磁盘管理之RAID

       RAID（Reduntdant Arrays of Independent Disk），中文意思为磁盘阵列。自从加州伯克利分校1988年发布论文“A Case for Redundant Array of Independent Disk”，其本意是将多块廉价的磁盘通过某种方式组合在一起来使用，以提高磁盘的I/O能力和耐用性，其中提高I/O能力主要是通过“并行读写”和增加“内存”来实现，而提高耐用性主要是通过提高“冗余能力“来实现。然而其到现在为止也并不廉价，但是磁盘的性能确的确能在某一方面或者多方面得到提升。

    RAID按照广义方面分为三种：

        1，内接式磁盘阵列：通过主板上自带的磁盘阵列卡来实现。

        2，外接式磁盘阵列：通过扩展卡来实现（可以想象成安装独立显卡）。

        3，软件实现的磁盘阵列仿真：通过软件来实现。

        上面这三种1和2为硬RAID，3为软RAID。在实际的生产中不能用软RAID。在写完原理之后就会

    明白的。

    RAID按照其组合方式分由于(由于RAID2,RAID3,RAID6很少人使用，所以这不写）：

        1，RAID0,将N块磁盘组合在一起，数据在每次存储的时候分成N份分别存入这N块磁盘的Chunck

    中（这个Chunck不是文件系统的data block，两者不要混淆，但是也是分成块，不然数据怎么切割

     ），下次接着这样存储，这样的话就大大提升了磁盘的I/O能力（读写），但是没有提高冗余能力

    因为在读写的时候可以从N块磁盘中同时读写，但是一旦一块硬盘损坏，数据将全部丢失。因此请

    不要在数据非常重要的上门使用0，只有在数据不是很重要，但是为了求速度的时候可以考虑。

         总结：大大提高了磁盘的I/O能力，但是减小了磁盘的冗余能力，其最少使用2块磁盘来构建

         磁盘空间为：N*N块磁盘中空间最小的那个。坏一块磁盘数据就全部丢失

        2，RAID1，将N块磁盘分为两组，数据每次存储在第一组中的时候就会同时存一份镜像到第二

    组中，这样的话就大大提高了磁盘冗余能力（因为一份数据存了两份），也提高了磁盘的“读”能

    力（因为有两份数据可以同时读），但是降低了“写”能力（因为需要写两次）。

         总结：提高了冗余能力，提高了读速率，降低了写速率，磁盘空间为N*N个磁盘中最小的/2

         至少需要2块磁盘。最多可坏掉分对应盘的N/2块，最少坏掉对应的两块盘数据将丢失一部分

        3，RAID4，将N块磁盘分两部分（不一定相等的两份），数据每次在第一部分存储数据的时候

    都会在做异或运算（就是11=0,00=0,10=1,01=1），然后将结果存在第二部分的一个磁盘中，第二

    部分的其他盘做空闲盘（为了在有磁盘坏掉的时候顶替上去），这样一来就有一块磁盘专门存储

    校验码，大大提高了磁盘的I/O能力，但是因为只有一块磁盘存储校验码，因此其访问压力加大，

    所以其成为了“短板”，当它坏了的时候，第一组磁盘也很大可能会坏，这样数据将全部丢失，注

    意，这种概率还是很大的，所以其冗余能力不一定增强了，当一块磁盘坏了的时候就会自动降级。

        总结：提高了读写速率，至少需要3块磁盘，磁盘空间为(N-1)*N块磁盘中最小的.坏

        一块盘没事，坏两块数据将全部丢失。

        3,RAID5,由于RAID4中只用一块磁盘存储异或运算的结果，大大增加了其压力，所以RAID5就

    将N块磁盘循环作为校验盘，这样的话如果第一块磁盘先为校验盘则是右对称，最后一块先为校验

    盘就是左对称（对称线为校验结果），这样的话就大大提高了磁盘的I/O能力和冗余能力，但是如

    果同时损坏两块磁盘数据将全部丢失。

         总结：提高了读写冗余能力，至少需要3块磁盘，磁盘空间为(N-1)*N块磁盘中最小的

    允许坏一块磁盘，但是不能同时坏两块。

        4，RAID10，将N块磁盘先按RAID1分成两组，再将这两组内分为RAID0，这样数据每存储一份

    就存在俩组（RAID0）中，然后在每组内部按RAID1存一份在一个磁盘中就存一份镜像到旁边的磁盘

    块中，由于同时坏相邻的两块磁盘的概率要小很多，所以这种方式比较好。

         总结：提高了读写速率，提高了冗余能力，至少需要4块磁盘，磁盘可用空间为N*N块磁盘中

    最小的/2.不允许坏同时坏相邻的两块磁盘。

        5，RAID01，将N块磁盘先按RAID0分，然后再按RAID1分，这样的话数据每存储一份到第一组中

    就会存一份镜像到第二份中，然后数据和镜像按照RAID0方式分别存到其所在组的每块磁盘中，由

    于不能保证两组中的RAID0存储方式一模一样，所以只运行同时坏一块磁盘。

         总结：提高了读写速率，提高了冗余。至少需要4块磁盘，磁盘空间为N*N块磁盘中最小的/2

    不允许同时坏两块磁盘。

        6，RAID6，与RAID5一样，只是循环两块作为校验盘。

         总结：提高了容错能力，增强了读写能力，可用空间为（N-2)*最小的，最少磁盘数为4

    不允许同时坏两块磁盘。

        这里提一下，RAID7是一家公司的专利，其价格很贵，JBOD将多块磁盘线性组合成可以存大的

    单个数据的RAID。

    软RAID

        通过软件的方式模拟出RAID，在Linux中使用的是mdadm这个软件，其支持JBOD,RAID0，RAID1

    RAID4，RAID5，RAID51，RAID10，RAID01等等。

    mdadm用法：

        mdadm [模式] <RAID设备> [选项] <组建RAID的磁盘或者分区>

        模式：

            创建：-C

            监控：-F

            装配：-A

            管理：-f（认为损坏），-r（移出），-a（添加）

        选项：

            -n：表示用几块磁盘来创建RAID（不算空闲盘）

            -l：表示要创建的RAID的级别

            -a{yes|no}：表示自动|不 创建RAID设备文件

            -c：创建的chunck块大小

            -x #：空闲盘个数

        mdadm -D /dev/md#:显示RAID详细信息

        cat /proc/mdstat:观察md状态

        mdadm -S /dev/md#:停止RAID设备