[Linux实用命令]-9-磁盘阵列(RAID)实例详解

这篇文章介绍几种常用的磁盘阵列技术（Raid0、Raid1、Raid4、Raid5、Raid10、Raid01），演示如何在CentOS7环境下使用mdadm命令去创建和维护磁盘阵列；RAID又称“廉价磁盘冗余阵列”，可以使用硬件和软件两种方式来实现，硬件RAID可以参考购买硬件时附带的参考手册，设置方法与软件RAID有差异；现如今软件RAID大多用作研究和熟悉RAID的工作方式。

Raid有"廉价磁盘冗余阵列"的意思，就是利用多块廉价的硬盘组成磁盘组，让数据分部储存在这些硬盘里面，从而达到读取和写入加速的目的；也可以用作数据的冗余，当某块硬盘损毁后，其他硬盘可以通过冗余数据计算出损坏磁盘的数据，这样就提高了数据储存的安全性。

Raid0数据储存方法如下（假设有两块硬盘D1、D2）:

特点：数据被并行写入每个磁盘，每个磁盘都保存了完整数据的一部分，读取也采用并行方式，磁盘数量越多，读取和写入速度越快。因为没有冗余，一个硬盘坏掉全部数据丢失。至少两块硬盘才能组成Raid0阵列。

容量：所有硬盘之和。

Raid1数据储存方法如下（假设有两块硬盘D1、D2）:

特点：有数据冗余，可靠性强，D1、D2被写入相同的数据，其中D2可以作为D1的完整备份。读取时，从两块硬盘上并行读取，写入慢，读取快。任何一块硬盘坏掉不会丢失数据，至少两块硬盘并且两块硬盘大小相等才能组成Raid1阵列。

容量：所有硬盘容量之和的一半（一半写数据，一半用来做备份）。

Raid4数据储存方法如下（假设有三块硬盘D1、D2、D3）:

特点：有数据冗余校验，可靠性强。其中任何一块硬盘坏掉都不会引起数据丢失，D1丢失时，D3根据校验和以及D2的数据进行逆运算，计算出D1的数据。但当写入大量数据时校验盘D3会是一个数据瓶颈，导致写入慢。只有当两块磁盘同时丢失时，数据才无法恢复。至少三块硬盘并且磁盘大小应该相等才能组成Raid4阵列（不常用）。

容量：所有硬盘容量之和减去其中一块硬盘的容量。

Raid5数据储存方法如下（假设有三块硬盘D1、D2、D3）:

特点：采用奇偶校验，可靠性强，磁盘校验和被散列到不同的磁盘里面，增加了读写速率。只有当两块磁盘同时丢失时，数据才无法恢复，至少三块硬盘并且硬盘大小应该相等才能组成Raid5阵列。

容量：所有硬盘容量之和减去其中一块硬盘的容量，被减去的容量被分配到三块硬盘的不同区域用来存放数据校验信息。

Raid10（Raid1+Raid0）是现在比较常用的一种磁盘阵列级别，它的容错好，读写数据效率较高，但经费相对也较高。

Raid10数据储存方法如下（假设有四块硬盘D1、D2、D3、D4）:

特点：备份和并发式存取数据，可靠性强。D1、D2组成一个阵列Raid1，其中D1是数据盘，D2是备份盘；D3、D4也组成一个Raid1，其中D3是数据盘,D4是备份盘；在这个基础上将D1、D2作为一个整体，将D3、D4也作为一个整体，这两个整体之间再组成一个Raid0阵列。这样不仅仅读取数据会非常快，并发写入的速度也会随着磁盘的增多而变快。至少四块硬盘并且每块硬盘大小应该相等才能组成Raid10阵列。

容量：所有硬盘容量之和的一半（一半写数据，一半用来备份数据）。

Raid01数据储存方法如下（假设有四块硬盘D1、D2、D3、D4）:

特点：D1、D2组成一个阵列Raid0，D3、D4也组成一个阵列Raid0，D1、D2和D3、D4再组成一个Raid1。D1和D2作为数据盘阵列，D3和D4作为数据备份阵列，这种方式并不常用，至少四块硬盘并且每块硬盘大小应该相等才能组成Raid01阵列。

容量：所有硬盘容量之和的一半。

这一部分通过Linux上的mdadm命令来实现Raid10磁盘阵列。

实验环境为一台安装了5块硬盘的计算机， *** 作系统是CentOS7，除系统所在硬盘(/dev/sda)外，其余四块20G的硬盘盘符分别为（/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd、/dev/sde）；

主要用到的命令：mdadm；

CentOS7中mdadm默认已安装，如果没有安装，可以使用yum在线安装，如下：

到这里，实验的准备工作完成。

新创建的磁盘阵列默认是不能开机自启动的，需要手动创建一个配置文件，让系统在启动的时候自动启动Raid(经过测试，CentOS7并不需要创建这个配置文件，如果重启后磁盘阵列没有随机启动，请使用下面的方法配置一次)：

可以在创建RAID的时候指定有几块冗余磁盘，当工作磁盘出现故障的时候，冗余磁盘自动启动，顶替出现故障的磁盘继续工作，请看下面的实例：

下面手动将一块磁盘标记为故障，看看冗余盘是否起作用：

假如/dev/sdc经过测试后发现没有问题，想要重新加入md0使用，可以在系统重启后，使用"mdadm /dev/md0 -a /dev/sdc"命令将它重新（添加）启用。

如果以后，想要加入一块新硬盘到这个raid10里作为备份盘，这块新硬盘需要和其他硬盘（或分区）保持相同的大小，然后使用下面的命令添加：

要想彻底清除RAID以及数据，请使用下面的方法：

raid-level linear //指定采用的是Linear模式nr-raid-disks 2 //此阵列由2个硬盘组成chunk-size 32 //数据写入时,每个写入区块的大小persistent-superblock 1 //设置是否写入磁盘的superblockdevice /dev/hdb1 //按实际情况,指定第1个硬盘分区名称raid-disk 0 //设置上述分区是此阵列所使用的第1 //个硬盘(编号由"0"开始)device /dev/hdc1 //按实际情况,指定第2个硬盘分区名称raid-disk 1 //设置上述分区是此阵列所使用的第1 //个硬盘(编号由"0"开始)创建好配置文件后,执行以下命令#mkraid /dev/md0执行完以个步骤,已经创建好磁盘阵列,然后启动,系统会自动启动此阵列.接下来,就可以如同一般硬盘分区一样,格式化并挂载此阵列。#mke2fs -j /dev/md0 //格式化此硬盘分区#mount -t ext3 /dev/md0 /mnt/raid强行初始化磁盘阵列

逻辑卷管理器（英语：Logical Volume Manager，缩写为LVM），又译为逻辑卷宗管理器、逻辑扇区管理器、逻辑磁盘管理器，是Linux核心所提供的逻辑卷管理（Logical volume management）功能。它在硬盘的硬盘分区之上，又创建一个逻辑层，以方便系统管理硬盘分割系统。

最先由IBM开发，在AIX系统上实现，OS/2 *** 作系统与 HP-UX也支持这个功能。在1998年，Heinz Mauelshagen 根据在 HP-UX 上的逻辑卷管理器，写作出第一个 Linux 版本的逻辑卷管理器。

LVM基本术语：

我们可以通过LVM灵活便捷的管理系统中的磁盘，并且根据需求快速、无感得扩容目标磁盘，并且几乎不会影响性能。

创建lvm分区的方法其实非常的简单，主要分为以下几个步骤：

目前做LVM分区比较推荐的工具还是fdisk，不是说parted不能做，而是fdisk可能更加方便一点。流程如下：

在分区完成之后需要做的就是创建物理卷，直接将刚才创建的分区进行pvcreate：

在创建玩物理卷之后，需要对该磁盘进行虚拟卷的创建。需要注意的是一个虚拟卷可以由多个物理卷构成。例如：

该命令的意义就在于创建一个叫做nvme的虚拟卷，由 /dev/nvme0n1p1 、 /dev/nvme1n1p1 、 /dev/nvme2n1p1 三个做了pv的分区构成

到了这一步，基本上LVM的创建已经到了尾声了，最后一步就是从虚拟卷中创建一个逻辑卷。如下：

这条命令的意思为从虚拟卷nvme中创建一个2.91T的逻辑卷作为lvm分区并命名为data，如果想一次性全部用完所有的容量，也可以这样：

此时在linux的 /dev/ 文件夹下面我们可以看到有 /nvme/data 的文件结构。

在创建完lvm分区后，我们需要将分区挂在到系统中的路径中。假设需要挂载的路径是 /data 。

之后通过 blkid 命令获取这个新的lvm分区的UUID，然后更新到 /etc/fstab 中就可以了

上述的LVM实现过程可以直接通过shell脚本进行实现：

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