一篇文章彻底搞懂RAID磁盘阵列及其配置使用

一、RAID技术概述

RAID（Redundant Array of Independent Disks）即独立磁盘冗余阵列，是一种通过多磁盘组合实现​​数据冗余​​、​​性能提升​​或二者兼顾的存储虚拟化技术。其核心原理包括：

​​条带化（Striping）​​：数据分块并行写入多磁盘（如RAID 0）​​镜像（Mirroring）​​：数据完全复制到多磁盘（如RAID 1）​​奇偶校验（Parity）​​：通过校验数据实现故障恢复（如RAID 5/6）

二、常见RAID级别详解

1. ​​RAID 0​

RAID 0使用数据条带化（striping）的方式将数据分散存储在多个磁盘上，而不进行冗余备份。数据被分成固定大小的块，并依次存储在每个磁盘上。例如，如果有两个磁盘（磁盘A和磁盘B），一块数据的第一个部分存储在磁盘A上，第二个部分存储在磁盘B上，以此类推。这种条带化的方式可以同时从多个磁盘读取或写入数据，从而提高系统的性能。​简单来说：

​​原理​​：数据分块后并行存储于≥2块磁盘​​优点​​：读写性能最高，100%磁盘利用率​​缺点​​：无冗余，单盘故障导致数据全毁​​场景​​：临时缓存、非关键数据存储

2. ​​RAID 1​

RAID 1使用数据镜像（mirroring）的方式将数据完全复制到两个或多个磁盘上。当写入数据时，数据同时写入所有磁盘。这样，每个磁盘都具有相同的数据副本，从而实现数据的冗余备份。如果其中一个磁盘发生故障，系统可以继续从剩余的磁盘中读取数据，确保数据的可用性和完整性。​

​​原理​​：数据完全镜像到≥2块磁盘​​优点​​：高可靠性，读取性能提升​​缺点​​：磁盘利用率仅50%​​场景​​：数据库、交易系统等关键数据

3. ​​RAID 5​

RAID 5使用数据条带化（striping）的方式将数据分散存储在多个磁盘上，并通过分布式奇偶校验实现数据的冗余备份。数据和奇偶校验信息被组织成数据块，其中奇偶校验信息被分布式存储在不同的磁盘上。当写入数据时，奇偶校验信息也会被更新。如果其中一个磁盘发生故障，系统可以通过重新计算奇偶校验信息来恢复丢失的数据。这种方式可以同时提供性能增强和数据冗余。​

​​原理​​：数据条带化存储，​​分布式奇偶校验​​（校验信息轮转存储）​​优点​​：兼顾性能与安全，利用率(n-1)/n（n代表磁盘数量）​​缺点​​：单盘故障后重建时间长​​场景​​：金融、数据库等随机读写场景

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4. ​​RAID 6​

与RAID 5相似，RAID 6也使用数据条带化（striping）的方式将数据分散存储在多个磁盘上，并通过分布式奇偶校验和双重奇偶校验实现数据的冗余备份。数据和奇偶校验信息被组织成数据块，其中奇偶校验信息被分布式存储在不同的磁盘上，并通过双重奇偶校验提供更高的数据冗余性。当写入数据时，奇偶校验信息也会被更新。如果其中两个磁盘发生故障，系统可以通过重新计算奇偶校验信息来恢复丢失的数据。这种方式可以同时提供性能增强和更高级别的数据冗余。​

​​原理​​：双奇偶校验，可容忍​​同时两块磁盘故障​​​​优点​​：安全性高于RAID 5​​缺点​​：利用率(n-2)/n，写入性能较低​​场景​​：高可靠性要求的存储系统

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5. ​​RAID 10（1+0）​

RAID 10结合条带化（striping）和镜像（mirroring）实现数据的冗余备份。具体来说就是：先将磁盘两两分组，每组设置为RAID 1；再将每组RAID 1一起设置为RAID 0。这样，RAID 10在提供性能增强的同时，也提供了数据的冗余保护。​

​​原理​​：先镜像再条带化（需≥4块磁盘）​​优点​​：兼具RAID 1可靠性和RAID 0高性能​​缺点​​：磁盘利用率仅50%​​场景​​：金融、大数据分析等高性能高可靠场景

▶ RAID级别对比表

​​级别​​​​最小磁盘数​​​​容错能力​​​​利用率​​​​读性能​​​​写性能​​RAID 02无100%⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐RAID 12单盘50%⭐⭐⭐⭐⭐⭐RAID 53单盘(n-1)/n⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐RAID 64双盘(n-2)/n⭐⭐⭐⭐⭐RAID 104镜像组单盘50%⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐

三、mdadm工具详解

mdadm是Linux下管理​​软件RAID​​的核心工具，支持阵列创建、监控、修复等操作。

命令格式​​

mdadm [模式] [选项] <成员设备>

​​模式​​：指定操作模式（如创建、管理、监控等）。​​RAID设备​​：虚拟 RAID 设备名（如 /dev/md0）。​​成员设备​​：物理磁盘分区（如 /dev/sdb1）。

​​常用模式与参数​​

​​1. 创建模式 (--create/-C)​​

创建新的 RAID 阵列：

mdadm -C /dev/md0 -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde

​​-l/--level​​：RAID 级别（如 0、1、5、10）。​​-n/--raid-devices​​：活动磁盘数量。​​-x/--spare-devices​​：热备盘数量。​​-a/--auto​​：自动创建设备文件（yes/no）。​​-c/--chunk​​：条带大小（单位 KB，默认 64KB）。

​​2. 管理模式 (--manage)​​

动态调整运行中的 RAID：

mdadm /dev/md0 --add /dev/sdf # 添加磁盘

mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdb # 标记故障

mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdb # 移除磁盘

​​--add​​：添加新成员盘（可作热备盘）。​​--fail​​：模拟磁盘故障。​​--remove​​：移除故障盘。

​​3. 监控模式 (--monitor/-F)​​

后台监控阵列状态（如邮件告警）：

mdadm --monitor --daemonise --mail=admin@example.com /dev/md0

​​--daemonise​​：后台运行。​​--mail​​：故障时发送邮件。

​​4. 组装模式 (--assemble/-A)​​

重新激活已存在的 RAID：

mdadm -A /dev/md0 /dev/sdb /dev/sdc # 手动指定磁盘

mdadm -As --scan # 自动扫描配置文件

​​--scan​​：读取 /etc/mdadm.conf 配置。

​​5. 查看模式 (--detail/-D)​​

显示 RAID 详细信息：

mdadm -D /dev/md0 # 详细状态

cat /proc/mdstat # 实时概览

​​-Q/--query​​：简要摘要。

​​6. 停止模式 (--stop/-S)​​

停用 RAID 设备：

mdadm -S /dev/md0

四、CentOS 7.9实战：创建与管理RAID 10

1. 环境准备​

准备4块可用磁盘或分区，安装mdadm软件。

组成RAID的可以是磁盘，也可以是分区，以下使用分区来代替磁盘。

4个分区组成RAID 10（注意每个分区一样大最佳，sda5-sda8）1个分区作为热备份磁盘（与RAID的分区一样大，sda9）将此RAID 10设备挂载到 /mnt/raid 目录下

# 1.安装mdadm

yum install mdadm -y

# 2.查看可用磁盘（确认≥3块）

lsblk

NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT

sda 8:0 0 20G 0 disk

├─sda1 8:1 0 500M 0 part /boot

├─sda2 8:2 0 1G 0 part [SWAP]

├─sda3 8:3 0 17G 0 part /

├─sda4 8:4 0 1K 0 part

├─sda5 8:5 0 250M 0 part

├─sda6 8:6 0 250M 0 part

├─sda7 8:7 0 250M 0 part

├─sda8 8:8 0 250M 0 part

└─sda9 8:9 0 250M 0 part

sr0 11:0 1 9.6G 0 rom

# 3.创建挂载点

mkdir /mnt/raid

2. 创建RAID 10阵列​

mdadm -C /dev/md0 -n4 -x1 -l10 -a yes /dev/sda{5..9}

mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata

mdadm: array /dev/md0 started.

mdadm -D /dev/md0 # 可查看RAID设备详细数据

-C 创建模式 ；-n 活动磁盘数量 ；-x 热备份磁盘数量 ；-l RAID级别 ；-a 是否自动创建设备文件； -D 查看模式

3. 格式化与挂载​​

mkfs.xfs /dev/md0 # 格式化为xfs文件系统

mount /dev/md0 /mnt/raid # 挂载

此时RAID 10就可以正常使用了。

df -Th /mnt/raid # 查看磁盘空间

Filesystem Type Size Used Avail Use% Mounted on

/dev/md0 xfs 490M 26M 465M 6% /mnt/raid

为什么我分配了5块250M的磁盘，但是 /dev/md0 只有490M大小？

答：这是由RAID 10的特性所决定的，这5块磁盘中除去1个热备磁盘作为备用，剩下4块磁盘，但其中一半的容量用来存放镜像数据，所以总体只有约500M大小的磁盘容量。

4. 模拟故障与恢复​​

mdadm /dev/md0 --fail /dev/sda8 # 标记sdb为故障盘

mdadm /dev/md0 --remove /dev/sda8 # 移除故障盘

mdadm /dev/md0 --add /dev/sda8 # 添加新盘并等待重建

watch cat /proc/mdstat # 监控重建进度

/dev/sda8其实并未损坏，只是被标记为损坏，因此可以模拟新盘使用。现实中需要进行硬盘更换的操作。

5. 配置开机自动挂载​

RAID也有配置文件​，即/etc/mdadm.conf，但默认不会自动生成，需要我们手动创建

# 1. 保存阵列配置

mdadm -D --scan >> /etc/mdadm.conf

# 2. 编辑fstab

echo "/dev/md0 /mnt/raid xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab

# 3. 测试挂载

mount -a

6. 安全关闭RAID​

当确认不再使用RAID时，需要安全关闭RAID。尤其是使用磁盘分区的情况，如果只将/dev/md0卸载，但忘记关闭RAID，那么未来在重新划分/dev/sda时可能出现错误。​

# 卸载并取消开机自动挂载

umount /mnt/raid

vim /etc/fstab

#/dev/md0 /mnt/raid xfs defaults 0 0 # 将这一行删除或注释掉

mdadm -S /dev/md0 # 关闭RAID

mdadm --zero-superblock /dev/sda{5..9} # 清除磁盘超级块（彻底销毁）