linux 系统中软件raid 配置方法

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linux 系统中软件raid 配置方法

来源: 作者: 时间:2015-12-18 14:17 【

1 什么是RAID,RAID的级别和特点 ;什么是RAID呢?全称是 A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID),在1987年,由加州大学伯克利大学发表的论文而来,其实就是这个标题的缩写就是RAID
1 什么是RAID,RAID的级别和特点 ; 什么是RAID呢?全称是 “A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)”,在1987年,由加州大学伯克利大学发表的论文而来,其实就是这个标题的缩写就是RAID;中译为“磁盘阵列”; RAID就

1 什么是RAID,RAID的级别和特点 ;

什么是RAID呢?全称是 “A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)”,在1987年,由加州大学伯克利大学发表的论文而来,其实就是这个标题的缩写就是RAID;中译为“磁盘阵列”;

RAID就是把几个物理磁盘组合在一起成为一个大的虚拟物理磁盘,主要目的和用途主要有:把若干小容量物理磁盘组成一个大容量虚拟存储设备(以前的物理磁盘的容量都比较小);提高物理存储效率(读、写),或提供冗余以提高数据存储的安全性。

根据应用方向的不同,RAID也分不不同级别 ,有LINEAR、RAID0、RAID1、RAID5、RAID10、RAID4、RAID6、MULTIPATH。常用的有RAID0、RAID1、RAID5、RAID10(其实就是0+1)、LINEAR


1.1 什么是硬件RAID和软RAID;

RAID 还分为硬件RAID 和软件RAID,硬件RAID是通过RAID 卡来实现的,而软件RAID是通过软件来实现的;在企业级应用领域,大部份都是硬件RAID。而软件RAID由于性价比高,大多被中小型企业所采用;

硬件RAID是通过RAID卡把若干同等容量大小的硬盘,根据使用方向的不同,聚合起来成为一个大的虚拟RAID设备(或RAID0,或RAID1,或者RAID5,或RAID10……),如果每个硬盘容量不一致,以最小容量的硬盘为基础;它的成员是整个硬盘;

软RAID是软把若干同等容量大小的硬盘或分区,根据使用方向的不同,聚合起来成为一个大的虚拟RAID设备(或RAID0,或RAID1,或者RAID5,或RAID10……),如果每个硬盘或分区容量不一致,以最小容量的硬盘或分区为基础。软RAID的成员是整个硬盘或分区;

RAID 总的来说还是应用在生产型项目领域中,一般在商用办公或个人娱乐应用并未被大规模采用。应有领域大多要求性价比级的低端器或PC-SERVER;


1.2 RAID 的级别及特点;

RAID 有几种级别,LINEAR,RAID0 (striping), RAID1 (mirroring), RAID4, RAID5, RAID6, RAID10, MULTIPATH, and FAULTY.其中我们常用有RAID0、RAID1、RAID5、RAID10。

下面我们说说常用的RAID0、RAID1、RAID5以及RAID10;


1.21 什么是软RAID0及特点;

RAID0 是把两个或两个以上的容量相同的硬盘或分区,通过RAID控制器(硬RAID是通过RAID卡来实现的,软RAID 是通过软件来实现的),结合为一个在容量上是RAID0下成员的容量的总和,在写入时,要向每个硬盘或分区同时写入数据。

在硬RAID中,RAID0的成员是以整个硬盘为单位的,把两个硬盘或两个以上的硬盘通过RAID卡绑定成为一个虚拟的磁盘设备,而每个硬盘就是RAID0的成员;

在软RAID0中,RAID0的成员是整个硬盘或分区,容量是加入RAID0的所有成员容量的总和。在RAID0中每个成员的容量都是相同一致的。比如我们把 /dev/sdb 、/dev/sdc、/dev/sdd 三个容量大小为80G的硬盘做成RAID0,这时RAID0设备的容量就是三个硬盘的总和 80x3=240G。当然我们也可以,在写入数据时,要向每个硬盘同时写入数据,是以条块的形式写入。比如我们存一份数据linuxsir.tar.gz 到RAID0的设备中,这份数据是分拆成若干份被分散的写入到RAID0中的每个成员中。只有RAID0中的每个成员正常运行,并且RAID0也正常运行的情况下,这份数据才是完整的。RAID0中任何一个成员(硬盘分区)有有问题时,RAID0便不能运行,同时数据也不是完整的;

RAID0 在读写速度上是比较快的,是普通不做RAID的两倍左右(注:实际速度和机器的硬件配置有关),所以RAID0常被用于对存储效率要求较高,但对数据安全性要求不高的应用方案中;

安全性:RAID0中有任何一个成员出现故障,整个RAID0就不能被激活。数据不能保障;


1.22 什么是软RAID1及特点;

RAID1就是把若干相同容量的硬盘或分区,成员与成员之间是镜像关系。在容量上,RAID1设备是单个成员的容量。比如两个80G的硬盘做成RAID1,这个RAID1的设备容量仍是80G。比如我们写入一个份数据linuxsir.tar.bz2 到RAID1设备时,其实是向RAID的每个成员都写了一份。比如RAID1设备下有两个成员/dev/sdb和/dev/sdc ,我们写入linuxsir.tar.bz2 到RAID1时,/dev/sdb和/dev/sdc都有一份完整的linuxsir.tar.bz2。 所以RAID1是冗余的阵列,一般被用于安全性要求比较高的应用中。

因为RAID1在由于镜像冗余,所以磁盘利用效率并不高,或者说是“浪费”。这种方案相对来说性价比并不高,一般很少应用。数据读写效率要比RAID0慢。

安全性:RAID1 中只要有一个成员是健康的,RAID1完全可以激活,而且数据绝对是完整安全的。如果所有的成员有故障,RAID1也就报废了。哈哈,这不是废话吗?


1.23 什么是软RAID5及特点;

软RAID5也是冗余安全的,RAID5是把至少三个硬盘或分区通过软件虚拟成为一个大的存储设备。在容量上是(n-1)x单个硬盘(分区)容量 ,比如我们用三块80G硬盘做成RAID5,容量就是两块容量的和160G。在写入上,数据被分拆成若干份,分别向RAID5的每个成员下写入。比如把linuxsir.tar.bz2写入RAID5时, 要先把linuxsir.tar.bz2分拆成若干份,分别写入RAID5成员中。因为涉及到冗余,所以数据在读入速度上并不是很快,没办法和RAID0相比,但RAID5的写入数据速度没有RAID1和RAID0快,也没有不做RAID的磁盘写入速度要快;

因为RAID5在容量损失比较小,有冗余安全保障,另外写入速度比较快,从整体上来看,性价比比较高,所以被大范围内采用;

安全性:当RAID5中的成员中有一个发生故障时,RAID5一样能启动和正常运行,只要n-1(注n>3)块硬盘或分区的不出故障,RAID5上的数据就是安全,对于一个文件存到RAID5设备中,只有成员是n-1(注n>3)无故障时,这份文件才是完整的。 比如RAID5有四个硬盘(或分区)做的,当一个硬盘或分区挂掉了,并不影响整个RAID5上数据的完整性和安全性。


1.24 什么是软RAID10及特点;

软RAID10也是冗余安全阵列,是RAID0+1的集成,RAID10是把至少四个硬盘或分区通过软件虚拟成为一个大的存储设备。在容量是:n/2x单个硬盘(分区)容量 ,比如我们用四块80G硬盘做成RAID5,容量就是两块容量的和4/2x80=160G。做RAID10所需要的硬盘或分区个数是偶数的。

RAID10,有RAID1的镜像特点,还有RAID0的速度。可以这么理解RAID10,比如有四个硬盘做成的RAID10,过程是先把每两个硬盘做成RAID1,然后再两个RAID1的基础上再做成RAID0。从理论上来说,RAID10应该继承RAID0的速度和RAID1的冗余安全。但经过我在软RAID0、RAID1、RAID5、RAID10的测试过程中发现RAID10的写入速度是最慢的,测试是用超过1G的大文件几盘复制。结果发现速度由高低的顺序是:RAID0> 不做RAID>RAID1>RAID5>RAID10


2 在Linux中,软RAID的创建和管理;

在Linux中,软RAID是通mdadm来创建和管理的,mdadm 是一个专用创建和管理RAID的软件,在Linux中,大多发行版本已经默认,mdadm能创建任何级别的软RAID;

在本节中,RAID创建并不是目的,我们还要查看学会RAID的状态,启动、停止RAID。还要学会使用RAID。所以RAID的使用应该包括创建、管理和使用。 RAID的使用就是在RAID设备上创建文件,然后供存储应用;

流程是:

[RAID创建]->[RAID管理]->[RAID的使用]
|
[RAID的维护]


2.1 RAID的创建;

创建RAID有两个 ,

第一种 :用mdadm 通过-C或--create 参数来创建RAID。这种 ,是把RAID信息写到每个RAID成员的 superblocks(超级块)中,在每个RAID成员的超级块中,都会记录RAID的级别、成员、RAID的UUID等…… 这种把RAID的信息记录在各个成员的 superblocks(超级块)中。这种对于重装或发生灾难来来说,有利于现有RAID的恢复;这种是最常用的;

第二种:用mdadm 通过-B或--build 参数来创建RAID。这种并不把RAID的信息写入RAID成员的 superblocks(超级块中),所以我们无法通过查看RAID成员信息来获得RAID的级别,以及RAID的成员等;这种对于重装或发生灾难来来说,不利于现有RAID的恢复;如果你想用第二种来创建RAID,可以在下面的语法中,把-C或--create 换成 -B或--build 。


语法:创建把RAID信息写入RAID每个成员的superblocks(超级块)中;
mdadm -C -v /dev/mdX -lY -nZ RAID成员

mdadm --create --verbose /dev/mdX --level=Y --RAID-devices=Z RAID成员

注:

-C 是--create 的缩写,表示创建的意思;这种是创建把RAID信息写入每个RAID成员superblocks(超级块)的。这是最常用的。
-v 和--verbose, 显示创建过程中详细的事件;

如果把-C或--create 换成-B或--build,就是创建RAID的另一种,不把RAID信息写入RAID成员的superblocks(超级块)中,如果您试用,请自己尝试;

RAID设备: /dev/mdX,RAID设备在Linux中,大多是/dev/md0,/dev/md1…… 第一个设备从/dev/md0开始。 比如你已经有RAID0设备是/dev/md0,你再想做一个RAID5,那就是/dev/md1,以此类推;

RAID级别 : 用-lY或--level=Y表示,Y是RAID的级别。RAID的级别有RAID0就用0表示,RAID1就用1表示,RAID5就用RAID5表示,RAID10就用10表示。RAID的级别是根据自己的使用方向和现有磁盘和分区个数来定位。如果你就想高速读写、大容量,对数据安全性要求不高,那就用RAID0,如果对数据要求较高,可以用RAID1或RAID5,再者就是RAID10。比如-l0或--level=0表示RAID0,-l5或--level=5表示RAID5, -l1或--level=1表示RAID1,-l10或--level=10表示RAID10;

-nZ或--RAID-devices=Z 表示RAID成员的个数,比如我们把三个硬盘分分区做成一个RAID,那就是3个设备。就要写成这样 -n3或 --RAID-devices=3;值得注意的是RAID0和RAID1至少需要两个,RAID5至少需要三个设备,RAID10至少四个设备;

RAID成员:也就是RAID的组成设备,要一个一个的列出来,每个设备后要用空格来隔开;比如我们把/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd三个硬盘做成RAID0,在RAID设备这块,我们要写成 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd ; 软件RAID的成员还可以是分区,比如 /dev/sdb1、/dev/sdc1 ……

举例一:我们要做一个RAID0,成员是 /dev/sdb、/dev/sdc 两个硬盘设备。 我们要运行如下命令;

mdadm -C --verbose /dev/md0 -l0 -n2 /dev/sdb /dev/sdc

mdadm -C --verbose /dev/md0 --level=0 --RAID-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc

如果我们想把/dev/sdb1 、/dev/sdc1和/dev/sdd1三个分区做成RAID0呢?

mdadm -C -v /dev/md0 -l0 -n3 /dev/sd[bcd]1

mdadm -C --verbose /dev/md0 --level=0 --RAID-devices=3 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1

举例二:我们要做一个RAID5 ,成员是/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd 三个设备,我们要运行如下命令;

mdadm -C -v /dev/md0 -l5 -n3 /dev/sd[bcd]

mdadm -C --verbose /dev/md0 --level=5 --RAID-devices=3 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd

如果我们想把/dev/sdb1 、/dev/sdc1和/dev/sdd1三个分区做成RAID5呢?

mdadm -C -v /dev/md0 -l5 -n3 /dev/sd[bcd]1

mdadm -C --verbose /dev/md0 --level=5 --RAID-devices=3 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1

创建完成后,RAID也就立即启动了。我们会发现有类似如下一行的提示信息:

mdadm: array /dev/md0 started.

我们要可以通过下面的命令来查看RAID的信息;

mdadm -Ds /dev/md0
mdadm -D /dev/md0


2.2 RAID管理工具;

RAID的管理包括创建、启动、状态查看等一系列工具;我们只说常用的使用;


2.21 RAID的启动;

RAID的启动有两种,一种是指定RAID设备和RAID成员的办法来启动RAID,另一种办法是通过加载RAID默认的配置文件来启动。


第一种:不通过读取mdadm.conf来启动RAID;适用情况是你没有配置 /etc/mdadm.conf 文件;

语法:
mdadm -A RAID设备 RAID成员

注:

-A 同 --assemble ,意思是激活一个已经存在的RAID;
RAID设备 ,就是/dev/md0 或/dev/md1 …… 根据你所创建的RAID设备为准;
RAID成员,就是你要启动的RAID,其下属设备有哪些,要一个一个的列出来,中间以空格分开;

举例:比如我要启动一个RAID,设备是/dev/md0,其下有成员是 /dev/sdb和/dev/sdc;所以我要用下面的办法;

[[email protected]:~] mdadm -A /dev/md0 /dev/sdb /dev/sdc

注: 这种情况,是没有配置RAID的配置文件/etc/mdadm.conf 时,所使用的启动;如果您已经配置好了/etc/mdadm.conf文件,就可以用 mdadm -As 来启动;


第二种:利用配置好的/etc/mdadm.conf 来启动RAID;

mdadm -A RAID设备

mdadm -As

注: 这种启动的前提是要配置 /etc/mdadm.conf文件,要把您中所有的RAID,都写入这个文件,然后就可以简单的用这个命令来启动了;

-A 同 --assemble ,意思是激活一个已经存在的RAID;
RAID设备 ,就是/dev/md0 或/dev/md1 …… 根据你所创建的RAID设备为准;


举例:

[[email protected]:~] mdadm -A /dev/md0
[[email protected]:~] mdadm -As

注: 比如我配置好/etc/mdadm.conf 后,启动RAID设备/dev/md0,就用上面的办法。具体mdadm.conf的写法,请参见 RAID的配置文件一节;


2.22 RAID管理工具一些常用参数说明;

mdadm 参数 [RAID设备] [RAID成员]

-A 或 --assemble 激活一个RAID;
-S 和--stop 停止正在运行的设备;
-s 或 --scan 扫描RAID设备;
-D 或 --detail 查看RAID的详细信息;
--examine 查看RAID成员的详细信息;

注:其中[]中的选项是可选的。

举例:

[[email protected]:~]# mdadm -As
[[email protected]:~]# mdadm -Ss
[[email protected]:~]# mdadm -Ds
[[email protected]:~]# mdadm --examine /dev/sdb

注:上面的些标例, 都是在配置好/etc/mdadm.conf 的情况下,运行的,如果您没配置好mdadm.conf文件,请指定RAID设备及其成员;其中,--As 是搜索/etc/mdadm.conf ,然后根据 mdadm.conf 配置好的RAID信息来启动RAID。 -Ss 是搜索正在运行的RAID,然后停止。-Ds 搜索RAID,查看RAID信息; --examine /dev/sdb 是查看其中一块硬盘的RAID信息,这个很有用。比如你忘记了RAID的成员和UUID,想恢复现有的RAID,就要用这个来查看,然后重新让RAID启动起来。

比如有一个RAID,但在/etc/mdadm.conf 中没有相应的记录RAID信息。我不知道这个RAID是哪个类型的,是RAID0,还是RAID1,还是RAID5??到底机器中有几个RAID?如果您是一个新接手的管理员,应该想知道这些信息。那就一个一个硬盘,一个一个的分区查看过去。从中找出中所有的RAID。然后一个一个的恢复。这时就要用到 --examine这个参数了;

[[email protected]:~]# fdisk -l

[[email protected]:~]# # mdadm --examine /dev/sdb
/dev/sdb:
Magic : a92b4efc
Version : 00.90.00
UUID : 35e1a3e6:ed59c368:e5bc9166:5004fe52
Creation Time : Wed Aug 1 07:11:43 2007
RAID Level : RAID0
Used Dev Size : 0
RAID Devices : 2
Total Devices : 2
Preferred Minor : 0

Update Time : Thu Aug 2 07:43:30 2007
State : active
Active Devices : 2
Working Devices : 2
Failed Devices : 0
Spare Devices : 0
Checksum : 8f8a235e - correct
Events : 0.29

Chunk Size : 64K

Number Major Minor RAIDDevice State
this 0 8 16 0 active sync /dev/sdb

0 0 8 16 0 active sync /dev/sdb
1 1 8 32 1 active sync /dev/sdc

注:

首先:我们用fdisk -l 查看一下机器中所有硬盘和分区,如果不能完全列出,请指定具体硬盘。
其次:我们查看一下某个硬盘或分区上是否有RAID信息,比如我查看的是/dev/sdb ,结果显示出,/dev/sdb是RAID0设备的一个成员,/dev/sdb和/dev/sdc 共同组成的RAID0;

得到这些信息有何用呢?我们就可以激活RAID,或重写/etc/mdadm.conf ,让RAID重新运行起来。在此过程中, 千万不要用-C或--create 参数来重新创建RAID,否则你以前存在的RAID就被破坏,里面的数据当然也会一无所有!!!切记。在一个有数据的RAID中,不能随便用-C 参数。如果用了-C或--create 就是创建一个新的RAID设备!

 

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