RAID简介与软RAID实现
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了RAID简介与软RAID实现相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
写在前面：
博客书写牢记5W1H法则：What，Why，When，Where，Who，How。
本篇主要内容：
● RAID简介及各RAID级别特点
● 软RAID的创建使用
RAID简介
最早时候RAID为Redundant Arrays of Inexpensive Disks，即廉价磁盘冗余阵列；后将Inexpensive替换为Independent，即独立磁盘冗余阵列。
优势：
(1)易于灵活的进行容量扩展
(2)“虚拟化”使可管理性极大的增强
(3)“磁盘分块”技术带来性能提高
(4)通过冗余、热备、热换提高可靠性
磁盘冗余：
(1)镜像冗余使用磁盘镜像技术；
(2)磁盘镜像是一个简单的设备虚拟化技术，每个I/O操作都会在两个磁盘上执行；
(3)磁盘冗余可提高磁盘的读性能
校验冗余：
(1)根据冗余算法计算阵列中成员磁盘上数据校验信息，将校验信息保存在其他的磁盘资源上；
(2)保证磁盘可靠性；
(3)和镜像冗余比较，校验冗余的开销更小
异或算法(XOR)；
相同为假，不同为真
特点：
提高IO能力
磁盘并行读写
提高耐用性
磁盘冗余来实现
级别：多块磁盘组织在一起的工作方式不尽相同
RAID的实现方式：
(1)外接式磁盘阵列：通过扩展卡提供适配能力
(2)内接式RAID：主板集成RAID控制器
(3)Software RAID：消耗主机资源，IO大时严重影响主机性能。
RAID级别：
组成RAID阵列的不同方式，不同RAID级别：
不同的存储性能；
不同的数据可靠性；
不同的存储成本
RAID 0：条带式数据分布在各个磁盘上，strip
RAID 1：以镜像为冗余方式，mirror
RAID 3：数据块划分为更小的块并行传输到各个成员磁盘，计算的XOR校验放到专用校验磁盘上
RAID 5：独立存取，校验信息均匀分散到阵列的各个磁盘上
RAID 10：先镜像，再整体条带
RAID 50：先RAID5，再整体条带
补充：JBOD(Just a Bunch Of Disks)可实现多块磁盘合并为一个大的连续空间。
| RAID级别 | RAID 0 | RAID 1 | RAID 3 | RAID 5 | RAID 10 | |
| 别名 | 条带 | 镜像 | 专用奇偶位条带 | 分布奇偶位条带 | 镜像阵列条带 | |
| 容错性 | 无 | 有 | 有 | 有 | 有 | |
| 冗余类型 | 无 | 镜像 | 奇偶校验 | 奇偶校验 | 镜像 | |
| 备盘 | 无 | 有 | 有 | 有 | 有 | |
| 读性能 | 高 | 较单盘略高 | 高 | 高 | 中 | |
| 随机写性能 | 高 | 低，叫单盘差不多 | 最低，比单盘还低 | 低 | 中 | |
| 连续写 | 高 | 低 | 低 | 低 | 中 | |
| 磁盘数 | 2+ | 2N,N>=1 | 3+ | 3+ | 2N,N>=2 | |
| 可用容量 | 全部N | 50% | N-1 | N-1 | 50% | |
软RAID实现：
mdadm(MD adm)
manage MD devices aka Linux Software RAID
mdadm [mode] <raiddevice> [options] <component-devices>
-C, --create：创建模式
-n #: 使用#个活动块设备来创建此RAID；
-l #：指明要创建的RAID的级别；
-a {yes|no}：自动创建目标RAID设备的设备文件；
-c CHUNK_SIZE: 指明块大小；4K整数倍
-x #: 指明空闲盘(替补盘)的个数；
-D：显示raid的详细信息；
mdadm -D /dev/md#
-A, --assemble：装配
-F, --follow, --monitor：监控
-S, --stop：停用MD设备，释放所有磁盘
mdadm -S /dev/md#
管理模式
-f, --force：标记指定磁盘为坏
-a, --add：添加磁盘
-r, --remove：移除磁盘
<raiddevice>: /dev/md#
<component-devices>: 任意块设备或分区
观察MD状态：
cat /proc/mdstat
watch
-n #：刷新间隔，单位为秒
watch -n# `COMMAND`
实例：
#创建5个100M大小的磁盘分区，修改分区类型为fd(Linux raid auto)
[[email protected] ~]# fdisk /dev/sda ...省略步骤...记得修改分区类型为fd [[email protected] ~]# partx -a /dev/sda [[email protected] ~]# fdisk -l /dev/sda ...省略部分输出...看重点 /dev/sda5 8513 8526 112423+ fd Linux raid autodetect /dev/sda6 8527 8540 112423+ fd Linux raid autodetect /dev/sda7 8541 8554 112423+ fd Linux raid autodetect /dev/sda8 8555 8568 112423+ fd Linux raid autodetect /dev/sda9 8569 8582 112423+ fd Linux raid autodetect
#创建MD设备/dev/md0，其中4块活动设备，RAID级别为5，自动创建，tunck大小为1M，1块备用盘，使用/dev/sda5-9 5块盘分区
[[email protected] ~]# mdadm -C /dev/md0 -n 4 -l 5 -a yes -c 1M -x 1 /dev/sda{5,6,7,8,9} mdadm: /dev/sda5 appears to contain an ext2fs file system size=5253220K mtime=Tue Mar 15 13:50:48 2016 Continue creating array? y mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata mdadm: array /dev/md0 started. [[email protected] ~]# mdadm -D /dev/md0 /dev/md0: Version : 1.2 Creation Time : Tue Mar 15 19:19:04 2016 Raid Level : raid5 Array Size : 328704 (321.05 MiB 336.59 MB) Used Dev Size : 109568 (107.02 MiB 112.20 MB) Raid Devices : 4 Total Devices : 5 Persistence : Superblock is persistent Update Time : Tue Mar 15 19:19:15 2016 State : clean Active Devices : 4 Working Devices : 5 Failed Devices : 0 Spare Devices : 1 Layout : left-symmetric Chunk Size : 1024K Name : localhost.localdomain:0 (local to host localhost.localdomain) UUID : b477152a:6867fa49:d72e3b5c:efbe2709 Events : 18 Number Major Minor RaidDevice State 0 8 5 0 active sync /dev/sda5 1 8 6 1 active sync /dev/sda6 2 8 7 2 active sync /dev/sda7 5 8 8 3 active sync /dev/sda8 4 8 9 - spare /dev/sda9
#格式化并挂载使用，存入文件
[[email protected] ~]# mkfs.ext4 /dev/md0 ...省略输出... [[email protected] ~]# mkdir /mnt/md0 [[email protected] ~]# mount /dev/md0 /mnt/md0 [[email protected] ~]# cd /mnt/md0 [[email protected] md0]# dd if=/dev/zero of=datafile bs=1M count=100 100+0 records in 100+0 records out 104857600 bytes (105 MB) copied, 0.287878 s, 364 MB/s [[email protected] md0]# ls -l total 102413 -rw-r--r-- 1 root root 104857600 Mar 15 19:26 datafile drwx------ 2 root root 12288 Mar 15 19:20 lost+found
#查看可用空间：(4-1)*100M=300M
[[email protected] md0]# df -h /dev/md0 Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/md0 303M 103M 185M 36% /mnt/md0
#制坏其中一块活动设备，备用设备立即启用。查看数据无损失
[[email protected] md0]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sda8 mdadm: set /dev/sda8 faulty in /dev/md0 [[email protected] md0]# mdadm -D /dev/md0 ...省略部分输出... State : clean Active Devices : 4 Working Devices : 4 Failed Devices : 1 Spare Devices : 0 ...省略部分输出... Number Major Minor RaidDevice State 0 8 5 0 active sync /dev/sda5 1 8 6 1 active sync /dev/sda6 2 8 7 2 active sync /dev/sda7 4 8 9 3 active sync /dev/sda9 5 8 8 - faulty /dev/sda8 [[email protected] md0]# ls -lh total 101M -rw-r--r-- 1 root root 100M Mar 15 19:26 datafile drwx------ 2 root root 12K Mar 15 19:20 lost+found
#继续制坏
[[email protected] md0]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sda9 mdadm: set /dev/sda9 faulty in /dev/md0 [[email protected] md0]# mdadm -D /dev/md0 ...省略部分输出...状态变成了clean,degraded State : clean, degraded Active Devices : 3 Working Devices : 3 Failed Devices : 2 Spare Devices : 0 ...省略部分输出... Number Major Minor RaidDevice State 0 8 5 0 active sync /dev/sda5 1 8 6 1 active sync /dev/sda6 2 8 7 2 active sync /dev/sda7 6 0 0 6 removed 4 8 9 - faulty /dev/sda9 5 8 8 - faulty /dev/sda8
#移除制坏的设备
[[email protected] md0]# mdadm /dev/md0 -r /dev/sda9 mdadm: hot removed /dev/sda9 from /dev/md0 [[email protected] md0]# mdadm /dev/md0 -r /dev/sda8 mdadm: hot removed /dev/sda8 from /dev/md0 [[email protected] md0]# mdadm -D /dev/md0 ...省略部分输出... State : clean, degraded Active Devices : 3 Working Devices : 3 Failed Devices : 0 Spare Devices : 0 ...省略部分输出... Number Major Minor RaidDevice State 0 8 5 0 active sync /dev/sda5 1 8 6 1 active sync /dev/sda6 2 8 7 2 active sync /dev/sda7 6 0 0 6 removed
#做数据改动
[[email protected] md0]# dd if=/dev/zero of=datafile2 bs=1M count=80 80+0 records in 80+0 records out 83886080 bytes (84 MB) copied, 0.1969 s, 426 MB/s [[email protected] md0]# ls -lh total 181M -rw-r--r-- 1 root root 100M Mar 15 19:26 datafile -rw-r--r-- 1 root root 80M Mar 15 19:41 datafile2 drwx------ 2 root root 12K Mar 15 19:20 lost+found
#模拟添加新硬盘，查看同步状态
[[email protected] md0]# mdadm /dev/md0 -a /dev/sda9 mdadm: added /dev/sda9 [[email protected] md0]# mdadm /dev/md0 -a /dev/sda8 mdadm: added /dev/sda8 [[email protected] md0]# mdadm -D /dev/md0 ...省略部分输出...状态变成了clean, degraded, recovering State : clean, degraded, recovering Active Devices : 3 Working Devices : 5 Failed Devices : 0 Spare Devices : 2 ...省略部分输出... Rebuild Status : 72% complete ...省略部分输出... Number Major Minor RaidDevice State 0 8 5 0 active sync /dev/sda5 1 8 6 1 active sync /dev/sda6 2 8 7 2 active sync /dev/sda7 4 8 9 3 spare rebuilding /dev/sda9 5 8 8 - spare /dev/sda8
#稍后片刻，同步数据完成
[[email protected] md0]# mdadm -D /dev/md0 ...省略部分输出... State : clean Active Devices : 4 Working Devices : 5 Failed Devices : 0 Spare Devices : 1 ...省略部分输出... Number Major Minor RaidDevice State 0 8 5 0 active sync /dev/sda5 1 8 6 1 active sync /dev/sda6 2 8 7 2 active sync /dev/sda7 4 8 9 3 active sync /dev/sda9 5 8 8 - spare /dev/sda8
#实验完成，打扫战场。/dev/md0会自动消失的
[[email protected] ~]# umount /dev/md0 [[email protected] ~]# mdadm -S /dev/md0 mdadm: stopped /dev/md0
#如果后悔了，现在还能装载回来
[[email protected] ~]# mdadm -A /dev/md0 /dev/sda{5..9} mdadm: /dev/md0 has been started with 4 drives and 1 spare. [[email protected] ~]# mount /dev/md0 /mnt/md0 [[email protected] ~]# ls /mnt/md0 datafile datafile2 lost+found
本文出自 “FredDream” 博客，请务必保留此出处http://1036416056.blog.51cto.com/5943987/1751490
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