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Linux: RAID（磁盘冗余阵列）配置全指南

news 2025/8/19 10:25:53

Linux：RAID（磁盘冗余阵列）配置

在这里插入图片描述

一、RAID 核心概念

RAID（Redundant Array of Independent Disks，磁盘冗余阵列）通过将多个物理磁盘组合为一个逻辑存储设备，实现提升读写性能、增强数据安全性或平衡两者的目的。不同RAID级别采用不同的技术实现，适用于不同场景。

二、常见RAID级别及特性

RAID级别	最少磁盘数	核心原理	性能	安全性
RAID 0	2块	数据分割为N份，并行写入各磁盘（无冗余）	读写速度大幅提升	无冗余，单盘故障数据全丢
RAID 1	2块	数据完全镜像，每块磁盘存储相同内容	读速提升，写速略降	单盘故障不丢数据
RAID 5	3块	数据分割存储+分布式校验（每块盘均含校验信息）	读写性能较好	允许单盘故障（可重建）
RAID 10	4块（2的倍数）	先做RAID 1镜像，再将镜像组组成RAID 0（1+0）	读写性能优异	允许每组镜像中一块盘故障
RAID 50	6块（3的倍数）	先做多个RAID 5，再将这些RAID 5组成RAID 0（5+0）	读写性能优异	每个RAID 5允许单盘故障

三、RAID 实现方式

硬件RAID：通过独立RAID控制器实现，性能好、稳定性高，支持热插拔，适合企业级场景。
软件RAID：通过操作系统工具（如Linux的mdadm）实现，无需额外硬件，成本低，适合个人或小型场景。本文重点介绍mdadm工具配置。

四、软件RAID 配置实战（基于`mdadm`）

在实际环境中，若物理磁盘数量有限，可通过磁盘分区模拟独立硬盘来配置 RAID。以下以 RAID 0 和 RAID 5 为例，详细演示基于分区的配置步骤。

1. 安装`mdadm`工具

yum -y install mdadm  # CentOS/RHEL系统

2.新增物理磁盘

添加 1 块足够大的物理磁盘（如/dev/sdb，容量≥50GB），用于创建多个分区模拟独立硬盘。

3. 创建RAID 0（追求性能）

（1）创建分区（模拟独立硬盘）

创建/dev/sdb1 /de/sdb2 分区大小设置为1G

[root@zhangyiwei ~]# parted /dev/sdb
GNU Parted 3.1
使用 /dev/sdb
Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.
(parted) p
错误: /dev/sdb: unrecognised disk label
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)                                    
Disk /dev/sdb: 32.2GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: unknown
Disk Flags: 
(parted) mklabel 
新的磁盘标签类型？ gpt                                                    
(parted) unit                                                             
Unit?  [compact]? Mib                                                     
(parted) p                                                                
Model: VMware, VMware Virtual S (scsi)
Disk /dev/sdb: 30720MiB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags: Number  Start  End  Size  File system  Name  标志(parted) quit                                                             
信息: You may need to update /etc/fstab.[root@zhangyiwei ~]# fdisk /dev/sdb
WARNING: fdisk GPT support is currently new, and therefore in an experimental phase. Use at your own discretion.
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。更改将停留在内存中，直到您决定将更改写入磁盘。
使用写入命令前请三思。命令(输入 m 获取帮助)：n
分区号 (1-128，默认 1)：
第一个扇区 (34-41943006，默认 2048)：
Last sector, +sectors or +size{K,M,G,T,P} (2048-41943006，默认 41943006)：+1G
已创建分区 1命令(输入 m 获取帮助)：N
分区号 (2-128，默认 2)：
第一个扇区 (34-41943006，默认 2099200)：
Last sector, +sectors or +size{K,M,G,T,P} (2099200-41943006，默认 41943006)：+1G
已创建分区 2命令(输入 m 获取帮助)：W
The partition table has been altered!Calling ioctl() to re-read partition table.
正在同步磁盘。
[root@zhangyiwei ~]# partprobe /dev/sdb
[root@zhangyiwei ~]# lsblk
NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda      8:0    0  100G  0 disk 
├─sda1   8:1    0    1G  0 part /boot
├─sda2   8:2    0    4G  0 part [SWAP]
└─sda3   8:3    0   50G  0 part /
sdb      8:16   0   20G  0 disk 
├─sdb1   8:17   0    1G  0 part 
└─sdb2   8:18   0    1G  0 part 
sr0     11:0    1  4.3G  0 rom  /run/media/root/CentOS 7 x86_64

使用2个分区（/dev/sdb1、/dev/sdb2）组成RAID 0：

[root@zhangyiwei ~]# mdadm -Cv /dev/md0 -l 0 -n 2 /dev/sdb1 /dev/sdb2
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.-Cv     # 创建并命名-/dev/md0#  作为设备必须在/dev目录下-l 0   # RAID级别（0）-n 2   # 成员磁盘数量（2块）/dev/sdb1 /dev/sdb1  # 参与的磁盘或分区

输出提示array /dev/“md0 started.已创建”即成功。

（2）查看RAID信息

mdadm -Ds  # 显示所有RAID设备详细信息
mdadm -D /dev/md0  # 查看指定RAID（md0）的状态
lsblk   # 列出系统中所有块设备

关键信息：RAID Level: raid0、Active Devices: 2（激活的设备数）。

（3）格式化并挂载

# 格式化为xfs文件系统（也可使用ext4）
[root@zhangyiwei ~]# mkfs.xfs /dev/md0
meta-data=/dev/md0               isize=512    agcount=8, agsize=65408 blks=                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1=                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=523264, imaxpct=25=                       sunit=128    swidth=256 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2=                       sectsz=512   sunit=8 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0# 创建挂载点并挂载
[root@zhangyiwei ~]# mkdir /md0
[root@zhangyiwei ~]# mount /dev/md0 /md0  #临时挂载# 获取RAID设备的UUID
[root@zhangyiwei ~]# blkid /dev/md0
/dev/md0: UUID="8759b45d-89ed-458e-b860-efb267ddd110" TYPE="xfs" # 写入fstab
[root@zhangyiwei ~]# vim /etc/fstab   #永久挂载UUID=8759b45d-89ed-458e-b860-efb267ddd110 /md0 xfs      defaults 0 0

（5）删除RAID 0（清理环境）

# 卸载挂载点
umount /md0# 停止RAID设备
mdadm -S /dev/md0# 清除磁盘上的RAID信息（避免下次误识别）
mdadm --zero-superblock /dev/sdb
mdadm --zero-superblock /dev/sdc# 删除挂载点和fstab配置
rm -rf /raid0
sed -i '/\/raid0/d' /etc/fstab  # 删除fstab中对应行

. 创建RAID 1（追求安全）

（1）创建RAID 1设备（`/dev/md1`）

新建sdb3、sdb4分区
[root@zhangyiwei ~]# fdisk /dev/sdb**********
[root@zhangyiwei ~]# partprobe /dev/sdb

使用2个分区（/dev/sdb3、/dev/sdb4、）组成RAID 1

[root@zhangyiwei ~]# mdadm -Cv /dev/md1 -l 1 -n 2 /dev/sdb3 /dev/sdb4  # 设置RAID级别为1
mdadm: Note: this array has metadata at the start andmay not be suitable as a boot device.  If you plan tostore '/boot' on this device please ensure thatyour boot-loader understands md/v1.x metadata, or use--metadata=0.90
mdadm: size set to 1046528K
Continue creating array? 
Continue creating array? (y/n) y
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md1 started.[root@zhangyiwei ~]# lsblk
NAME    MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT
************
├─sdb3    8:19   0    1G  0 part  
│ └─md1   9:1    0 1022M  0 raid1 
└─sdb4    8:20   0    1G  0 part  └─md1   9:1    0 1022M  0 raid1 
sr0      11:0    1  4.3G  0 rom   /run/media/root/CentOS 7 x86_64

#挂载同RAID 0步骤

4. 创建RAID 5（平衡性能与安全）

（1）创建RAID 5设备（`/dev/md5`）

创建分区:

[root@zhangyiwei ~]# fdisk /dev/sdb****************************
[root@zhangyiwei ~]# partprobe /dev/sdb
[root@zhangyiwei ~]# lsblk
NAME    MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT********************
├─sdb5    8:21   0    1G  0 part  
├─sdb6    8:22   0    1G  0 part  
├─sdb7    8:23   0    1G  0 part  
└─sdb8    8:24   0    1G  0 part  
sr0      11:0    1  4.3G  0 rom   /run/media/root/CentOS 7 x86_64

使用3个分区（/dev/sdb5、/dev/sdb6、/dev/sdb7）组成RAID 5，额外1块/dev/sdeb8作为热备盘（自动替换故障盘）：

[root@zhangyiwei ~]# mdadm -Cv /dev/md5 -l 5 -n 3 /dev/sdb5 /dev/sdb6 /dev/sdb7 --spare-devices=1 /dev/sdb8
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: size set to 1046528K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md5 started.-l 5 \  # RAID级别（5）-n 3 \  # 成员磁盘数量（3块）/dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd \--spare-devices=1 /dev/sde  # 热备盘数量及设备

（2）查看RAID 5状态

[root@zhangyiwei ~]# mdadm -D /dev/md5
[root@zhangyiwei ~]# lsblk
NAME    MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT***********************
├─sdb5    8:21   0    1G  0 part  
│ └─md5   9:5    0    2G  0 raid5 
├─sdb6    8:22   0    1G  0 part  
│ └─md5   9:5    0    2G  0 raid5 
├─sdb7    8:23   0    1G  0 part  
│ └─md5   9:5    0    2G  0 raid5 
└─sdb8    8:24   0    1G  0 part  └─md5   9:5    0    2G  0 raid5 
sr0      11:0    1  4.3G  0 rom   /run/media/root/CentOS 7 x86_64

关键信息：RAID Level: raid5、Active Devices: 3、Spare Devices: 1（热备盘就绪）。

（3）模拟磁盘故障与重建

标记磁盘为故障：

[root@zhangyiwei ~]# mdadm -f /dev/md5 /dev/sdb5  # 将/dev/sdb5标记为故障盘
mdadm: set /dev/sdb5 faulty in /dev/md5

查看自动重建过程：

[root@zhangyiwei ~]# mdadm -D /dev/md5*******************Number   Major   Minor   RaidDevice State3       8       24        0      spare rebuilding   /dev/sdb81       8       22        1      active sync   /dev/sdb64       8       23        2      active sync   /dev/sdb70       8       21        -      faulty   /dev/sdb5

此时/dev/sde（热备盘）会自动替换/dev/sdb，并显示“Rebuild Status: xx%”（重建进度）。

移除故障盘或分区：

# 从RAID中移除故障盘
[root@zhangyiwei ~]# mdadm -r /dev/md5 /dev/sdb5
mdadm: hot removed /dev/sdb5 from /dev/md5

4.添加硬盘或分区

sdb5可作为md5的热备盘加入：

[root@zhangyiwei ~]# mdadm /dev/md5 --add /dev/sdb5

执行后 sdb5 状态会变为 spare，当 md5 中任一盘故障时自动替换。

#挂载同RAID 0步骤

二、创建 RAID 10（1+0）

1. 核心原理

RAID 10 = RAID 1（镜像）+ RAID 0（条带化），先将磁盘两两镜像（RAID 1），再将镜像组条带化（RAID 0），兼顾安全性和性能。

2. 分步配置

创建分区:

[root@zhangyiwei ~]# fdisk /dev/sdb****************************
[root@zhangyiwei ~]# partprobe /dev/sdb
[root@zhangyiwei ~]# lsblk
NAME    MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT********************
├─sdb9    8:25   0    1G  0 part  
├─sdb10   8:26   0    1G  0 part  
├─sdb11   8:27   0    1G  0 part  
└─sdb12   8:28   0    1G  0 part  
sr0      11:0    1  4.3G  0 rom   /run/media/root/CentOS 7 x86_64

（1）创建 2 组 RAID 1

第一组（/dev/md101）：使用sdb9和sdb10

[root@zhangyiwei ~]# mdadm -Cv /dev/md101 -l 1 -n 2 /dev/sdb9 /dev/sdb10
mdadm: Note: this array has metadata at the start andmay not be suitable as a boot device.  If you plan tostore '/boot' on this device please ensure thatyour boot-loader understands md/v1.x metadata, or use--metadata=0.90
mdadm: size set to 1046528K
Continue creating array? y                                                 
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md101 started.

第二组（/dev/md102）：使用sdb11和sd12

[root@zhangyiwei ~]# mdadm -Cv /dev/md102 -l 1 -n 2 /dev/sdb11 /dev/sdb12
mdadm: Note: this array has metadata at the start andmay not be suitable as a boot device.  If you plan tostore '/boot' on this device please ensure thatyour boot-loader understands md/v1.x metadata, or use--metadata=0.90
mdadm: size set to 1046528K
Continue creating array? y
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md2 started.

（2）将两组 RAID 1 组成 RAID 0（即 RAID 10）

[root@zhangyiwei ~]# mdadm -Cv /dev/md10 -l 0 -n 2 /dev/md101 /dev/md102
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md10 started.
[root@zhangyiwei ~]# lsblk
NAME    MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT********************
├─sdb9       8:25   0    1G  0 part  
│ └─md101    9:101  0 1022M  0 raid1 
│   └─md10   9:10   0    2G  0 raid0 
├─sdb10      8:26   0    1G  0 part  
│ └─md101    9:101  0 1022M  0 raid1 
│   └─md10   9:10   0    2G  0 raid0 
├─sdb11      8:27   0    1G  0 part  
│ └─md102      9:2    0 1022M  0 raid1 
│   └─md10   9:10   0    2G  0 raid0 
└─sdb12      8:28   0    1G  0 part  └─md102      9:2    0 1022M  0 raid1 └─md10   9:10   0    2G  0 raid0 
sr0         11:0    1  4.3G  0 rom   /run/media/root/CentOS 7 x86_64

3. 验证 RAID 10

mdadm -D /dev/md10

关键信息：RAID Level: raid0，成员为/dev/md101和/dev/md102（两组 RAID 1）。

#格式化与挂载同RAID 0步骤

三、创建 RAID 50（5+0）

1. 核心原理

RAID 50 = RAID 5（分布式校验）+ RAID 0（条带化），先将磁盘分成多组 RAID 5（每组至少 3 个磁盘），再将各组条带化，兼顾大容量、安全性和性能。

2. 分步配置

（1）创建 2 组 RAID 5

#需要重新使用被分配的硬盘或分区可以停止他们的顶层阵列（如 md0、md1 等，根据实际情况替换）

[root@zhangyiwei ~]# mdadm --stop /dev/md1
mdadm: stopped /dev/md1
[root@zhangyiwei ~]# mdadm --stop /dev/md5
mdadm: stopped /dev/md5
[root@zhangyiwei ~]# mdadm --stop /dev/md10
mdadm: stopped /dev/md10
[root@zhangyiwei ~]# lsblk
NAME      MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT****************
sdb         8:16   0   30G  0 disk  
├─sdb1      8:17   0    1G  0 part  
├─sdb2      8:18   0    1G  0 part  
├─sdb3      8:19   0    1G  0 part  
├─sdb4      8:20   0    1G  0 part  
├─sdb5      8:21   0    1G  0 part  
├─sdb6      8:22   0    1G  0 part

第一组（/dev/md501）：使用sdb1、sdb2、sdb3（无热备盘）

[root@zhangyiwei ~]# mdadm -Cv /dev/md501 -l 5 -n 3 /dev/sdb1 /dev/sdb2 /dev/sdb3
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: /dev/sdb1 appears to be part of a raid array:level=raid0 devices=2 ctime=Mon Aug 18 20:33:14 2025
mdadm: /dev/sdb2 appears to be part of a raid array:level=raid0 devices=2 ctime=Mon Aug 18 20:33:14 2025
mdadm: /dev/sdb3 appears to be part of a raid array:level=raid1 devices=2 ctime=Mon Aug 18 20:43:16 2025
mdadm: size set to 1046528K
Continue creating array? y
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md501 started.

第二组（/dev/md502）：使用sdb4、sdb5、sdb6（无热备盘）

[root@zhangyiwei ~]# mdadm -Cv /dev/md502 -l 5 -n 3 /dev/sdb4 /dev/sdb5     /dev/sdb6
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: /dev/sdb4 appears to be part of a raid array:
level=raid1 devices=2 ctime=Mon Aug 18 20:43:16 2025
mdadm: /dev/sdb5 appears to be part of a raid array:level=raid5 devices=3 ctime=Mon Aug 18 20:49:51 2025
mdadm: /dev/sdb6 appears to be part of a raid array:level=raid5 devices=3 ctime=Mon Aug 18 20:49:51 2025
mdadm: size set to 1046528K
Continue creating array? y
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md502 started.

（2）将两组 RAID 5 组成 RAID 0（即 RAID 50）

[root@zhangyiwei ~]# mdadm --assemble /dev/md502 /dev/sdb4 /dev/sdb5 /dev/sdb6
mdadm: /dev/sdb4 is busy - skipping
mdadm: /dev/sdb5 is busy - skipping
mdadm: /dev/sdb6 is busy - skipping
[root@zhangyiwei ~]# mdadm -Cv /dev/md50 -l 0 -n 2 /dev/md501 /dev/md502
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: /dev/md502 appears to be part of a raid array:level=raid0 devices=2 ctime=Mon Aug 18 21:02:02 2025
Continue creating array? y
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md50 started.
[root@zhangyiwei ~]# lsblk
NAME       MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT******************
sdb          8:16   0   30G  0 disk  
├─sdb1       8:17   0    1G  0 part  
│ └─md501    9:501  0    2G  0 raid5 
│   └─md50   9:50   0    4G  0 raid0 
├─sdb2       8:18   0    1G  0 part  
│ └─md501    9:501  0    2G  0 raid5 
│   └─md50   9:50   0    4G  0 raid0 
├─sdb3       8:19   0    1G  0 part  
│ └─md501    9:501  0    2G  0 raid5 
│   └─md50   9:50   0    4G  0 raid0 
├─sdb4       8:20   0    1G  0 part  
│ └─md502    9:502  0    2G  0 raid5 
│   └─md50   9:50   0    4G  0 raid0 
├─sdb5       8:21   0    1G  0 part  
│ └─md502    9:502  0    2G  0 raid5 
│   └─md50   9:50   0    4G  0 raid0 
├─sdb6       8:22   0    1G  0 part  
│ └─md502    9:502  0    2G  0 raid5 
│   └─md50   9:50   0    4G  0 raid0

3. 验证 RAID 50

[root@zhangyiwei ~]# mdadm -D /dev/md50

关键信息：RAID Level: raid0，成员为/dev/md5和/dev/md6（两组 RAID 5）。

4. 格式化与挂载

mkfs.xfs /dev/md50
mkdir /raid50
mount /dev/md50 /raid50
df -Th /raid50

五、RAID 运维常用命令

命令用途	命令示例
创建RAID	`mdadm -Cv /dev/mdX -l 级别 -n 数量磁盘列表`
查看RAID详情	`mdadm -D /dev/mdX`
停止RAID	`mdadm -S /dev/mdX`
标记故障盘	`mdadm -f /dev/mdX 故障磁盘`
移除故障盘	`mdadm -r /dev/mdX 故障磁盘`
添加新盘（替换故障盘）	`mdadm -a /dev/mdX 新磁盘`
清除磁盘RAID信息	`mdadm --zero-superblock 磁盘`