文章目录​​​​​​​

概要

一 磁盘阵列是什么？       

二 RAID的级别

RAID 0

RAID 1 

RAID 5 

RAID10

三 命令介绍

四 语法格式

五 基本参数

六 参考实例

创建RAID 0磁盘阵列组

创建RAID 1磁盘阵列组

创建RAID 5磁盘阵列组

创建RAID 10磁盘阵列组

删除磁盘阵列

停止磁盘阵列

激活磁盘阵列 

命令总结

概要

        在linux里，mdadm是制作软raid的命令，这里我们就先了解一下什么是磁盘阵列以及几个RAID的级别，然后再聊命令，这样就更容易理解命令的各个参数是代表着什么含义。

一 磁盘阵列是什么？       

磁盘阵列的英文是Redundant Arrays of Independent Disks，缩写既是RAID，有“独立磁盘构成具有冗余能力的阵列”之意。磁盘阵列是由很多磁盘，以硬件（RAID卡）或软件（MDADM）形式组合成一个容量巨大的磁盘组，利用多个磁盘组合在一起，提升整个磁盘系统效能。

二 RAID的级别

这里只介绍比较常用的RAID 0、RAID 1、RAID 5、和RAID 10的概念。

注意RAID10并不是读作RAID（十），而是RAID（一零）

RAID 0

RAID 0原理是把多块物理磁盘设备（至少需要两块）通过硬件和软件的方式串联到一起，组成一个大的卷组，并将数据依次写入各个物理磁盘中。这样一来，磁盘设备的读写性能将会提升数倍（取决于磁盘数量）；若有任意一块磁盘发生故障，将会导致整个系统的数据都受到了破坏。简单来说，RAID 0 技术能够有效提升磁盘数据的吞吐速度（读写），但不具备数据备份和修复磁盘的能力。如下图所示，数据被分别写入到不同的磁盘设备中，最终实现提升读取和写入速度的效果。

RAID 0存储数据结构图

RAID 1 

RAID 1也被称为磁盘镜像（至少需要两块），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，在不影响性能情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上，只要系统中任何一对镜像盘中至少有一块磁盘可以使用，甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时系统都可以正常运行,当一块硬盘失效时，系统会忽略该硬盘，转而使用剩余的镜像盘读写数据，具备很好的磁盘冗余能力。虽然这样对数据来讲绝对安全，但是成本也会明显增加，磁盘利用率为50%，以四块80GB容量的硬盘来讲，可利用的磁盘空间仅为160GB。

RAID 1存储数据结构图

RAID 5 

RAID 5技术是把磁盘设备的数据奇偶校验信息保存到每个磁盘设备中。这样的优势是就算有一块磁盘设备损坏了，也可通过奇偶校验信息尝试恢复重建损坏的数据。RAID 5这样的技术特性兼顾了磁盘设备的读写速度，数据安全性以及存储成本问题。而RAID 5至少是由三块磁盘组成的，使用的是磁盘切割技术，相比于RAID 1级别，RAID 5的磁盘使用率有三分之二；效率更高，存储成本也随之降低，需要注意的是无论有多少块磁盘组RAID 5，最大程度只能存在坏一块的可能。 

如下图所示，Parity就是存储数据时的奇偶校验信息。 

RAID5 存储数据结构图

RAID10

RIAD 10原理实际上是RAID 1+RAID 0技术的一个结合，RAID 10是至少需要到四块磁盘组成的，其中先分别将两两制成RAID 1的磁盘阵列，以保证数据的安全性；然后再对两个RAID 1磁盘阵列实施RAID 0技术，进一步提高磁盘设备的读写速度。从理论方面来说，只要坏的位置不是同个阵列的磁盘，那么最多可以损坏一半的磁盘设备而不丢失数据。由于RAID 10技术继承了RAID 0的高读写速度和RAID 1的数据安全性，在不考虑成本的情况下RAID 10的性能也超过了RAID 5，因此当前成为较为广泛的一种存储技术。

RAID 10 存储数据结构图

三 命令介绍

        先来看下mdadm的帮助文档

NAME
       mdadm - manage MD devices aka Linux Software RAID

        mdadm（multiple devices admin）命令的主要功能是用来管理RAID磁盘阵列组，linux系统中实现软RAID设备的命令，可以进行创建，调整，监控，删除等全套管理操作。

四 语法格式

mdadm命令的格式是：mdadm 【模式】【磁盘阵列】【参数】设备名

SYNOPSIS
       mdadm [mode] <raiddevice> [options] <component-devices>

五 基本参数

mdadm的参数有以下内容，因为此命令的参数较多，以表格形式呈现

-A激活预先配置的磁盘阵列
-B创建一个没有超级快的RAID设备
-C创建一个新的阵列组
-F选择监控模式
-G改变RAID设备的大小或形态
-s扫描配置文件或/proc/mdstat得到阵列缺失部分
-D打印磁盘阵列设备的详细信息
-f将设备状态定为故障
-a添加新的设备到阵列组
-r移除设备
-l设定磁盘阵列的级别
-n指定阵列成员（分区/磁盘）的数量
-x指定阵列中备用盘的数量
-c设定阵列的块大小，单位为kb
-S停止阵列组

六 参考实例

创建RAID 0磁盘阵列组

需求：创建一个RAID 0的磁盘阵列组，使用两块磁盘，不使用备用盘；

模拟过程：需要先把虚拟机的磁盘添加两块。

[root@localhost ~]# ll /dev/sd*
brw-rw----. 1 root disk 8,  0 3月   1 13:03 /dev/sda
brw-rw----. 1 root disk 8,  1 3月   1 13:03 /dev/sda1
brw-rw----. 1 root disk 8,  2 3月   1 13:03 /dev/sda2
brw-rw----. 1 root disk 8, 16 3月   1 13:03 /dev/sdb
brw-rw----. 1 root disk 8, 32 3月   1 13:03 /dev/sdc
[root@localhost ~]# mdadm -Cv /dev/md0 -l 0 -n 2 /dev/sdb /dev/sdc   #创建磁盘阵列组
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md0     #查看状态
/dev/md0:
......
    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       16        0      active sync   /dev/sdb
       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc
[root@localhost ~]# mdadm -Ds > /etc/mdadm.conf           #生成配置文件
[root@localhost ~]# ll /dev/md0 
brw-rw----. 1 root disk 9, 0 3月   1 13:06 /dev/md0 
[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/md0                       #格式化设备
[root@localhost ~]# mkdir /raid0
[root@localhost ~]# mount /dev/md0 /raid0           #挂载到/raid0目录
[root@localhost ~]# df -h /raid0/
文件系统        容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/md0         40G   33M   40G    1% /raid0

创建RAID 1磁盘阵列组

需求：创建RAID 1磁盘阵列组，添加三块盘，两块作为RAID 1镜像使用，一块作为备用盘，模拟磁盘出现故障，备用盘自动替换故障盘，将故障盘移除，并添加新的磁盘恢复到2+1的状态。

[root@localhost ~]# mdadm -Cv /dev/md1 -l 1 -n 2 -x 1 /dev/sd[b-d]  #创建raid 1阵列
......
mdadm: array /dev/md1 started.
#将raid1信息写入到配置文件中
[root@localhost ~]# mdadm -Ds /dev/md1> /etc/mdadm.conf 
#查看md1的状态 
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md1 
/dev/md1:
......
    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       16        0      active sync   /dev/sdb
       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc

       2       8       48        -      spare   /dev/sdd
#将设备格式化，发现有现有的xfs文件系统，可以直接加个-f参数强制格式化
[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/md1 
mkfs.xfs: /dev/md1 appears to contain an existing filesystem (xfs).
mkfs.xfs: Use the -f option to force overwrite.
[root@localhost ~]# mkfs.xfs -f /dev/md1 
[root@localhost ~]# mkdir /raid1
#挂载设备
[root@localhost ~]# mount /dev/md1 /raid1
#提前准备测试文件
[root@localhost ~]# touch /raid1/{1..6}.txt
[root@localhost ~]# cp /etc/passwd /raid1/passwd.txt

模拟损坏一块磁盘，让备用盘自动备份好数据 ；

#模拟损坏了一块磁盘
[root@localhost ~]# mdadm -f /dev/md1 /dev/sdb
mdadm: set /dev/sdb faulty in /dev/md1
#查看状态，发现备用盘正在恢复数据
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md1 
/dev/md1:
......
Consistency Policy : resync

    Rebuild Status : 10% complete            #正在重新一对一恢复

              Name : localhost.localdomain:1  (local to host localhost.localdomain)
              UUID : 12b2442b:3c9cc994:501eee5f:e8de8a15
            Events : 20

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       2       8       48        0      spare rebuilding   /dev/sdd
       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc

       0       8       16        -      faulty   /dev/sdb
#重新将扫描后的设备信息写入到文件
[root@localhost ~]# mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf 
#查看数据是否出现丢失
[root@localhost ~]# ll /raid1/
总用量 4
-rw-r--r--. 1 root root    0 3月   1 13:35 1.txt
-rw-r--r--. 1 root root    0 3月   1 13:35 2.txt
-rw-r--r--. 1 root root    0 3月   1 13:35 3.txt
-rw-r--r--. 1 root root    0 3月   1 13:35 4.txt
-rw-r--r--. 1 root root    0 3月   1 13:35 5.txt
-rw-r--r--. 1 root root    0 3月   1 13:35 6.txt
-rw-r--r--. 1 root root 2317 3月   1 13:35 passwd.txt
[root@localhost ~]# head -10 /raid1/passwd.txt 
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
bin:x:1:1:bin:/bin:/sbin/nologin
daemon:x:2:2:daemon:/sbin:/sbin/nologin
adm:x:3:4:adm:/var/adm:/sbin/nologin
......

 移除损坏的磁盘，并且重新添加一块热备盘到raid 1磁盘阵列中；

#移除损坏数据的磁盘
[root@localhost ~]# mdadm -r /dev/md1 /dev/sdb
mdadm: hot removed /dev/sdb from /dev/md1
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md1
/dev/md1:
......
    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       2       8       48        0      active sync   /dev/sdd
       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc
#重新添加一块热备盘
[root@localhost ~]# mdadm -a /dev/md1 /dev/sde
mdadm: added /dev/sde
#查看状态
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md1 
/dev/md1:
......
    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       2       8       48        0      active sync   /dev/sdd
       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc

       3       8       64        -      spare   /dev/sde

到这里raid 1阵列已经配置好了。 

创建RAID 5磁盘阵列组

需求：创建RIAD 5磁盘阵列组，使用3块磁盘+1块备用盘，并且模拟后续还需要多加1块磁盘到阵列组。

[root@localhost ~]# mdadm -Cv /dev/md5 -l 5 -n 3 -x 1 -c 32 /dev/sd[b-e]  #创建磁盘阵列
......
mdadm: array /dev/md5 started.
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md5       #查看状态
/dev/md5:
......
    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       16        0      active sync   /dev/sdb
       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc
       4       8       48        2      spare rebuilding   /dev/sdd

       3       8       64        -      spare   /dev/sde
[root@localhost ~]# mdadm -Ds > /etc/mdadm.conf   #写入配置文件
#格式化设备
[root@localhost ~]# mkfs.xfs -f /dev/md5 
[root@localhost ~]# mkdir /raid5
#挂载到/raid5目录
[root@localhost ~]# mount /dev/md5 /raid5
#添加一些数据进去
[root@localhost ~]# cp /etc/passwd /raid5/passwd
[root@localhost ~]# cp /etc/hosts /raid5/hosts

加一块磁盘 扩展raid 5磁盘阵列；

#取消挂载开始扩展raid5
[root@localhost ~]# umount /dev/md5 
[root@localhost ~]# mdadm -G /dev/md5 -n 4 -c 32
#重新写入信息到配置文件中
[root@localhost ~]# mdadm -Ds > /etc/mdadm.conf 
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md5 
/dev/md5:
......

            Layout : left-symmetric
        Chunk Size : 32K

Consistency Policy : resync

    Reshape Status : 16% complete    #正在扩展中
     Delta Devices : 1, (3->4)

              Name : localhost.localdomain:5  (local to host localhost.localdomain)
              UUID : 5b3697cf:57b4eb6d:8828ec0f:5ce38181
            Events : 48

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       16        0      active sync   /dev/sdb
       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc
       4       8       48        2      active sync   /dev/sdd
       3       8       64        3      active sync   /dev/sde
#使用这个命令可以看到是哪几个磁盘组了阵列
[root@localhost ~]# lsblk    
......
sdb               8:16   0   20G  0 disk  
└─md5             9:5    0   40G  0 raid5 
sdc               8:32   0   20G  0 disk  
└─md5             9:5    0   40G  0 raid5 
sdd               8:48   0   20G  0 disk  
└─md5             9:5    0   40G  0 raid5 
sde               8:64   0   20G  0 disk  
└─md5             9:5    0   40G  0 raid5 
#重新挂载后，数据还存在，并且可以继续写入内容
[root@localhost ~]# mount /dev/md5 /raid5
[root@localhost ~]# ll /raid5/
总用量 8
-rw-r--r--. 1 root root  158 3月   1 13:59 hosts
-rw-r--r--. 1 root root 2317 3月   1 13:59 passwd
[root@localhost ~]# touch /raid5/{1..5}.txt
[root@localhost ~]# !ll
ll /raid5/
总用量 8

 到这里raid 5的配置实验已经结束了。

创建RAID 10磁盘阵列组

需求：创建RAID 10磁盘阵列，需要用到四块磁盘，并且增加一块备用盘，模拟如果坏掉了一块磁盘，将磁盘移除后，重新添加一块备用盘。

[root@localhost ~]# mdadm -Cv /dev/md10 -l 10 -n 4 -x 1 /dev/sd[b-f] #创建raid10
mdadm: layout defaults to n2
mdadm: layout defaults to n2
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: size set to 20954112K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md10 started.
[root@localhost ~]# mdadm -Ds > /etc/mdadm.conf  #将信息写入到配置文件里
[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/md10    
meta-data=/dev/md10              isize=512    agcount=16, agsize=654720 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=10475520, imaxpct=25
         =                       sunit=128    swidth=256 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=5120, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=8 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
[root@localhost ~]# mkdir /raid10
[root@localhost ~]# mount /dev/md10 /raid10    #挂载

模拟损坏了一块磁盘，让备份盘自动恢复数据；

[root@localhost ~]# mdadm -f /dev/md10 /dev/sdb   #模拟损坏一块盘
mdadm: set /dev/sdb faulty in /dev/md10
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md10 
/dev/md10:
           Version : 1.2
     Creation Time : Wed Mar  1 14:21:12 2023
        Raid Level : raid10
        Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)
     Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
      Raid Devices : 4
     Total Devices : 5
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Wed Mar  1 14:24:25 2023
             State : clean, degraded, recovering 
    Active Devices : 3
   Working Devices : 4
    Failed Devices : 1
     Spare Devices : 1

            Layout : near=2
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

    Rebuild Status : 12% complete    #备用盘正在自动恢复中

              Name : localhost.localdomain:10  (local to host localhost.localdomain)
              UUID : 5d88661b:3c2b4c65:066fefe1:e3a6ce41
            Events : 26

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       4       8       80        0      spare rebuilding   /dev/sdf
       1       8       32        1      active sync set-B   /dev/sdc
       2       8       48        2      active sync set-A   /dev/sdd
       3       8       64        3      active sync set-B   /dev/sde

       0       8       16        -      faulty   /dev/sdb

移除磁盘后重新添加一块备用盘；

[root@localhost ~]# mdadm -r /dev/md10 /dev/sdb
mdadm: hot removed /dev/sdb from /dev/md10
#重新添加一块备用盘
[root@localhost ~]# mdadm -a /dev/md10 /dev/sdb
mdadm: added /dev/sdb
#重新写入到配置文件里
[root@localhost ~]# mdadm -Ds > /etc/mdadm.conf 
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md10 
/dev/md10:
......
    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       4       8       80        0      active sync set-A   /dev/sdf
       1       8       32        1      active sync set-B   /dev/sdc
       2       8       48        2      active sync set-A   /dev/sdd
       3       8       64        3      active sync set-B   /dev/sde

       5       8       16        -      spare   /dev/sdb

 停止阵列，再重新激活；

[root@localhost ~]# umount /dev/md10 
[root@localhost ~]# mdadm -Ss /dev/md10 
mdadm: stopped /dev/md10
[root@localhost ~]# mdadm -A /dev/md10
mdadm: /dev/md10 has been started with 4 drives and 1 spare.
[root@localhost ~]# mount /dev/md10  /raid10

到这里raid10的配置已经结束了。 

删除磁盘阵列

删除磁盘阵列的过程中需要注意的是，得先取消挂载后，将磁盘停止了，然后再逐个清空磁盘的数据，这个操作建议只在实验中进行，生产环境请勿随意删除磁盘阵列！

[root@localhost ~]# umount /dev/md10 
[root@localhost ~]# rm -rf /etc/mdadm.conf 
[root@localhost ~]# mdadm -Ss /dev/md10 
mdadm: stopped /dev/md10
[root@localhost ~]# mdadm --zero-superblock /dev/sdb 
[root@localhost ~]# mdadm --zero-superblock /dev/sdc
[root@localhost ~]# mdadm --zero-superblock /dev/sde
[root@localhost ~]# mdadm --zero-superblock /dev/sdf
[root@localhost ~]# mdadm --zero-superblock /dev/sdd

停止磁盘阵列

在创建好在磁盘阵列后，若不使用，可以使用-S参数停止。

[root@localhost ~]# mdadm -Ss /dev/md10 
mdadm: stopped /dev/md10

激活磁盘阵列 

需要用到磁盘阵列时，将之前配置好的，重新激活就行了。

[root@localhost ~]# mdadm -A /dev/md10
mdadm: /dev/md10 has been started with 4 drives and 1 spare.

命令总结

        mdadm的内容其实是很多的，因为主要还是用来创建RAID和管理的，所以需要将几个RAID级别都演示一下，当然可以选择自己需要用到的raid去反复观看。若觉得内容还行的，可以点赞支持一下！

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10月24日，由中国汽车工业协会指导，普华基础软件股份有限公司主办的“小满”安全车控操作系统开源发布会暨共建计划说明会成功举行。普华基础软件宣布将安全车控操作系统“小满”（简称“小满”）V24.10源代码正式在开放原子开源基金会（简称“基金会”）旗下AtomGit开源协作平台开源，并在AtomGit平

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开放原子大赛——CIKM 2024赛果揭晓，10强争霸，角逐第33届国际信息与知识管理大会

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