1、/dev/sdb2...) 启用。除了指定设备列表外，我们还可以使用mdadm -D --scan > /dev/mdadm.conf，下次装配的时候就不用指定设备列表了。