RAID 定義

RAID（Redundant Array of Independent Disks）即獨立磁盤冗余陣列，RAID技術將多個單獨的物理硬盤以不同的方式組合成一個邏輯硬盤，從而提高硬盤的讀寫性能和數據安全性。

根據不同的組合方式可以分為不同的RAID級別：

級別	說明
RAID 0	數據條帶化，無校驗
RAID 1	數據鏡像，無校驗
RAID 3	數據條帶化讀寫，檢驗信息存放于專用硬盤
RAID 5	數據條帶化，檢驗信息分布式存放
RAID 6	數據條帶化，分布式校驗并提供兩級冗余

同時采用兩種不同的RAID方式還能組合成新的RAID級別：

級別	說明
RAID 0+1	先做RAID 0，后做RAID 1，同時提供數據條帶化和鏡像
RAID 10	類似于RAID 0+1，區別在于先做RAID1，后做RAID 0
RAID 50	先做RAID 5，后座RAID 0，能有效提高RAID 5的性能

RAID 0

定義：

RAID 0既沒有容錯設計的條帶硬盤陣列（(Striped Disk Array without Fault Tolerance），以條帶形式將RAID組的數據均勻分布在各個硬盤中

優點：

極高的讀寫效率

速度快，由于不存在校驗，所以不占用CPU資源

部署簡單

缺點：

無冗余，通常和其他RAID級別混合使用

不適合用于關鍵數據

最小硬盤數：2

RAID 1

定義：

RAID 1又稱鏡像（Mirror），數據同時一致寫道主硬盤和鏡像硬盤

優點：

提供過了很高的數據安全性和可用性

100%的數據冗余

設計、使用簡單

不做校驗計算，CPU占用資源少

缺點：

空間利用率只有1/2

相對于單個硬盤，無法提高寫能力

RAID 5

定義：

RAID 5與RAID 3機制類似，但校驗數據均勻分布在各數據硬盤上，RAID成員硬盤上同時保存數據和校驗信息，數據塊和對應的校驗信息不存在不同硬盤上。RAID 5是最長用的RAID方式之一。

優點：

高讀取速率，中等寫速率

提供一定程度的數據安全

缺點：

RAID組里單塊硬盤的故障，會導致其他硬盤讀寫性能大幅下降

最小硬盤數：3

常用RAID比較

RAID級別	RAID 0	RAID 1	RAID 3	RAID 5	RAID 10	RAID 0+1
別名	條帶	鏡像	專用奇偶位條帶	分布奇偶位條帶	鏡像陣列條帶	條帶陣列鏡像
容錯性	無	有	有	有	有	有
冗余類型	無	復制	奇偶校驗	奇偶校驗	復制	復制
熱備盤選項	無	有	有	有	有	有
讀性能	高	低	高	高	一般	高
隨機寫能力	高	低	最低	低	一般	一般
連續寫能力	高	低	低	低	一般	一般
最小硬盤數	2塊	2塊	3塊	3塊	4塊	4塊
可用容量	N* 單塊硬盤容量，N為RAID組成員，一般不大于16	(N/2)* 單塊硬盤容量，N為RAID組成員，一般不大于16	(N-1)* 單塊硬盤容量，N為RAID組成員，一般不大于16	(N-1)* 單塊硬盤容量，N為RAID組成員，一般不大于16	(N/2)* 單塊硬盤容量，N為RAID組成員，一般不大于16	(N/2)* 單塊硬盤容量，N為RAID組成員，一般不大于16
典型應用環境	迅速讀寫，安全性要求不高，如圖形工作站等	隨機數據寫入，安全性能要求高，如服務器、數據庫存儲領域	連續數據傳輸，安全性要求高，如視頻編輯、大型數據庫等	隨即數據傳輸，安全性要求高，如金融、數據庫、存儲等	數據量大，安全性要求高，如銀行、金融領域	高性能和高安全性，如視頻服務器

常用RAID選擇

RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以為系統提供數據安全保障，但保障程度要比RAID1低而磁盤空間利用率要比RAID1高。

RAID 5具有和RAID 0相近似的數據讀取速度，只是多了一個奇偶校驗信息，寫入數據的速度比對單個磁盤進行寫入操作稍慢。同時由于多個數據對應一個奇偶校驗信息，RAID 5的磁盤空間利用率要比RAID 1高，存儲成本相對較低。

熱備盤

1. 熱備：Hot Spare

定義：當冗余的RAID組中某個硬盤失效時，在不干擾當前RAID系統的正常使用的情況下，用RAID系統中另外一個正常的備用硬盤自動頂替失效硬盤，及時保證RAID系統的冗余性。

全局式：備用硬盤為系統中所有的冗余RAID組共享

專用式：備用硬盤為系統中某一組冗余RAID組專用

可用容量由(N -1) * 單塊硬盤容量降為(N -2) * 單塊硬盤容量（以Raid5為例）

2. 熱插拔：Hot Swap

定義：在不影響系統正常運轉的情況下，用正常的硬盤物理替換RAID系統中失效硬盤

關鍵在于熱插拔時電子器件的保護機制

實驗目標

在服務器上添加4塊硬盤，實現使用RAID 5級別將4塊盤組成磁盤陣列

實驗命令

lsblk
mdadm -Cv /dev/md0 -n 4 -l 10 /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde /dev/sdf  
# 設置RAID實例
mdadm -Q /dev/md0 
# 查看它是否是一個md設備；它是否是一個md陣列的組件。顯示有關所發現內容的信息。
mdadm -D /dev/md0
mkfs.ext4 /dev/md0 
# 分配文件系統
mkdir /Raid
mount /dev/md0 /Raid/ 
# 掛載
df -h

使用/dev/sd{b,c,d,e}創建RAID5磁盤陣列

mdadm -Cv /dev/md0 -n 3 -l 5 -a yes -x 1 /dev/sd{b,c,d,e}
# -C：創建 /dev/md0 的磁盤陣列
# -v：顯示過程
# -n：使用的磁盤數量（小于等于實際的磁盤數量）
# -l：--level；使用的RAID級別
# -a：自動為其創建設備文件
# -x：指定空閑盤（熱備磁盤）個數，空閑盤（熱備磁盤）能在工作盤損壞后自動頂替
# 注意 n+x 等于實際使用的物理磁盤數量
mdadm -D /dev/md0 
# -D：查看創建RAID的信息

模擬RAID中磁盤損壞

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb
# 模擬 /dev/md0 中的 /dev/sdb 磁盤損壞
# 觀察RAID陣列的情況

格式化+掛載

mkfs.[想要的系統格式] /dev/md0
# 可以直接通過mkfs對RAID陣列進行格式化
mount /dev/md0 /mnt/md0
# 將其掛載到 /mnt/md0 上
df -Th
# 查看掛載情況
# 可以寫入 /etc/fstab 中，開機自動掛載；注意使用 mount -a 檢查

刪除磁盤陣列

注意數據的備份

umount /mnt/md0 /dev/md0
# 首先對其進行卸載操作
mdadm -s /dev/md0
mdadm -r /dev/md0
# -s：停止指定RAID運行
# -r：刪除指定RAID陣列
# 此時數據依舊保存在磁盤中。

以下是一些常用的 Linux 磁盤相關命令：

df：顯示磁盤使用情況。可以使用 "df -h" 命令以人類可讀的格式查看。

du：顯示文件或目錄的磁盤使用情況。可以使用 "du -h" 命令以人類可讀的格式查看。

fdisk：磁盤分區工具，用于創建、刪除和修改磁盤分區表。

mkfs：用于創建文件系統。mkfs 后需要加上文件系統類型（如 ext4、ntfs 等）和設備名稱（如 /dev/sda1）。

mount：將一個文件系統掛載到指定的掛載點上。

umount：卸載已經掛載的文件系統。

lsblk：以樹形結構查看塊設備的信息，包括磁盤、分區和掛載點等。

blkid：顯示塊設備的 UUID 和文件系統類型。

badblocks：檢查并標記壞塊。

smartctl：用于讀取磁盤的 SMART 信息，從而判斷磁盤的健康狀態。

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