RAID磁盘阵列的原理与搭建
RAID（Redundant Array of Independent Disks，独立磁盘冗余阵列）可以提供较普通磁盘更高的速度、安全性，所以服务器在安装时都会选择创建RAID。
RAID的创建有两种方式：软RAID（通过操作系统软件来实现）和硬RAID（使用硬件阵列卡）；在企业中用的最多的是：raid1、raid10和raid5。不过随着云的高速发展，供应商一般可以把硬件问题解决掉。
1.1 RAID几种常见的分类
RAID技术经过不断的发展，现在已拥有从RAID0到6七种基本的RAID 级别
RAID 0 | 数据条带化，无校验 |
RAID 1 | 数据镜像，无校验 |
RAID 2 | 海明码错误校验及校正 |
RAID 3 | 数据条带化读写，校验信息存放于专用硬盘 |
RAID 4 | 单次写数据采用单个硬盘，校验信息存放于专用硬盘 |
RAID 5 | 数据条带化，校验信息分布式存放 |
RAID 6 | 数据条带化，分布式校验并提供两级冗余 |
另外，还有一些基本RAID级别的组合形式，如RAID 10（RAID 0与RAID1的组合），RAID 50（RAID0与RAID5的组合）等。
注意：不同RAID 级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本
RAID01( 0+1) | 先做RAID 0，后做RAID 1，同时提供数据条带化和镜像 |
RAID 10(1+0) | 类似于RAID 0+1，区别在于先做RAID 1，后做RAID 0 |
RAID 50(5+0) | 先做RAID 5，后做RAID 0，能有效提高RAID 5的性能 |
1.2 RAID出现的原因
2.1 RAID-0
条带（strping）
需磁盘数量:2块以上(大小最好相同)
是组建磁盘阵列中最简单的一种形式，只需要2块以上的硬盘即可.
特点:
成本低，可以提高整个磁盘的性能和吞吐量。
RAID 0没有提供冗余或错误修复能力，速度快.
任何一个磁盘的损坏将损坏全部数据；磁盘利用率为100%。
2.2 RAID-1
mirroring（镜像卷）
需要磁盘两块以上 2块 or 3块
原理:是把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上，也就是说数据在写入一块磁盘的同时，会在另一块闲置的磁盘上生成镜像文件，(同步)
RAID 1 mirroring（镜像卷），至少需要两块硬盘，raid大小等于两个raid分区中最小的容量（最好将分区大小分为一样），数据有冗余，在存储时同时写入两块硬盘，实现了数据备份；
磁盘利用率为50%，即2块100G的磁盘构成RAID1只能提供100G的可用空间。如下图
2.3 RAID-5
需要三块或以上硬盘，可以提供热备盘实现故障的恢复；只损坏一块，没有问题。但如果同时损坏两块磁盘，则数据将都会损坏。空间利用率： (n-1)/n 2/3 如下图所示
奇偶校验信息的作用:
当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。
扩展异或运算:
是用相对简单的异或逻辑运算（相同为0，相异为1）
A值 | B值 | Xor结果 |
0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 |
2.4 RAID10
镜像+条带
RAID10是将镜像和条带进行两级组合的RAID级别，第一级是RAID1镜像对，第二级为RAID 0。RAID10也是一种应用比较广泛的RAID级别。
RAID1+0的特点使其特别适用于既有大量数据需要存取，同时又对数据安全性要求严格的领域，如银行、金融、商业超市、仓储库房、各种档案管理等。
先创建raid1，再使用创建的raid1设备创建raid0
2.5 RAID的比较
2.5 RAID的选择
2.6 RAID硬盘失效处理
一般两种处理方法：热备和热插拔
热备：HotSpare
定义：当冗余的RAID组中某个硬盘失效时，在不干扰当前RAID系统的正常使用的情况下，用RAID系统中另外一个正常的备用硬盘自动顶替失效硬盘，及时保证RAID系统的冗余性
全局式：备用硬盘为系统中所有的冗余RAID组共享
专用式：备用硬盘为系统中某一组冗余RAID组专用
热插拔：HotSwap
定义：在不影响系统正常运转的情况下，用正常的硬盘物理替换RAID系统中失效硬盘
关键在于热插拔时电子器件的保护机制
如下图所示：是一个全局热备的示例，该热备盘由系统中两个RAID组共享，可自动顶替任何一个RAID中的一个失效硬盘
第3章 RAID卡
RAID卡一般分为硬RAID卡和软RAID卡两种，通过用硬件来实现RAID功能的就是硬RAID，独立的RAID卡，主板集成的RAID芯片都是硬RAID。通过软件并使用CPU的RAID卡是指使用CPU来完成RAID的常用计算，软件RAID占用CPU资源较高，绝大部分服务器设备是硬件RAID。
3.2 软RAID
管理软raid工具：mdadm
mdadm是linux下用于创建和管理软件RAID的命令，是一个模式化命令。
常见参数解释：
-C或--creat | 建立一个新阵列 | -r | 移除设备 |
-A | 激活磁盘阵列 | -l 或--level=0 1 4 5 6 | 设定磁盘阵列的级别 |
D或--detail | -打印阵列设备的详细信息 | -n或--raid-devices= | 指定阵列成员（分区/磁盘）的数量 |
-s或--scan | 扫描配置文件或/proc/mdstat得到阵列缺失信息 | -x或--spare-devicds= | 指定阵列中备用盘的数量 |
-f | 将设备状态定为故障 | -c或--chunk= | 设定阵列的块chunk大小 ，单位为KB |
-a或--add | 添加设备到阵列 | -G或--grow | 改变阵型大小或形态 |
-v --verbose | 显示详细信息 | -S | 停止阵列 |
Chunk（块）: raid存储数据时每个数据段的大小。 4K，64K
3.3 实战：RAID0
环境：添加两个硬盘
环境：添加两个sdb硬盘
添加两个分区：sdb6 sdb7
3.3.1创建raid0
[root@xuegod72 ~]# rpm -qf `whichmdadm`
mdadm-3.3.2-7.el7.x86_64
[root@xuegod72 ~]# mdadm -C -v/dev/md0 -l 0 -n 2 /dev/sdb6 /dev/sdb7
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: Defaulting to version 1.2metadata
mdadm: array /dev/md0 started.
3.3.2 查看阵列信息
[root@xuegod72 ~]# mdadm -D
mdadm: No devices given.
[root@xuegod72 ~]# mdadm -Ds
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2name=xuegod72:0 UUID=551f2150:ccb1c188:7fcf3cc0:1c9144d3
[root@xuegod72 ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
Version : 1.2
Creation Time : Mon Oct 24 22:12:25 2016
Raid Level : raid0
Array Size : 2095104 (2046.34 MiB 2145.39 MB)
Raid Devices : 2
Total Devices : 2
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Mon Oct 24 22:12:25 2016
State : clean
Active Devices : 2
Working Devices : 2
Failed Devices : 0
Spare Devices : 0
Chunk Size : 512K
Name : xuegod72:0 (local to host xuegod72)
UUID :551f2150:ccb1c188:7fcf3cc0:1c9144d3
Events : 0
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 22 0 active sync /dev/sdb6
1 8 23 1 active sync /dev/sdb7
chunk值: 条带大小 它分有很多"块"（Chunk），如果块尺寸(Chunksize)设置过小就一定会增加占用的块数
我们也可以把这个配置信息保存起来
[root@xuegod72 ~]# mdadm -Ds
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2name=xuegod72:0 UUID=551f2150:ccb1c188:7fcf3cc0:1c9144d3
[root@xuegod72 ~]# mdadm -Ds >/etc/mdadm.conf
[root@xuegod72 ~]# cat !$
cat /etc/mdadm.conf
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2name=xuegod72:0 UUID=551f2150:ccb1c188:7fcf3cc0:1c9144d3
3.3.3 对创建的RAID0创建分区
分区时，我们给它所有空间
[root@xuegod72 ~]# fdisk /dev/md0
Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).
Changes will remain in memory only,until you decide to write them.
Be careful before using the writecommand.
Device does not contain a recognizedpartition table
Building a new DOS disklabel with diskidentifier 0x6c8bd2c5.
Command (m for help): n
Partition type:
p primary (0 primary, 0extended, 4 free)
e extended
Select (default p):
Using default response p
Partition number (1-4, default 1):
First sector (2048-4190207, default2048):
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G}(2048-4190207, default 4190207):
Using default value 4190207
Partition 1 of type Linux and of size 2GiB is set
Command (m for help): w
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partitiontable.
Syncing disks.
[root@xuegod72 ~]# ls /dev/md*
/dev/md0 /dev/md0p1
3.3.4 格式化分区并挂载
[root@xuegod72 ~]# mkfs.xfs /dev/md0p1
meta-data=/dev/md0p1 isize=256 agcount=8, agsize=65408 blks
= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
= crc=0 finobt=0
data = bsize=4096 blocks=523264,imaxpct=25
= sunit=128 swidth=256 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=0
log =internal log bsize=4096 blocks=2560,version=2
= sectsz=512 sunit=8 blks,lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
[root@xuegod72 ~]# mkdir /raid0
[root@xuegod72 ~]# mount /dev/md0p1/raid0/
[root@xuegod72 ~]# df -h|tail -1
/dev/md0p1 2.0G 33M 2.0G 2% /raid0
3.3.5 开机自动挂载
[root@xuegod72 ~]# umount /raid0/
[root@xuegod72 ~]# mount -a
mount: mount point /radi0 does notexist
[root@xuegod72 ~]# vi /etc/fstab
[root@xuegod72 ~]# mount -a
[root@xuegod72 ~]# df
Filesystem 1K-blocks Used Available Use% Mounted on
/dev/sda3 206234228 3024100 203210128 2% /
devtmpfs 477820 0 477820 0% /dev
tmpfs 492364 84 492280 1% /dev/shm
tmpfs 492364 7152 485212 2% /run
tmpfs 492364 0 492364 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sr0 3947824 3947824 0 100% /media
/dev/sda1 303788 130864 172924 44% /boot
tmpfs 98476 16 98460 1% /run/user/42
tmpfs 98476 0 98476 0% /run/user/0
/dev/md0p1 2082816 33056 2049760 2% /raid0
[root@xuegod72 ~]# tail -1 /etc/fstab
UUID="2c398f3c-462f-4106-a51e-7cadd8ef925b"/raid0 xfs defaults 0 0
