什么是RAID

RAID（Redundant Array of Independent Disks）,即独立冗余磁盘阵列，通常简称为磁盘阵列，简单地说， RAID 是由多个独立的高性能磁盘驱动器组成的磁盘子系统，从而提供比单个磁盘更高的存储性能和数据冗余的技术。

RAID 技术通过把多个硬盘设备组合成一个容量更大、安全性更好的磁盘阵列，并把数据切割成多个区段后分别存放在各个不同的物理硬盘设备上，然后利用分散读写技术来提升磁盘阵列整体的性能，同时把多个重要数据的副本同步到不同的物理硬盘设备上，从而起到了非常好的数据冗余备份效果。

出于成本和技术方面的考虑，需要针对不同的需求在数据可靠性及读写性能上作出权衡，制定出满足各自需求的不同方案。其中最常见的4种方案为RAID 0、RAID 1、RAID5、RAID 10。

RAID 0

特点

最少需要两块磁盘
数据条带式分布
没有冗余，性能最佳(不存储镜像、校验信息)
不能应用于对数据安全性要求高的场合

RAID 1

特点

最少需要2块磁盘
提供数据块冗余
RAID1 与 RAID0 刚好相反，是为了增强数据安全性使两块磁盘数据呈现完全镜像，从而达到安全性好、技术简单、管理方便
实现成本较高

RAID 5

RAID 5 兼顾存储性能、数据安全和存储成本等各方面因素，它可以理解为 RAID 0 和 RAID 1 的折中方案，是目前综合性能最佳的数据保护解决方案。

特点

最少3块磁盘
数据条带形式分布
以奇偶校验作冗余
适合多读少写的情景，是性能与数据冗余最佳的折中方案

RAID 10

RAID 10 技术是RAID 1 + RAID 0 技术的一个 ”组合体“。

特点

最少需要4块磁盘
先两两制作成RAID 1磁盘阵列，再分别对两个RAID 1磁盘阵列实施RAID 0技术
兼顾冗余(提供镜像存储)和性能(数据条带形分布)
由于RAID 10技术继承了RAID 0的高读写速度和RAID 1的数据安全性，因此成为当前广泛使用的一种存储技术

Linux系统中部署磁盘阵列

首先，在虚拟机中添加4块硬盘设备来制作一个RAID 10磁盘阵列

mdadm命令

mdadm命令用于管理Linux系统中的软件RAID磁盘阵列

# 格式
mdadm [模式] <RAID设备名称> [选项] [成员设备名称]

# 参数
-a 检测设备名称
-n 指定设备数量
-l 指定 RAID 级别
-C       创建
-v 显示过程
-f 模拟设备损坏
-r 移除设备
-Q 查看摘要信息
-D       查看详细信息
-S       停止 RAID 磁盘阵列

举例

1、使用mdadm命令创建RAID 10,名称为“/dev/md0”
[root@localhost ~]# mdadm -Cv /dev/md0 -a yes -n 4 -l 10 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde                               (-a yes参数代表自动创建设备文件)
mdadm: layout defaults to n2
mdadm: layout defaults to n2
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: partition table exists on /dev/sdb
mdadm: partition table exists on /dev/sdb but will be lost ormeaningless after creating array
mdadm: size set to 20954112K
Continue creating array? y
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.2、将制作好的RAID磁盘阵列格式化为 ext4 格式
[root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/md0
mke2fs 1.45.6 (20-Mar-2020)
创建含有 10477056 个块（每块 4k）和 2621440 个inode的文件系统
文件系统UUID：920ad124-95ca-4425-80d8-3c630ac4423a
超级块的备份存储于下列块： 32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 4096000, 7962624正在分配组表： 完成
正在写入inode表： 完成
创建日志（65536 个块）完成
写入超级块和文件系统账户统计信息： 已完成 3、创建挂载点然后把硬盘设备进行挂载操作
[root@localhost ~]# mkdir /RAID
[root@localhost ~]# mount /dev/md0 /RAID
[root@localhost ~]# df -Th
文件系统            类型      容量  已用  可用 已用% 挂载点
devtmpfs            devtmpfs  883M     0  883M    0% /dev
tmpfs               tmpfs     901M     0  901M    0% /dev/shm
tmpfs               tmpfs     901M  8.8M  892M    1% /run
tmpfs               tmpfs     901M     0  901M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/cl-root xfs        17G  1.7G   16G   10% /
/dev/sda1           ext4      976M  142M  767M   16% /boot
tmpfs               tmpfs     181M     0  181M    0% /run/user/0
/dev/md0            ext4       40G   49M   38G    1% /RAID4、查看/dev/md0磁盘阵列的详细信息
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:Version : 1.2Creation Time : Thu Jan 20 20:05:00 2022Raid Level : raid10Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)Raid Devices : 4Total Devices : 4Persistence : Superblock is persistentUpdate Time : Thu Jan 20 20:06:06 2022State : active, resyncing Active Devices : 4Working Devices : 4Failed Devices : 0Spare Devices : 0Layout : near=2Chunk Size : 512KConsistency Policy : resyncResync Status : 34% completeName : localhost.localdomain:0  (local to host localhost.localdomain)UUID : 1afd3391:117fe564:da782f66:84d3a0e3Events : 10Number   Major   Minor   RaidDevice State0       8       16        0      active sync set-A   /dev/sdb1       8       32        1      active sync set-B   /dev/sdc2       8       48        2      active sync set-A   /dev/sdd3       8       64        3      active sync set-B   /dev/sde5、将挂载信息写入/etc/fstab配置文件中，使其永久生效
[root@localhost ~]# echo "/dev/md0 /RAID ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab

损坏磁盘阵列及修复

在确认有一块物理硬盘设备出现损坏而不能继续正常使用后，应该使用 mdadm 命令将其移除，然后查看 RAID 磁盘阵列的状态，可以发现状态已经改变。

[root@localhost ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb
mdadm: set /dev/sdb faulty in /dev/md0
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:Version : 1.2Creation Time : Thu Jan 20 20:05:00 2022Raid Level : raid10Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)Raid Devices : 4Total Devices : 4Persistence : Superblock is persistentUpdate Time : Thu Jan 20 20:20:37 2022State : clean, degraded Active Devices : 3Working Devices : 3Failed Devices : 1Spare Devices : 0Layout : near=2Chunk Size : 512KConsistency Policy : resyncName : localhost.localdomain:0  (local to host localhost.localdomain)UUID : 1afd3391:117fe564:da782f66:84d3a0e3Events : 31Number   Major   Minor   RaidDevice State-       0        0        0      removed1       8       32        1      active sync set-B   /dev/sdc2       8       48        2      active sync set-A   /dev/sdd3       8       64        3      active sync set-B   /dev/sde0       8       16        -      faulty   /dev/sdb

在RAID 10级别的磁盘阵列中，让RAID 1磁盘阵列中存在一个故障盘时并不影响RAID 10磁盘阵列的使用。当购买了新的硬盘设备后再使用 mdadm 命令来替换即可，在此期间我们可以在 /RAID 目录中正常地创建或删除文件。

# 先重启一下虚拟机，然后把新的硬盘添加到 RAID 10 磁盘阵列中
[root@localhost ~]# umount /RAID
[root@localhost ~]# mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb
mdadm: added /dev/sdb
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:Version : 1.2Creation Time : Thu Jan 20 20:05:00 2022Raid Level : raid10Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)Raid Devices : 4Total Devices : 4Persistence : Superblock is persistentUpdate Time : Thu Jan 20 20:30:08 2022State : clean Active Devices : 4Working Devices : 4Failed Devices : 0Spare Devices : 0Layout : near=2Chunk Size : 512KConsistency Policy : resyncName : localhost.localdomain:0  (local to host localhost.localdomain)UUID : 1afd3391:117fe564:da782f66:84d3a0e3Events : 56Number   Major   Minor   RaidDevice State4       8       16        0      active sync set-A   /dev/sdb1       8       32        1      active sync set-B   /dev/sdc2       8       48        2      active sync set-A   /dev/sdd3       8       64        3      active sync set-B   /dev/sde# 最后执行下 mount -a 命令，重新加载/etc/fstab文件中的内容
[root@localhost ~]# mount -a
[root@localhost ~]# df -Th
文件系统            类型      容量  已用  可用 已用% 挂载点
devtmpfs            devtmpfs  883M     0  883M    0% /dev
tmpfs               tmpfs     901M     0  901M    0% /dev/shm
tmpfs               tmpfs     901M  8.8M  892M    1% /run
tmpfs               tmpfs     901M     0  901M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/cl-root xfs        17G  1.7G   16G   10% /
/dev/sda1           ext4      976M  142M  767M   16% /boot
tmpfs               tmpfs     181M     0  181M    0% /run/user/0
/dev/md0            ext4       40G   49M   38G    1% /RAID

磁盘阵列+备份盘

我们来部署一个RAID 5的磁盘阵列，这至少需要3块硬盘，还需要加一块备份硬盘，所以总计也需要在虚拟机中添加4块新的硬盘设备。

# 创建一个RAID 5磁盘阵列+备份盘
[root@localhost ~]# mdadm -Cv /dev/md0 -n 3 -l 5 -x 1 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde                                        (参数 -x 1 表示代表有一块备份盘)
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: /dev/sdb appears to be part of a raid array:level=raid10 devices=4 ctime=Thu Jan 20 20:05:00 2022
mdadm: partition table exists on /dev/sdb but will be lost ormeaningless after creating array
mdadm: /dev/sdc appears to be part of a raid array:level=raid10 devices=4 ctime=Thu Jan 20 20:05:00 2022
mdadm: /dev/sdd appears to be part of a raid array:level=raid10 devices=4 ctime=Thu Jan 20 20:05:00 2022
mdadm: /dev/sde appears to be part of a raid array:level=raid10 devices=4 ctime=Thu Jan 20 20:05:00 2022
mdadm: size set to 20954112K
Continue creating array? y
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:Version : 1.2Creation Time : Thu Jan 20 20:49:06 2022Raid Level : raid5Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)Raid Devices : 3Total Devices : 4Persistence : Superblock is persistentUpdate Time : Thu Jan 20 20:50:51 2022State : clean Active Devices : 3Working Devices : 4Failed Devices : 0Spare Devices : 1Layout : left-symmetricChunk Size : 512KConsistency Policy : resyncName : localhost.localdomain:0  (local to host localhost.localdomain)UUID : ef6a1b2f:be006a1f:25d75245:c336fad6Events : 20Number   Major   Minor   RaidDevice State0       8       16        0      active sync   /dev/sdb1       8       32        1      active sync   /dev/sdc4       8       48        2      active sync   /dev/sdd3       8       64        -      spare   /dev/sde
[root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/md0
mke2fs 1.45.6 (20-Mar-2020)
创建含有 10477056 个块（每块 4k）和 2621440 个inode的文件系统
文件系统UUID：d745e0ad-d469-40bc-a0fa-fa080b91745e
超级块的备份存储于下列块： 32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 4096000, 7962624正在分配组表： 完成
正在写入inode表： 完成
创建日志（65536 个块）完成
写入超级块和文件系统账户统计信息： 已完成# 再次把硬盘设备/dev/sdb移出磁盘阵列，然后迅速查看/dev/md0磁盘阵列的状态，我们发现备份盘已经被自动顶替上去并开始了数据同步。
[root@localhost ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb
mdadm: set /dev/sdb faulty in /dev/md0
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:Version : 1.2Creation Time : Thu Jan 20 20:49:06 2022Raid Level : raid5Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)Raid Devices : 3Total Devices : 4Persistence : Superblock is persistentUpdate Time : Thu Jan 20 20:54:15 2022State : clean, degraded, recovering Active Devices : 2Working Devices : 3Failed Devices : 1Spare Devices : 1Layout : left-symmetricChunk Size : 512KConsistency Policy : resyncRebuild Status : 10% completeName : localhost.localdomain:0  (local to host localhost.localdomain)UUID : ef6a1b2f:be006a1f:25d75245:c336fad6Events : 23Number   Major   Minor   RaidDevice State3       8       64        0      spare rebuilding   /dev/sde1       8       32        1      active sync   /dev/sdc4       8       48        2      active sync   /dev/sdd0       8       16        -      faulty   /dev/sdb

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