linux系统raid0测试实验

Posted 2022-11-17 HeroKern

        本篇文章介绍嵌入式平台linux系统中raid0如何使用，并了解raid0磁盘阵列的工作原理，在后面文章中介绍pcie+switch存储方案raid0阵列的实现。在linux系统中raid0配置使用的mdadm命令，在嵌入式平台中，mdadm命令一般默认是没有的，需要手动安装mdadm命令。本次编写块设备驱动用两片内存模拟磁盘做raid0，在块设备中提供读写内存接口，打印内存接口，方便跟踪mdadm命令工作原理。

安装mdadm命令

1. 下载mdadm.tar.gz
2. tar –xzvf mdadm.tar.gz
3. make  CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- 这里指定自己平台的编译器，如果编译中报错，修改Makefile,去掉CWFLAGS中的-Werror，再次编译就可以通过。
4. 将当前目录的mdadm命令拷贝到嵌入式平台中

块设备驱动程序编写是比较简单的，这里我仅贴代码，就不讲解具体的代码。

驱动初始化函数，提供了块设备驱动初始化和注册，分配了一块4MB大小的内存，用于模拟磁盘，具体代码如下所示。

      驱动初始化函数中提供了file_operations接口和request_queue块设备请求队列, request_queue用于文件系统与磁盘之间的数据交互，交互最小单元为一个bio结构，最常见的一次数据交互大小为4KB，请求队列函数如下所示。

•         块设备请求队列函数中，添加了打印信息，方便查看本次bio请求读写的扇区位置和扇区的个数，通过判断bio结构的读写实现bio缓存到内存的拷贝或内存到bio缓存的拷贝，ramblock_buf这个就是用内存模拟的磁盘，大小为4MB，在file_operations结构的read函数中，程序会读取这个内存的数据，方便跟踪两块磁盘中数据的分布，file_operations结构代码如下所示。

        在read函数中，将拷贝ramblock_buf这块内存的数据到应用程序，拷贝多大通过上位机调用read函数是传入参数。应用程序将读两个驱动程序的内存数据，同时创建递增数文件，递增数文件方便对比两片内存的关联性。

递增数文件创建函数如下所示。

        应用程序主程序会读取内存数据，并且将数据写入到data0或者data1文件中，具体代码如下所示。

        代码准备工作已经完成，开始上板实测效果，需要先配置内核支持raid0,具体配置如下。

        在开发板中手动加载驱动程序，同时执行mdadm命令，本次chunk大小为64KB，具体操作如下所示。

        mdadm --query /dev/md0和./mdadm --detail /dev/md0命令用于查询raid0设备信息，通过查询设备信息可以确定raid0制作完成，下面开始格式化文件系统，挂载文件系统，拷贝递增数据到挂载目录，并且执行应用程序，将读取的两个内存数据分别通过tftp命令拷贝到windos。

        通过compare比较data0和data1文件，发现生成的数据文件规律为一边拷贝64k的数据，这也正是raid0的基本原理，比较数据如下所示。

        左右红框的内的数据，上下一行的差值都是0x4000=16KB，但是数据时32字节对齐的，所以数据的总数为16Kb*4=64KB，跟mdadm创建时指定的chunk参数一致，左右红框中，右边的结尾刚好是左边红框的开始，这也说明数据时左右以64KB大小在切换。本篇文章讲解了linux系统中raid0的使用方法，也给出了详细测试说明，后面文章分析pcie-switch价格raid0阵列方案设计。

所有命令如下：

insmod ram_drv0.ko insmod ram_drv1.ko ./mdadm -Cv /dev/md0 --chunk=64 -l0 -n2 /dev/ramblock0 /dev/ramblock1 ./mdadm --query /dev/md0 ./mdadm --detail /dev/md0 mkfs.ext4 /dev/md0 mount /dev/md0 /tmp/ cp increase.data /tmp/ ./test_raid0 0 0 8192 tftp -p -l data0 10.10.10.66 ./test_raid0 1 0 8192 tftp -p -l data1 10.10.10.66