linux 系统中软件raid 配置方法

1 什么是RAID，RAID的级别和特点 ；

什么是RAID呢？全称是 “A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)”，在1987年，由加州大学伯克利大学发表的论文而来，其实就是这个标题的缩写就是RAID;中译为“磁盘阵列”；

RAID就是把几个物理磁盘组合在一起成为一个大的虚拟物理磁盘，主要目的和用途主要有：把若干小容量物理磁盘组成一个大容量虚拟存储设备（以前的物理磁盘的容量都比较小）；提高物理存储效率（读、写），或提供冗余以提高数据存储的安全性。

根据应用方向的不同，RAID也分不不同级别 ，有LINEAR、RAID0、RAID1、RAID5、RAID10、RAID4、RAID6、MULTIPATH。常用的有RAID0、RAID1、RAID5、RAID10(其实就是0+1)、LINEAR


1.1 什么是硬件RAID和软RAID；

RAID 还分为硬件RAID 和软件RAID，硬件RAID是通过RAID 卡来实现的，而软件RAID是通过软件来实现的；在企业级应用领域，大部份都是硬件RAID。而软件RAID由于性价比高，大多被中小型企业所采用；

硬件RAID是通过RAID卡把若干同等容量大小的硬盘，根据使用方向的不同，聚合起来成为一个大的虚拟RAID设备（或RAID0，或RAID1,或者RAID5，或RAID10……），如果每个硬盘容量不一致，以最小容量的硬盘为基础；它的成员是整个硬盘；

软RAID是软把若干同等容量大小的硬盘或分区，根据使用方向的不同，聚合起来成为一个大的虚拟RAID设备（或RAID0，或RAID1,或者RAID5，或RAID10……），如果每个硬盘或分区容量不一致，以最小容量的硬盘或分区为基础。软RAID的成员是整个硬盘或分区；

RAID 总的来说还是应用在生产型项目领域中，一般在商用办公或个人娱乐应用并未被大规模采用。应有领域大多要求性价比级的低端服务器或PC-SERVER；


1.2 RAID 的级别及特点；

RAID 有几种级别，LINEAR，RAID0 (striping), RAID1 (mirroring), RAID4, RAID5, RAID6, RAID10, MULTIPATH, and FAULTY.其中我们常用有RAID0、RAID1、RAID5、RAID10。

下面我们说说常用的RAID0、RAID1、RAID5以及RAID10；


1.21 什么是软RAID0及特点；

RAID0 是把两个或两个以上的容量相同的硬盘或分区，通过RAID控制器（硬RAID是通过RAID卡来实现的，软RAID 是通过软件来实现的），结合为一个在容量上是RAID0下成员的容量的总和，在写入时，要向每个硬盘或分区同时写入数据。

在硬RAID中，RAID0的成员是以整个硬盘为单位的，把两个硬盘或两个以上的硬盘通过RAID卡绑定成为一个虚拟的磁盘设备，而每个硬盘就是RAID0的成员；

在软RAID0中，RAID0的成员是整个硬盘或分区，容量是加入RAID0的所有成员容量的总和。在RAID0中每个成员的容量都是相同一致的。比如我们把 /dev/sdb 、/dev/sdc、/dev/sdd 三个容量大小为80G的硬盘做成RAID0，这时RAID0设备的容量就是三个硬盘的总和 80x3=240G。当然我们也可以，在写入数据时，系统要向每个硬盘同时写入数据，是以条块的形式写入。比如我们存一份数据linuxsir.tar.gz 到RAID0的设备中，这份数据是分拆成若干份被分散的写入到RAID0中的每个成员中。只有RAID0中的每个成员正常运行，并且RAID0也正常运行的情况下，这份数据才是完整的。RAID0中任何一个成员（硬盘分区）有有问题时，RAID0便不能运行，同时数据也不是完整的；

RAID0 在读写速度上是比较快的，是普通不做RAID的两倍左右（注：实际速度和机器的硬件配置有关），所以RAID0常被用于对存储效率要求较高，但对数据安全性要求不高的应用解决方案中；

安全性：RAID0中有任何一个成员出现故障，整个RAID0就不能被激活。数据不能保障；


1.22 什么是软RAID1及特点；

RAID1就是把若干相同容量的硬盘或分区，成员与成员之间是镜像关系。在容量上，RAID1设备是单个成员的容量。比如两个80G的硬盘做成RAID1,这个RAID1的设备容量仍是80G。比如我们写入一个份数据linuxsir.tar.bz2 到RAID1设备时，其实是向RAID的每个成员都写了一份。比如RAID1设备下有两个成员/dev/sdb和/dev/sdc ，我们写入linuxsir.tar.bz2 到RAID1时，/dev/sdb和/dev/sdc都有一份完整的linuxsir.tar.bz2。 所以RAID1是冗余的阵列，一般被用于安全性要求比较高的应用中。

因为RAID1在由于镜像冗余，所以磁盘利用效率并不高，或者说是“浪费”。这种方案相对来说性价比并不高，一般很少应用。数据读写效率要比RAID0慢。

安全性：RAID1 中只要有一个成员是健康的，RAID1完全可以激活，而且数据绝对是完整安全的。如果所有的成员有故障，RAID1也就报废了。哈哈，这不是废话吗？


1.23 什么是软RAID5及特点；

软RAID5也是冗余安全的，RAID5是把至少三个硬盘或分区通过软件虚拟成为一个大的存储设备。在容量上是(n-1)x单个硬盘（分区）容量 ，比如我们用三块80G硬盘做成RAID5,容量就是两块容量的和160G。在写入上，数据被分拆成若干份，分别向RAID5的每个成员下写入。比如把linuxsir.tar.bz2写入RAID5时， 要先把linuxsir.tar.bz2分拆成若干份，分别写入RAID5成员中。因为涉及到冗余，所以数据在读入速度上并不是很快，没办法和RAID0相比，但RAID5的写入数据速度没有RAID1和RAID0快，也没有不做RAID的磁盘写入速度要快；

因为RAID5在容量损失比较小，有冗余安全保障，另外写入速度比较快，从整体上来看，性价比比较高，所以被大范围内采用；

安全性：当RAID5中的成员中有一个发生故障时，RAID5一样能启动和正常运行，只要n-1（注n>3)块硬盘或分区的不出故障，RAID5上的数据就是安全，对于一个文件存到RAID5设备中，只有成员是n-1（注n>3)无故障时，这份文件才是完整的。 比如RAID5有四个硬盘（或分区）做的，当一个硬盘或分区挂掉了，并不影响整个RAID5上数据的完整性和安全性。


1.24 什么是软RAID10及特点；

软RAID10也是冗余安全阵列，是RAID0+1的集成，RAID10是把至少四个硬盘或分区通过软件虚拟成为一个大的存储设备。在容量是：n/2x单个硬盘（分区）容量 ，比如我们用四块80G硬盘做成RAID5,容量就是两块容量的和4/2x80=160G。做RAID10所需要的硬盘或分区个数是偶数的。

RAID10,有RAID1的镜像特点，还有RAID0的速度。可以这么理解RAID10,比如有四个硬盘做成的RAID10,过程是先把每两个硬盘做成RAID1,然后再两个RAID1的基础上再做成RAID0。从理论上来说，RAID10应该继承RAID0的速度和RAID1的冗余安全。但经过我在软RAID0、RAID1、RAID5、RAID10的测试过程中发现RAID10的写入速度是最慢的，测试方法是用超过1G的大文件几盘复制。结果发现速度由高低的顺序是：RAID0> 不做RAID>RAID1>RAID5>RAID10


2 在Linux中，软RAID的创建和管理；

在Linux中，软RAID是通mdadm来创建和管理的，mdadm 是一个专用创建和管理RAID的软件，在Linux中，大多发行版本已经默认安装，mdadm能创建任何级别的软RAID；

在本节中，RAID创建并不是目的，我们还要查看学会RAID的状态，启动、停止RAID。还要学会使用RAID。所以RAID的使用应该包括创建、管理和使用。 RAID的使用就是在RAID设备上创建文件系统，然后供存储应用；

流程是：

[RAID创建]->[RAID管理]->[RAID的使用]
|
[RAID的维护]


2.1 RAID的创建方法；

创建RAID有两个方法 ，

第一种方法 ：用mdadm 通过-C或--create 参数来创建RAID。这种方法 ，是把RAID信息写到每个RAID成员的 superblocks（超级块）中，在每个RAID成员的超级块中，都会记录RAID的级别、成员、RAID的UUID等…… 这种方法把RAID的信息记录在各个成员的 superblocks（超级块）中。这种方法对于重装系统或系统发生灾难来来说，有利于现有RAID的恢复；这种方法是最常用的；

第二种方法：用mdadm 通过-B或--build 参数来创建RAID。这种方法并不把RAID的信息写入RAID成员的 superblocks（超级块中），所以我们无法通过查看RAID成员信息来获得RAID的级别，以及RAID的成员等；这种方法对于重装系统或系统发生灾难来来说，不利于现有RAID的恢复；如果你想用第二种方法来创建RAID，可以在下面的语法中，把-C或--create 换成 -B或--build 。


语法：创建把RAID信息写入RAID每个成员的superblocks（超级块）中；
mdadm -C -v /dev/mdX -lY -nZ RAID成员
或
mdadm --create --verbose /dev/mdX --level=Y --RAID-devices=Z RAID成员

注：

-C 是--create 的缩写，表示创建的意思；这种方法是创建把RAID信息写入每个RAID成员superblocks（超级块）的方法。这是最常用的方法。
-v 和--verbose， 显示创建过程中详细的事件；

如果把-C或--create 换成-B或--build，就是创建RAID的另一种方法，不把RAID信息写入RAID成员的superblocks（超级块）中，如果您试用，请自己尝试；

RAID设备： /dev/mdX,RAID设备在Linux中，大多是/dev/md0，/dev/md1…… 第一个设备从/dev/md0开始。 比如你已经有RAID0设备是/dev/md0，你再想做一个RAID5，那就是/dev/md1，以此类推；

RAID级别 ： 用-lY或--level=Y表示，Y是RAID的级别。RAID的级别有RAID0就用0表示，RAID1就用1表示，RAID5就用RAID5表示，RAID10就用10表示。RAID的级别是根据自己的使用方向和现有磁盘和分区个数来定位。如果你就想高速读写、大容量，对数据安全性要求不高，那就用RAID0，如果对数据要求较高，可以用RAID1或RAID5，再者就是RAID10。比如-l0或--level=0表示RAID0，-l5或--level=5表示RAID5, -l1或--level=1表示RAID1，-l10或--level=10表示RAID10；

-nZ或--RAID-devices=Z 表示RAID成员的个数，比如我们把三个硬盘分分区做成一个RAID，那就是3个设备。就要写成这样 -n3或 --RAID-devices=3；值得注意的是RAID0和RAID1至少需要两个设置，RAID5至少需要三个设备，RAID10至少四个设备；

RAID成员：也就是RAID的组成设备，要一个一个的列出来，每个设备后要用空格来隔开；比如我们把/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd三个硬盘做成RAID0，在RAID设备这块，我们要写成 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd ； 软件RAID的成员还可以是分区，比如 /dev/sdb1、/dev/sdc1 ……

举例一：我们要做一个RAID0,成员是 /dev/sdb、/dev/sdc 两个硬盘设备。 我们要运行如下命令；

mdadm -C --verbose /dev/md0 -l0 -n2 /dev/sdb /dev/sdc
或
mdadm -C --verbose /dev/md0 --level=0 --RAID-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc

如果我们想把/dev/sdb1 、/dev/sdc1和/dev/sdd1三个分区做成RAID0呢？

mdadm -C -v /dev/md0 -l0 -n3 /dev/sd[bcd]1
或
mdadm -C --verbose /dev/md0 --level=0 --RAID-devices=3 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1

举例二：我们要做一个RAID5 ，成员是/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd 三个设备，我们要运行如下命令；

mdadm -C -v /dev/md0 -l5 -n3 /dev/sd[bcd]
或
mdadm -C --verbose /dev/md0 --level=5 --RAID-devices=3 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd

如果我们想把/dev/sdb1 、/dev/sdc1和/dev/sdd1三个分区做成RAID5呢？

mdadm -C -v /dev/md0 -l5 -n3 /dev/sd[bcd]1
或
mdadm -C --verbose /dev/md0 --level=5 --RAID-devices=3 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1

创建完成后，RAID也就立即启动了。我们会发现有类似如下一行的提示信息：

mdadm: array /dev/md0 started.

我们要可以通过下面的命令来查看RAID的信息；

mdadm -Ds /dev/md0
mdadm -D /dev/md0


2.2 RAID管理工具；

RAID的管理包括创建、启动、状态查看等一系列工具；我们只说常用的使用方法；


2.21 RAID的启动方法；

RAID的启动有两种方法，一种是指定RAID设备和RAID成员的办法来启动RAID，另一种办法是通过加载RAID默认的配置文件来启动。


第一种方法：不通过读取mdadm.conf来启动RAID；适用情况是你没有配置 /etc/mdadm.conf 文件；

语法：
mdadm -A RAID设备 RAID成员

注：

-A 同 --assemble ，意思是激活一个已经存在的RAID；
RAID设备 ，就是/dev/md0 或/dev/md1 …… 根据你所创建的RAID设备为准；
RAID成员，就是你要启动的RAID，其下属设备有哪些，要一个一个的列出来，中间以空格分开；

举例：比如我要启动一个RAID，设备是/dev/md0，其下有成员是 /dev/sdb和/dev/sdc；所以我要用下面的办法；

[root@linuxsir:~] mdadm -A /dev/md0 /dev/sdb /dev/sdc

注： 这种情况，是没有配置RAID的配置文件/etc/mdadm.conf 时，所使用的启动方法；如果您已经配置好了/etc/mdadm.conf文件，就可以用 mdadm -As 来启动；


第二种方法：利用配置好的/etc/mdadm.conf 来启动RAID；

mdadm -A RAID设备
或
mdadm -As

注： 这种启动方法的前提是要配置 /etc/mdadm.conf文件，要把您系统中所有的RAID，都写入这个文件，然后就可以简单的用这个命令来启动了；

-A 同 --assemble ，意思是激活一个已经存在的RAID；
RAID设备 ，就是/dev/md0 或/dev/md1 …… 根据你所创建的RAID设备为准；


举例：

[root@linuxsir:~] mdadm -A /dev/md0
[root@linuxsir:~] mdadm -As

注： 比如我配置好/etc/mdadm.conf 后，启动RAID设备/dev/md0，就用上面的办法。具体mdadm.conf的写法，请参见 RAID的配置文件一节；


2.22 RAID管理工具一些常用参数说明；

mdadm 参数 [RAID设备] [RAID成员]

-A 或 --assemble 激活一个RAID；
-S 和--stop 停止正在运行的设备；
-s 或 --scan 扫描RAID设备;
-D 或 --detail 查看RAID的详细信息;
--examine 查看RAID成员的详细信息；

注：其中[]中的选项是可选的。

举例：

[root@linuxsir:~]# mdadm -As
[root@linuxsir:~]# mdadm -Ss
[root@linuxsir:~]# mdadm -Ds
[root@linuxsir:~]# mdadm --examine /dev/sdb

注：上面的些标例， 都是在配置好/etc/mdadm.conf 的情况下，运行的，如果您没配置好mdadm.conf文件，请指定RAID设备及其成员；其中，--As 是搜索/etc/mdadm.conf ，然后根据 mdadm.conf 配置好的RAID信息来启动RAID。 -Ss 是搜索正在运行的RAID，然后停止。-Ds 搜索RAID，查看RAID信息； --examine /dev/sdb 是查看其中一块硬盘的RAID信息，这个很有用。比如你忘记了RAID的成员和UUID，想恢复现有的RAID，就要用这个来查看，然后重新让RAID启动起来。

比如系统有一个RAID，但在/etc/mdadm.conf 中没有相应的记录RAID信息。我不知道这个RAID是哪个类型的，是RAID0，还是RAID1，还是RAID5？？到底机器中有几个RAID？如果您是一个新接手的管理员，应该想知道这些信息。那就一个一个硬盘，一个一个的分区查看过去。从中找出系统中所有的RAID。然后一个一个的恢复。这时就要用到 --examine这个参数了；

[root@linuxsir:~]# fdisk -l

[root@linuxsir:~]# # mdadm --examine /dev/sdb
/dev/sdb:
Magic : a92b4efc
Version : 00.90.00
UUID : 35e1a3e6:ed59c368:e5bc9166:5004fe52
Creation Time : Wed Aug 1 07:11:43 2007
RAID Level : RAID0
Used Dev Size : 0
RAID Devices : 2
Total Devices : 2
Preferred Minor : 0

Update Time : Thu Aug 2 07:43:30 2007
State : active
Active Devices : 2
Working Devices : 2
Failed Devices : 0
Spare Devices : 0
Checksum : 8f8a235e - correct
Events : 0.29

Chunk Size : 64K

Number Major Minor RAIDDevice State
this 0 8 16 0 active sync /dev/sdb

0 0 8 16 0 active sync /dev/sdb
1 1 8 32 1 active sync /dev/sdc

注：

首先：我们用fdisk -l 查看一下机器中所有硬盘和分区，如果不能完全列出，请指定具体硬盘。
其次：我们查看一下某个硬盘或分区上是否有RAID信息，比如我查看的是/dev/sdb ，结果显示出，/dev/sdb是RAID0设备的一个成员，/dev/sdb和/dev/sdc 共同组成的RAID0；

得到这些信息有何用呢？我们就可以激活RAID，或重写/etc/mdadm.conf ，让RAID重新运行起来。在此过程中， 千万不要用-C或--create 参数来重新创建RAID，否则你以前存在的RAID就被破坏，里面的数据当然也会一无所有！！！切记。在一个有数据的RAID中，不能随便用-C 参数。如果用了-C或--create 就是创建一个新的RAID设备！