RAID(Redundant Array of Independent Disk 獨立冗余磁盤陣列)技術(shù)是加州大學(xué)伯克利分校1987年提出，最初是為了組合小的廉價磁盤來代替大的昂貴磁盤，同時希望磁盤失效時不會使對數(shù)據(jù)的訪問受損 失而開發(fā)出一定水平的數(shù)據(jù)保護技術(shù)。RAID就是一種由多塊廉價磁盤構(gòu)成的冗余陣列，在操作系統(tǒng)下是作為一個獨立的大型存儲設(shè)備出現(xiàn)。RAID可以充分發(fā) 揮出多塊硬盤的優(yōu)勢，可以提升硬盤速度，增大容量，提供容錯功能夠確保數(shù)據(jù)安全性，易于管理的優(yōu)點，在任何一塊硬盤出現(xiàn)問題的情況下都可以繼續(xù)工作，不會 受到損壞硬盤的影響。
RAID 為 Redundant Array of Indepent Disks (獨立磁盤冗余陣列) 的縮寫，其基本思想就是把多個相對便宜的硬盤組合起來，成為一個硬盤陣列組，使性能達到甚至超過一個價格昂貴、容量巨大的硬盤。根據(jù)選擇的版本不同，RAID比單顆硬盤有以下一個或多個方面的好處：增強數(shù)據(jù)集成度，增強容錯功能，增加處理量或容量。另外，磁盤陣列對于電腦來說，看起來就像一個單獨的硬盤或邏輯存儲單元。最常用的四種RAID為 RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 10。
我們將會使用 mdadm 這個ubuntu上的工具創(chuàng)建和管理磁盤陣列。
必要的準備
如果要查看當前機器上是否具有磁盤陣列的配置（在 /proc/mdstat 文件內(nèi)），我們可以打以下的指令：
$ cat /proc/mdstat
Output
Personalities : [raid0] [linear] [multipath] [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10]
md0 : active raid0 sdc[1] sdd[0]
209584128 blocks super 1.2 512k chunksunused devices: <none>
從文件系統(tǒng)中卸載磁盤陣列:
$ sudo umount /dev/md0
然后，暫停并移除此磁盤陣列：
$ sudo mdadm --stop /dev/md0
$ sudo mdadm --remove /dev/md0
查出磁盤的結(jié)構(gòu)的指令：
$ lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
輸出
NAME SIZE FSTYPE TYPE MOUNTPOINT
sda 100G disk
sdb 100G disk
sdc 100G linux_raid_member disk
sdd 100G linux_raid_member disk
vda 20G disk
├─vda1 20G ext4 part /
└─vda15 1M part
如果發(fā)現(xiàn)我們的磁盤已經(jīng)做過陣列，我們需要重置它們的超級塊(Superblock)，使其正?；?
$ sudo mdadm --zero-superblock /dev/sdc
$ sudo mdadm --zero-superblock /dev/sdd
你應(yīng)該刪除所有的陣列相關(guān)的引用設(shè)置，例如在 /etc/fstab 文件內(nèi)自動掛載設(shè)置
$ sudo nano /etc/fstab
# /etc/fstab
. . .
# 將這行注釋，否則會引至啟動失敗
# /dev/md0 /mnt/md0 ext4 defaults,nofail,discard 0 0
當然，你還需要在陣列定義文件 /etc/mdadm/mdadm.conf 內(nèi)移除原有的陣列設(shè)置
sudo nano /etc/mdadm/mdadm.conf
# /etc/mdadm/mdadm.conf
. . .
# 注釋陣列設(shè)置
# ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 name=mdadmwrite:0 UUID=7261fb9c:976d0d97:30bc63ce:85e76e91
最后更新 initramfs 系統(tǒng):
sudo update-initramfs -u
OK，此時一切回到?jīng)]有陣列的普通磁盤狀態(tài)了，我們就可以開始以下的嘗試了。
Initramfs 初始 ram 文件系統(tǒng)基于 'tmpfs ' （大小靈活、 內(nèi)存中的輕量級文件系統(tǒng)），但是他并不是一個單獨的塊設(shè)備 （所以沒有緩存和所有額外的開銷）。就像 initrd，它包含的工具和腳本在被稱為真正的根文件系統(tǒng)上的二進制文件 init啟動之前被掛載 。這些工具可以解密抽象層 （用于加密的文件系統(tǒng)），邏輯卷管理器，軟件 raid，藍牙驅(qū)動程序基于文件系統(tǒng)的裝載機等。
格式化
在格式化過程中有一個點大家要注意的是，由于現(xiàn)在的硬盤容量越來越大，fdisk 只能硬式化2T以內(nèi)的硬盤，如果你想用兩個3T的硬盤做陣列那么還是用Parted GPT吧：
$ sudo parted /dev/sdb
這個指令按照向?qū)碜鼍秃昧?，過程極其簡單。將格式做成 ext4 就可以了。
RAID 0
RAID 0 即Data Stripping（數(shù)據(jù)分條技術(shù)）。整個邏輯盤的數(shù)據(jù)是被分條（stripped）分布在多個物理磁盤上，可以并行讀/寫，提供最快的速度，但沒有冗余能力。要求至少兩個磁盤。我們通過RAID 0可以獲得更大的單個邏輯盤的容量，且通過對多個磁盤的同時讀取獲得更高的存取速度。RAID 0首先考慮的是磁盤的速度和容量，忽略了安全，只要其中一個磁盤出了問題，那么整個陣列的數(shù)據(jù)都會不保了。
在開始之前我們還是先用 lsblk 查看一下磁盤的狀態(tài)：
$ lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
Output
NAME SIZE FSTYPE TYPE MOUNTPOINT
sda 100G disk
sdb 100G disk
vda 20G disk
├─vda1 20G ext4 part /
└─vda15 1M part
創(chuàng)建陣列
$ sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=0 --raid-devices=2 /dev/sda /dev/sdb
檢查磁盤陣列的狀態(tài)：
$ cat /proc/mdstat
Personalities : [linear] [multipath] [raid0] [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10]
md0 : active raid0 sdb[1] sda[0]
209584128 blocks super 1.2 512k chunks
unused devices: <none>
RAID 1
兩組以上的N個磁盤相互作鏡像，在一些多線程操作系統(tǒng)中能有很好的讀取速度，理論上讀取速度等于硬盤數(shù)量的倍數(shù)，另外寫入速度有微小的降低。只要一個磁盤正常即可維持運作，可靠性最高。其原理為在主硬盤上存放數(shù)據(jù)的同時也在鏡像硬盤上寫一樣的數(shù)據(jù)。當主硬盤（物理）損壞時，鏡像硬盤則代替主硬盤的工作。因為有鏡像硬盤做數(shù)據(jù)備份，所以RAID 1的數(shù)據(jù)安全性在所有的RAID級別上來說是最好的。但無論用多少磁盤做RAID 1，僅算一個磁盤的容量，是所有RAID中磁盤利用率最低的一個級別。
- 磁盤利用率為50％。也就是說，如果我們有兩個磁盤每個500GB，總共是1TB，但在鏡像中它只會顯示500GB。
- 在鏡像如果一個磁盤發(fā)生故障不會有數(shù)據(jù)丟失，因為兩個磁盤中的內(nèi)容相同。
- 讀取性能會比寫入性能更好。
創(chuàng)建 RAID 1 至少要有兩個磁盤，你也可以添加更多的磁盤，磁盤數(shù)需為2，4，6，8等偶數(shù)。要添加更多的磁盤，你的系統(tǒng)必須有 RAID 物理適配器（硬件卡）。
這里，我們使用軟件 RAID 不是硬件 RAID，如果你的系統(tǒng)有一個內(nèi)置的物理硬件 RAID 卡，你可以從它的功能界面或使用 Ctrl + I 鍵來訪問它。
創(chuàng)建陣列
$ sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sda /dev/sdb
RAID 5
RAID Level 5是一種儲存性能、數(shù)據(jù)安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。它使用的是Disk Striping（硬盤分區(qū)）技術(shù)。RAID 5至少需要三塊硬盤，RAID 5不是對存儲的數(shù)據(jù)進行備份，而是把數(shù)據(jù)和相對應(yīng)的奇偶校驗信息存儲到組成RAID5的各個磁盤上，并且奇偶校驗信息和相對應(yīng)的數(shù)據(jù)分別存儲于不同的磁盤上。當RAID5的一個磁盤數(shù)據(jù)發(fā)生損壞后，可以利用剩下的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的奇偶校驗信息去恢復(fù)被損壞的數(shù)據(jù)。RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全保障，但保障程度要比鏡像低而磁盤空間利用率要比鏡像高。RAID 5具有和RAID 0相近似的數(shù)據(jù)讀取速度，只是因為多了一個奇偶校驗信息，寫入數(shù)據(jù)的速度相對單獨寫入一塊硬盤的速度略慢，若使用“回寫緩存”可以讓性能改善不少。同時由于多個數(shù)據(jù)對應(yīng)一個奇偶校驗信息，RAID 5的磁盤空間利用率要比RAID 1高，存儲成本相對較便宜。
$ lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
NAME SIZE FSTYPE TYPE MOUNTPOINT
sda 100G disk
sdb 100G disk
sdc 100G disk
vda 20G disk
├─vda1 20G ext4 part /
└─vda15 1M part
創(chuàng)建RAID 5陣列
$ sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc
RAID 6
與RAID 5相比，RAID 6增加第二個獨立的奇偶校驗信息塊。兩個獨立的奇偶系統(tǒng)使用不同的算法，數(shù)據(jù)的可靠性非常高，任意兩塊磁盤同時失效時不會影響數(shù)據(jù)完整性。RAID 6需要分配給奇偶校驗信息更大的磁盤空間和額外的校驗計算，相對于RAID 5有更大的IO操作量和計算量，其“寫性能”強烈取決于具體的實現(xiàn)方案，因此RAID6通常不會通過軟件方式來實現(xiàn)，而更可能通過硬件/固件方式實現(xiàn)。
同一數(shù)組中最多容許兩個磁盤損壞。更換新磁盤后，數(shù)據(jù)將會重新算出并寫入新的磁盤中。依照設(shè)計理論，RAID 6必須具備四個以上的磁盤才能生效。
$ lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
NAME SIZE FSTYPE TYPE MOUNTPOINT
sda 100G disk
sdb 100G disk
sdc 100G disk
sdd 100G disk
vda 20G disk
├─vda1 20G ext4 part /
└─vda15 1M part
創(chuàng)建陣列
$ sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=6 --raid-devices=4 /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd
RAID 10
RAID 10是先鏡射再分區(qū)數(shù)據(jù)，再將所有硬盤分為兩組，視為是RAID 0的最低組合，然后將這兩組各自視為RAID 1運作。
RAID 10(又叫RAID 1+0)特點：
- 最少需要4塊磁盤
- 先按RAID 0分成兩組，再分別對兩組按RAID 1方式鏡像
- 兼顧冗余(提供鏡像存儲)和性能(數(shù)據(jù)條帶形分布)
- 在實際應(yīng)用中較為常用
$ lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
NAME SIZE FSTYPE TYPE MOUNTPOINT
sda 100G disk
sdb 100G disk
sdc 100G disk
sdd 100G disk
vda 20G disk
├─vda1 20G ext4 part /
└─vda15 1M part
創(chuàng)建陣列
sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=10 --raid-devices=4 /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd
掛載文件系統(tǒng)
下一步，在陣列上創(chuàng)建文件系統(tǒng)：
$ sudo mkfs.ext4 -F /dev/md0
在文件系統(tǒng)上創(chuàng)建掛載點的文件夾
$ sudo mkdir -p /mnt/md0
掛載陣列至掛載點文件夾上
$ sudo mount /dev/md0 /mnt/md0
檢查是否已具有新的磁盤空間：
$ df -h -x devtmpfs -x tmpfs
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/vda1 20G 1.1G 18G 6% /
/dev/md0 197G 60M 187G 1% /mnt/md0
現(xiàn)在文件系統(tǒng)已經(jīng)成載掛載將可以訪問了。
開機自動掛載
為了確保陣列開機時被載入，我們應(yīng)該調(diào)整一下 /etc/mdadm/mdadm.conf 的配置文件，我可以加以下的指令使系統(tǒng)在啟動自檢時掃描磁盤陣列的詳細信息：
$ sudo mdadm --detail --scan | sudo tee -a /etc/mdadm/mdadm.conf
另外，你可以更新 initfamfs 或者初始化RAM文件系統(tǒng)，這樣一來陣列會在啟動前就可以生效：
$ sudo update-initramfs -u
最重要的一點是一定要在 /etc/fstab 配置文件內(nèi)加入自動掛載的設(shè)置：
$ echo '/dev/md0 /mnt/md0 ext4 defaults,nofail,discard 0 0' | sudo tee -a /etc/fstab
這樣 ubuntu 啟動后就會自動將磁盤陣列掛入了。
另外，如果沒有設(shè)置自動掛載，在系統(tǒng)重啟后或磁盤名稱更改（插入其它硬盤會導(dǎo)致盤名變更的）例如 /dev/md0 變成了 /dev/md127 就可能會出現(xiàn)磁盤不能被掛載的問題，此時切記重新創(chuàng)建陣列，因這將會毀掉你的一切！重新手工掛載一下就OK了：
$ sudo mount /dev/md127 /mnt/md0