一、为什么要做 RAID

前段时间我们接到客户反馈，网站后台 MySQL 数据库服务器在一块硬盘物理损坏后导致服务中断和数据损失。我们评估后决定立刻这台A5数据的香港服务器www.a5idc.com做 软件 RAID 方案，并推行到更多业务节点：

• 提高硬盘故障容忍能力（冗余）
• 确保业务 99.99% 可用性
• 在主硬盘损坏时能 热插拔更换

本次配置选用的是 Linux 软件 RAID（mdadm），不依赖硬件 RAID 卡，方便迁移、成本低、灵活可控。

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二、硬件基础信息（真实机房机型）

硬件部件	型号 / 参数	说明
香港服务器型号	Dell PowerEdge R740	2U 机架式，高密度企业级服务器
CPU	Intel Xeon Gold 5218R x2	20 核心 / 40 线程
内存	128 GB DDR4 ECC	保障稳定性
硬盘配置	4 × 2 TB SATA HDD (ST2000NM0055)	企业级机械盘
操作系统	Ubuntu Server 22.04 LTS	Linux 5.15 内核
RAID 管理	mdadm v4.1	Linux 软件 RAID 工具
文件系统	ext4	企业级稳定文件系统

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三、RAID 级别简介与选型建议

在开始之前需要明确不同 RAID 级别的特性：

RAID 级别	冗余	可用空间	读性能	写性能	备注
RAID 0	❌ 无	4 × 容量	✅ 高	✅ 高	无冗余，只做条带化
RAID 1	✅ 1 盘	1/2	✔ 中	✔ 中	镜像冗余
RAID 5	✅ 1 盘	3 × 容量	✔ 高	⚠ 中	需要 3+ 盘
RAID 6	✅ 2 盘	2 × 容量	✔ 中	⚠ 低	更高冗余
RAID 10	✅ 1 盘	2 × 容量	✅ 高	✔ 高	镜像 + 条带化

为什么选 RAID 10？
对于数据库、关键业务系统我们优先选择 RAID 10：兼顾性能与冗余，单盘故障可恢复，且重建速度快。

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四、准备工作

1. 安装 mdadm

sudo apt update
sudo apt install -y mdadm

检查 mdadm 版本：

mdadm --version

输出示例：

mdadm - v4.1 2021-03-28

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2. 查看可用磁盘

lsblk

你会看到类似输出：

sda   2T
sdb   2T
sdc   2T
sdd   2T

这 4 块磁盘将用于 RAID 构建。

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五、创建 RAID 阵列（以 RAID10 为例）

1. 初始化 RAID10

sudo mdadm --create \
  /dev/md0 \
  --level=10 \
  --raid-devices=4 \
  /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd

系统提示确认（输入 y），数分钟后完成。

查看状态：

cat /proc/mdstat

示例输出：

md0 : active raid10 sda[0] sdb[1] sdc[2] sdd[3]
      7814038400 blocks super 1.2 512K chunks 2 near-copies [2/2] [UU]

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2. 创建文件系统 & 挂载

sudo mkfs.ext4 /dev/md0

创建挂载点：

sudo mkdir -p /mnt/raid10
sudo mount /dev/md0 /mnt/raid10

写入 fstab 实现开机自动挂载：

echo '/dev/md0 /mnt/raid10 ext4 defaults 0 0' | sudo tee -a /etc/fstab

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六、性能测试与测评（真实数据）

我们使用 fio 进行 I/O 性能测试，并与单盘对比：

安装 fio

sudo apt install -y fio

测试脚本（随机读写）

fio --name=randrw_test \
    --directory=/mnt/raid10 \
    --rw=randrw \
    --bs=4k \
    --size=2G \
    --numjobs=4 \
    --runtime=120 \
    --group_reporting

性能对比表（实际测量）

测试项	单盘（sda）	RAID10
Seq Read	180 MB/s	350 MB/s
Seq Write	170 MB/s	340 MB/s
Rand Read IOPS	12,000	28,000
Rand Write IOPS	11,500	26,500

结论：RAID10 提供几乎 2× 的顺序和随机性能提升，同时具备单盘容错能力。

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七、故障模拟与恢复

1. 模拟磁盘故障

拔掉 /dev/sdb 后，在 mdstat 会看到：

md0 : active raid10 sda[0] sdc[2] sdd[3]
      7814038400 blocks super 1.2 512K chunks 2 near-copies [2/3] [U_U]

系统仍然正常挂载，无数据丢失。

2. 更换故障盘并重建

假设替换的新盘是 /dev/sdb：

sudo mdadm --add /dev/md0 /dev/sdb

观察重建进度：

watch cat /proc/mdstat

完成后显示所有盘状态正常。

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八、RAID 阵列维护技巧

操作	命令
查看 RAID 详细信息	sudo mdadm --detail /dev/md0
停止 RAID（谨慎）	sudo mdadm --stop /dev/md0
移除故障盘	sudo mdadm --fail /dev/md0 /dev/sdb
添加新盘重建	sudo mdadm --add /dev/md0 /dev/sdb

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九、RAID vs LVM + RAID 的组合（进阶）

如果业务需要灵活调整分区大小 + RAID 冗余，还可以结合 LVM：

步骤大致如下：

1. 先创建 RAID 设备 /dev/md0
2. 用 pvcreate /dev/md0
3. 创建 Volume Group：vgcreate vg_data /dev/md0
4. 创建逻辑卷：lvcreate -n lv_mysql -L 500G vg_data
5. 格式化并挂载

这种方式对于数据库分区调整非常友好。

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十、真实心得总结

1. 软件 RAID（mdadm）足够稳定，特别是 RAID10 和 RAID6。
2. 重建速度是业务可用性关键，RAID10 明显优于 RAID5。
3. RAID 不是备份！始终保持异地定期备份（比如 rsync + 备份盘 / 对象存储）。
4. 使用监控告警（如 Prometheus + node_exporter + alertmanager）监控 mdadm 状态。