+++++++.RAID各級别的特性和使用

RAID來源

RAID功用

RAID的實作：硬體、軟體

RAID的級别

在CentOS 6上軟體實作RAID

一、RAID來源

1、防止重要資料因磁盤損壞而丢失,人為損壞不能恢複。RAID不能取代備份

2、IO能力有限

3、對廉價且高IO能力的硬體裝置的需求

Berkerly在A case for Redundent Arrays of Inexpensive Disks 論文中說明了RAID。将多個IDE接口的磁盤按照特定的結構組織在一起，提高IO，提高耐用性。

控制器：硬碟跟主機闆互動，通過主機闆上接的控制器和硬碟上的控制器，基于某種協定或工業标準，有相同的頻率，電壓....，才能實作通信。

多塊不同的硬碟有不同控制器，都要與主機通信，是以隻需要一個中間層，能将所有硬碟控制器的協定統一成一個協定，進而與主機闆互動。主機闆通過此控制器就能完成與每個硬碟互動。

生産出這樣一個控制器的價格相當的不廉價。後來改名為 Redundant Arrays of Indepent Disks 獨立備援磁盤陣列

二、RAID功用

将多個硬碟按照特定的格式組織起來，當一塊硬碟使用

提升IO能力

提升耐用性

三、RAID的實作

1、硬體實作

1）主機闆內建控制器

特殊線纜直接連接配接主機闆的擴充卡

2）主機闆不內建控制器

特殊線纜連接配接适配卡

3) RAID提升IO能力有限

某些廠商給RAID裝置提供了CPU，RAM(RAID的專用記憶體),IO，是一個獨立的裝置。資料來時,直接存入記憶體中，并告知主機闆，存儲好了，性能多好。

如果斷電了，記憶體中資料，豈不跟跟異步IO一樣？承諾給别人的事情，你沒有做到。這個人的形象、能力、開鍋......

為了解決這個問題，為RAID提供外部電源，目的：在系統斷電後，保證讓記憶體中的資料同步到

磁盤中，不至于丢失。下次開機後，又繼續為電源充電。

**********對于有記憶體的RAID裝置，一定要檢查有無供電功能******************

2、軟體實作

Linux核心提供一個子產品(md子產品，Multi Devices)，程式員為了軟體實作raid，就必須調用此子產品，RAID是一種通用的功能，是以就有程式員開發程式，能夠調用核心中子產品，完成RAID的軟體實作。我們僅需要調用使用者空間中mdadm工具即可。

四、RAID的級别

常見的RAID裝置：RAID0,RAID1,RAID5,RAID10,RAID50，JBOD

RAID0(條帶卷，strip)

将多塊硬碟平行組織起來當作一塊硬碟實作IO并行的磁盤組織結構

1、IO能力為1塊磁盤的N倍，但有上限。磁盤塊越多，能力不增反降

寫入時，對資料的切割時間

讀出時，對資料的合并時間

2、沒有備援能力，随着塊數增加，損壞的可能性為單塊的N倍。

3、可用空間為N * min(S1,S2,....)，至少需要2個磁盤塊。

RAID1(鏡像卷，mirror)

1、有備援能力，可以壞掉一個盤

2、可用空間為 1*min (S1,S2)

3、IO能力：讀：分散性，性能上升。寫：不分散，性能略微下降

RAID4

校驗盤：根據另外兩個盤的值進行對位異或運算得出校驗盤的塊編号。

硬碟壞掉：監控訓示燈，API接口，控制器支援多個空閑盤，用于做熱備。(不停機備份)

優點：兼具RAID1,RAID0的特性

缺點：單個磁盤做校驗，無論讀寫均要使用校驗盤，對單個盤的IO壓力大，則出現性能瓶頸。

2、可用空間為 (N - 1) * min (S1,S2,S3,...)，至少3個盤

3、如果壞掉一個盤，轉換為降級模式工作。依然能夠讀寫。

RAID5

校驗碼循環放于不同的盤，預設為校驗碼為左對稱，如圖所示

RAID6

兩個盤做校驗盤，循環校驗,根據異或值做校驗。

1、有備援能力，可以壞掉2個盤

2、可用空間為 (N - 2) * min (S1,S2,S3,S4...)，至少4個盤

3、如果壞掉2個盤，轉換為降級模式工作。依然能夠讀寫。

RAID10

先用2個盤做RAID1，再用多個RAID做RAID0

1、有備援能力，每組隻能壞一個盤

2、可用空間為(N/2) * min(S1,S2,S3,S4,...)最少4個盤

3、每組兩個盤同時壞的可能性不大。

RAID01

先用多個盤做RAID0，再用2個RAID做RAID1

1、有備援能力，兩個組不能同時壞，隻能壞一個組

3、每組都壞的可能性很大

RAID50

先用至少3個盤做RAID5，再用多個RAID做RAID0

RAID7

Optimized Asynchrony for High I/O Rates as well as high Data Transfer Rates(最優化的異步高I/O速率和高資料傳輸率)”RAID 7 存儲計算機作業系統（Storage Computer Operating System ）是一套實時事件驅動作業系統

JBOD

将多塊磁盤空間合并成一個大的連續的磁盤空間，存儲資料時，先填滿第一個，第二個,....

例如，需要存儲3T資料，有3個1T磁盤，基于JBOD方式組織磁盤。

五、在CentOS 6上軟體實作RAID

1、Raid在核心中實作

子產品 md

使用者空間管理工具 mdadm

2、文法

<code>mdadm [MODE] [RAID_DEVICE] [OPTIONS..] [componet-device]</code>

<code> </code><code>-n </code><code># ## 建立由#指定個數磁盤塊RAID</code>

<code> </code><code>-l </code><code># ## 指定RAID級别</code>

<code> </code><code>-a {</code><code>yes</code><code>|no} </code><code>## 是否自動建立目标裝置的裝置檔案</code>

<code> </code><code>-c CHUNK_SIZE </code><code>## 預設512K，指明塊大小</code>

<code> </code><code>-x </code><code># ## 空閑盤的個數，RAID0沒有備援能力不需要空閑盤。</code>

<code> </code><code>-f(标記為損壞),-r(remove),-a(add)管理模式</code>

<code>RAID_DEVICE:</code>

<code> </code><code>開機RAID裝置名，可能發生變化，挂載用LABEL或UUID。</code>

<code>OPTIONS:</code>

<code> </code><code>-D RAID_DEVICE </code><code>## 顯示RAID裝置的詳細資訊</code>

<code> </code><code>-S RAID_DEVICE </code><code>## 停止RAID裝置</code>

<code>componet-device： </code>

<code> </code><code>-n </code><code># 和 -x # 所指定的所有磁盤塊對應的裝置檔案名，支援指令行展開{f,b}_{d,c}</code>

<code> </code><code>分區(在同一個磁盤不同的分區(單個分區壞了整個磁盤壞了，沒有磁盤的備援。建議使用不同磁</code>

<code> </code><code>盤的不同分區))</code>

<code>cat</code> <code>/proc/mdstat</code> <code>## 觀察md裝置的狀态</code>

<code>watch</code> <code>-n</code><code># 'COMMAND' ## 由#指定的秒數進行每#秒運作一次COMMAND，實作動态觀察指令的結果。</code>

<code> </code><code># watch -n1 'cat /proc/mdstat'</code>

<code> </code><code># watch -n1 'date'</code>

<code> </code><code># watch -n1 'ifconfig'</code>

3、對選項的注釋

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<code>1、完成分區，調整為fd</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># fdisk /dev/sdb</code>

<code>顯示分區表: p</code>

<code> </code><code>主分區p,擴充分區e</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># partx -a /dev/sdb</code>

<code>2、建立RAID：</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 /dev/sdb{1,2,3}</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># watch -n1 'cat /proc/mdstat'</code>

<code>Personalities : [raid0] [raid6] [raid5] [raid4] </code>

<code>md0 : active raid5 sdb3[3] sdb2[1] sdb1[0]</code>

<code> </code><code>10498048 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [3</code><code>/3</code><code>] [UUU]</code>

<code>unused devices: <none></code>

<code>4、檢視RAID狀态 </code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># mdadm -D /dev/md0</code>

<code> </code><code>Raid Level : raid5 </code><code>## -l 對應的級别</code>

<code> </code><code>Array Size : 10498048 (10.01 GiB 10.75 GB) </code><code>## 陣列大小</code>

<code> </code><code>Used Dev Size : 5249024 (5.01 GiB 5.38 GB) </code><code>## 已用空間（校驗盤的空間）</code>

<code> </code><code>Raid Devices : 3 </code><code>## 建立時，-n # 指定RAID裝置的個數</code>

<code> </code><code>Total Devices : 3 </code><code>## 建立時，-n 和-x指定裝置的個數</code>

<code> </code><code>Layout : left-symmetric </code><code>## 預設左對稱</code>

<code> </code><code>Chunk Size : 512K </code><code>## 沒有指定的預設大小為512K</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># </code>

<code>5、建立ext3檔案系統</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># mke2fs -j /dev/md0</code>

<code>檔案系統标簽=</code>

<code>131225 blocks (5.00%) reserved </code><code>for</code> <code>the super user</code>

<code>Superblock backups stored on blocks: </code>

<code>6、檢視裝置屬性資訊</code>

<code> </code><code>[root@localhost ~]</code><code># blkid /dev/md0</code>

<code>/dev/md0</code><code>: UUID=</code><code>"baf5e95b-fbb0-479a-9f69-97e890fdffbe"</code> <code>SEC_TYPE=</code><code>"ext2"</code> <code>TYPE=</code><code>"ext3"</code>

<code>7、設定LABEL</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># tune2fs -L 'MY222' /dev/md0</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># e2label /dev/md0 ‘MY222'</code>

<code>8、檢視LABEL</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># e2label /dev/md0</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># blkid /dev/md0</code>

<code>/dev/md0</code><code>: UUID=</code><code>"baf5e95b-fbb0-479a-9f69-97e890fdffbe"</code> <code>SEC_TYPE=</code><code>"ext2"</code> <code>TYPE=</code><code>"ext3"</code> <code>LABEL=</code><code>"MY222"</code>

<code>9、檢視預設挂載屬性</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># tune2fs -l /dev/md0</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># dumpe2fs -h /dev/md0</code>

<code>Default </code><code>mount</code> <code>options: (none)</code>

<code>Filesystem features: has_journal 檔案系統為日志型檔案系統</code>

<code>10、挂載檔案系統至根檔案系統下的某個空目錄中，(如果有檔案會被暫時隐藏)</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># install -d -m 700 /mydata</code>

<code>2）檢視目錄是否存在</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># [ -d /mydata ]</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># echo $?</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># find / -maxdepth 1 -type d -perm 700 -ls</code>

<code> </code><code>-maxdepth levels </code><code>## 檢視指定路徑下的由Levels指定級别的目錄</code>

<code>3）挂載檔案系統至目錄</code>

<code>1）、按裝置名挂載</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># mount /dev/md0 /mydata</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># mount | fgrep /mydata</code>

<code>/dev/md0</code> <code>on </code><code>/mydata</code> <code>type</code> <code>ext3 (rw)</code>

<code> </code><code>## 按裝置解除安裝: [root@localhost ~]# umount /dev/md0</code>

<code> </code><code>2）、按UUID挂載</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># mount -U "baf5e95b-fbb0-479a-9f69-97e890fdffbe" /mydata</code>

<code> </code><code>## 按目錄解除安裝[root@localhost ~]# umount /mydata</code>

<code> </code><code>3）、按LABEL挂載 </code>

<code> </code><code># mount | fgrep /mydata</code>

<code> </code><code>4）改變為降級模式</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># install -m 640 /etc/fstab /mydata/not_exist ## 目标檔案不存在，複制重命名</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># ls -l /mydata/not_exist</code>

<code>-rw-r----- 1 root root 1093 8月 12 08:34 </code><code>/mydata/not_exist</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1</code>

<code>mdadm: </code><code>set</code> <code>/dev/sdb1</code> <code>faulty </code><code>in</code> <code>/dev/md0</code>

<code> </code><code>Number Major Minor RaidDevice State</code>

<code> </code><code>0 0 0 0 removed</code>

<code> </code><code>1 8 18 1 active </code><code>sync</code> <code>/dev/sdb2</code>

<code> </code><code>3 8 19 2 active </code><code>sync</code> <code>/dev/sdb3</code>

<code> </code><code>0 8 17 - faulty </code><code>/dev/sdb1</code> <code>## 裝置标記為失敗</code>

<code>6）測試降級模式是否能檢視檔案内容</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># cat /mydata/not_exist </code>

<code># /etc/fstab</code>

<code># Created by anaconda on Thu Aug 3 08:30:25 2017</code>

<code># Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'</code>

<code># See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info</code>

<code>/dev/mapper/myvg-lv_root</code> <code>/ ext4 defaults 1 1</code>

<code>UUID=5009dc18-28f5-4b32-8c7c-0ea1328ea224 </code><code>/boot</code> <code>ext4 defaults 1 2</code>

<code>7）拆除壞的裝置</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb1</code>

<code>mdadm: hot removed </code><code>/dev/sdb1</code> <code>from </code><code>/dev/md0</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb1</code>

<code> </code><code>State : clean, degraded, recovering </code><code># 降級和恢複模式</code>

<code> </code><code>Active Devices : 2 </code><code>## 活動裝置2</code>

<code>Working Devices : 3 </code><code>## 工作裝置3</code>

<code> </code><code>Failed Devices : 0</code>

<code> </code><code>Spare Devices : 1</code>

<code> </code><code>Rebuild Status : 34% complete </code><code>## 恢複34%</code>

<code> </code><code>4 8 17 0 spare rebuilding </code><code>/dev/sdb1</code> <code>## 根據異或運算，對位重建/dev/sdb1</code>

<code> </code><code>State : clean </code>

<code> </code><code>Active Devices : 3</code>

<code>Working Devices : 3</code>

<code> </code><code>Spare Devices : 0</code>

<code> </code><code>Layout : left-symmetric</code>

<code> </code><code>Chunk Size : 512K</code>

<code> </code><code>4 8 17 0 active </code><code>sync</code> <code>/dev/sdb1</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># umount /mydata</code>

<code>[root@localhost ~]</code><code># mdadm -S /dev/md0</code>

<code>mdadm: stopped </code><code>/dev/md0</code>

本文轉自 lccnx 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/sonlich/1955665，如需轉載請自行聯系原作者

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