LinuxRAID磁盘阵列及RAID配置

Linux RAID配置与磁盘阵列详解

最新推荐文章于 2025-08-18 21:35:14 发布

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#linux #运维

本文详细介绍了Linux下的RAID磁盘阵列，包括RAID级别的特性（如RAID 0、1、5、6和10），阵列卡的接口类型和缓存作用，以及如何配置RAID5和RAID10。还涵盖了RAID阵列的管理和设备恢复，使用mdadm命令进行操作。

磁盘阵列及RAID配置

一.RAID磁盘阵列介绍

中文简称为独立冗余磁盘阵列
把多块独立的物理硬盘按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数控备份技术
组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别
常用的RAID级别
- RAID 0
  
  RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上，因此具有很高的数据传输率，但它没有数据冗余
  RAID0只是单纯地提高性能，并没有为数据的可靠性提供保证，而且其中的一个磁盘失效将影响到所有数据
  RAID O不能应用于数据安全性要求高的场合
- RAID 1
  
  通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据
  当原始数据繁忙，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能
- RAID 5
  
  N(N>=3)块盘组成阵列，一份数据产生N-1个条带，同时还有1份校验数据，共N份数据在N块盘上循环均衡存储
  
  N块盘同时读写，读性能很高，但由于有校验机制的问题，写性能相对不高
  
  (N-1)/N磁盘利用率、可靠性高，允许坏1块盘，不影响所有数据
- RAID 6
  
  N(N>=4)块盘组成阵列，(N-2)/N磁盘利用率
  与RAID 5相比，RAID 6增加了第二个独立的奇偶校验信息块
  
  两个独立的奇偶系统使用不同的算法，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用
  相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此写性能较差
- RAID 1+0

在这里插入图片描述

N(偶数，N>=4)块盘两两镜像后，再组合成一个RAID 0
N/2磁盘利用率
N/2块盘同时写入，N块盘同时读取
性能高，可靠性高

各RAID对比

RAID级别	磁盘数量	磁盘利用率	是否有校验	保护能力	写性能
RAID 0	N（可以为1）	N	无	无	单个硬盘的N倍
RAID 1	N（偶数）	N/2	无	允许一个设备故障	需写两对存储设备，互为准备
RAID5	N>3	（N-1）/N	有	允许一个设备故障	需写计算校验
RAID 6	N>4	(N-2)/N	有	允许两个设备故障	需双重写计算校验
RAID1+0	N>=4(偶数)	N/2	无	允许各基组中各坏一个	N/2块盘同时写入

二.阵列卡介绍

1.介绍

阵列卡是用来实现RAID功能的板卡，通常是由I/O处理器、硬盘控制器、硬盘连接器和缓存等一系列组件构成的
不同的RAID卡支持的RAID功能不同：例如支持RAID0、RAID1、 RAID5、 RAID10等

2.阵列卡的接口类型

IDE接口（并行接口，价格低廉，兼容性强）
SCSI接口（串行接口，是小型计算机系统接口，广泛应用于小型机上的高速数据传输技术，支持热拔插，CPU占用率低，但是价格高）
SATA接口（串行接口）
SAS接口（新一代scsi接口，向下兼容SATA）

三.阵列卡的缓存

缓存(Cache)是RAID卡与外部总线交换数据的场所,RAID卡先将数据传送到缓存，再由缓存和外边数据总线交换数据。
缓存的大小与速度是直接关系到RAID卡的实际传输速度的重要因素，大缓存可以提高命中率
不同的RAID卡出厂时配备的内存容量不同，一般为几兆到数百兆容量不等。

四.配置RAID

1.配置RAID5

查询mdadm软件包是否存在，不存在就进行安装，使用fdisk根据，划分分区，设备ID标记为“ fd ”。

rpm -q mdadm                                #查询mdadm安装包是否存在
yum install -y mdadm                        #安装mdadm
 
fdisk /dev/sdb                              #划分分区
fdisk /dev/sdc
fdisk /dev/sdd
fdisk /dev/sde

创建RAID设备

[root@localhost ~]# mdadm -C -v /dev/md5  -l5 -n3 /dev/sd[bcd]1 -x1 /dev/sde1
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: size set to 20954112K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md5 started.
    
注：-C:表示新建;
-v:显示创建过程中的详细信息。
/dev/md5: 创建RAID5的名称。
-ayes:--auto，表示如果有什么设备文件没有存在的话就自动创建，可省略。
-l: 指定RAID 的级别，l5表示创建RAID5。.
-n:指定使用几块硬盘创建RAID, n3表示使用3块硬盘创建RAID。
/dev/sd [bcd]1: 指定使用这3块磁盘分区去创建RAID。
-x:指定使用几块硬盘做RAID的热备用盘，x1表示保留1块空闲的硬盘作备用
/dev/sde1: 指定用作于备用的磁盘

查看创建是否成功

方法一：cat /proc/mdstat   #还能查看创建RAID的进度
方法二：mdadm -D /dev/md0
方法三：watch -n 10 ' cat /proc/mdstat  #用watch命令来每隔-一段时间刷新/proc/mdstat的输出

创建并挂载文件系统

[root@localhost ~]# mkfs -t xfs /dev/md5              #格式化
meta-data=/dev/md5               isize=512    agcount=16, agsize=654720 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=10475520, imaxpct=25
         =                       sunit=128    swidth=256 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=5120, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=8 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
[root@localhost ~]# mount /dev/md5 /2                #挂载查看挂载
[root@localhost ~]# df -Th
文件系统       类型      容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/sda3      xfs        33G  3.7G   30G   12% /
devtmpfs       devtmpfs  898M     0  898M    0% /dev
tmpfs          tmpfs     912M     0  912M    0% /dev/shm
tmpfs          tmpfs     912M  9.1M  903M    1% /run
tmpfs          tmpfs     912M     0  912M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1      xfs       2.0G  174M  1.9G    9% /boot
tmpfs          tmpfs     183M   48K  183M    1% /run/user/1000
tmpfs          tmpfs     183M     0  183M    0% /run/user/0
/dev/sr0       iso9660   4.3G  4.3G     0  100% /run/media/ly/CentOS 7 x86_64
/dev/md5       xfs        40G   33M   40G    1% /2
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md5                  #查看raid磁盘详细信息

模拟故障并恢复

mdadm /dev/md5 -f /dev/sdb1   #模拟/dev/sdb1故障
mdadm -D /dev/md5   #查看发现sde1已顶替sdb1

2.创建RAID1 0

查询mdadm软件包是否存在，不存在就进行安装，使用fdisk根据，划分分区，设备ID标记为“ fd ”。

rpm -q mdadm                                #查询mdadm安装包是否存在
yum install -y mdadm                        #安装mdadm
 
fdisk /dev/sdb                              #划分分区
fdisk /dev/sdc
fdisk /dev/sdd
fdisk /dev/sde

创建RAID设备

[root@localhost ~]# mdadm -Cv /dev/md0 -l1 -n2 /dev/sd[bc]1    #创建raid1
mdadm: Note: this array has metadata at the start and
    may not be suitable as a boot device.  If you plan to
    store '/boot' on this device please ensure that
    your boot-loader understands md/v1.x metadata, or use
    --metadata=0.90
mdadm: size set to 20954112K
Continue creating array? y
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.
[root@localhost ~]# mdadm -Cv /dev/md1 -l1 -n2 /dev/sd[de]1   #创建raid1
 
[root@localhost ~]# mdadm -Cv /dev/md10 -l0 -n2 /dev/md[01]   #把2个raid1，做raid0
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md10 started.
 
#raid 10 就是把两个raid 1 再做raid 0 ，如果先做raid 0 效果不一样，有可能丢失数据

创建并挂载文件系统

[root@localhost ~]# mkfs -t xfs /dev/md10            #这边只要格式化md10即可
 
[root@localhost ~]# mkdir /1
[root@localhost ~]# mount /dev/md10 /1               #挂载和查询挂载
[root@localhost ~]# df -Th
 
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md10               #查看磁盘信息

模拟故障

[root@localhost ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1  #这边我们只能在md1两个组里实行故障
mdadm: set /dev/sdb1 faulty in /dev/md0
[root@localhost ~]# mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb1
 
[root@localhost ~]# mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb1
 
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md10           #这边我们容量是md1的两倍

五.RAID阵列的管理及设备恢复

1.步骤

扫描或查看磁盘阵列信息
启动/停止RAID阵列
设备恢复操作模拟阵列设备故障更换故障设备,并恢复数据

2. mdadm 命令

常用选项：
- -r：移除设备
- -a：添加设备
- -S：停止RAID
- -A：启动RAID
- -f ：模拟故障

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdc1    ## 将指定磁盘设为故障
 
mdadm /dev/md0 -r /dev/sdc1    ##  移除指定磁盘
 
mdadm /dev/md0 -a /dev/sdc1    ##  添加指定磁盘

创建/etc/mdadm.conf 配置文件，方便管理软RAID的配置

[root@localhost ~]# echo ' DEVICE /dev/sdc1 /dev/sdb1 /dev/sdd1 /dev/sde1' > 
/etc/mdadm.conf                                              #把资源写入配置文件
[root@localhost ~]# mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf #扫描更新
[root@localhost ~]# umount /dev/md5                          #取消挂载
[root@localhost ~]# mdadm -S /dev/md5                        #停止RAID
mdadm: stopped /dev/md5                 
[root@localhost ~]# mdadm -As /dev/md5                       #开启RAID
mdadm: /dev/md5 has been started with 3 drives and 1 spare.


[root@localhost ~]# umount /dev/md5                          #取消挂载
[root@localhost ~]# mdadm -S /dev/md5                        #停止RAID
mdadm: stopped /dev/md5                 
[root@localhost ~]# mdadm -As /dev/md5                       #开启RAID
mdadm: /dev/md5 has been started with 3 drives and 1 spare.