Linux修仙之路——RAID技术_更换硬盘设备,添加一个新的 raid 成员

作者：知新_RL | 2024-06-13 01:35:18

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更换硬盘设备,添加一个新的 raid 成员

RAID技术

RAID概述
常用RAID技术
选用RAID技术
mdadm命令
配套练习

RAID概述

RAID，为Redundant Arrays of Independent Disks的简称，中文为廉价冗余磁盘阵列。 RAID 技术作为高性能、高可靠的存储技术，已经得到了非常广泛的应用。 RAID主要利用数据条带、镜像和数据校验技术来获取高性能、可靠性、容错能力和扩展性，根据运用或组合运用这三种技术的策略和架构，可以把 RAID 分为不同的等级，以满足不同数据应用的需求。

常用RAID技术

JBOD

不是标准的 RAID 等级
一个没有控制软件提供协调控制的磁盘集合
简单提供一种扩展存储空间的机制
JBOD 可用存储容量等于所有成员磁盘的存储空间之和

RAID0

无冗错的数据条带
一种简单的、无数据校验的数据条带化技术
低成本、高读写性能、100% 的高存储空间利用率
不提供数据冗余保护（一旦数据损坏，将无法恢复）
连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上（提高性能）
适用于对性能要求严格但对数据安全性和可靠性不高的应用
至少需要2个驱动器组建

RAID1

镜像
拥有完全容错的能力
成本高（磁盘阵列中单位成本最高的）
通过磁盘数据镜像实现数据冗余（成对独立磁盘上产生互为备份的数据）
可以在原始数据繁忙时直接从镜像拷贝中读取数据
磁盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据
适用于对顺序读写性能要求高以及对数据保护极为重视的应用
至少需要2个驱动器组建

RAID5

分布奇偶位条带（最常见）
兼顾存储性能、数据安全和存储成本（综合 RAID0 和 RAID1）
数据中心大多采用它作为应用数据的保护方案
不单独指定的奇偶盘，在所有磁盘上交叉地存取数据及奇偶校验信息
读/写指针可同时对阵列设备进行操作（数据流量高）
有“写损失”（一次写操作有四个实际的读/写操作，两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。）
适合于小数据块和随机读写的数据
至少需要3个驱动器组建

RAID6

双分布奇偶位条带（RAID5基础上增强数据保护）
具有快速的读取性能、更高的容错能力
成本高
写性能较差
两个独立的奇偶系统使用不同的算法
数据的可靠性非常高（两块磁盘同时失效,也不会影响数据的使用）
占用更大的磁盘空间，“写损失”增加
适用于对对数据保护极为重视的应用
至少需要4个驱动器组建

RAID10

两个或多个镜像集协同工作
多个RAID 1集可组合形成单个阵列
数据跨所有镜像的驱动器进行分拆
每个驱动器在RAID 10中创建镜像，避免因未完成奇偶校验计算而导致的延迟。

选用RAID技术

RAID 等级的选择主要有三个因素，即数据可用性、 I/O 性能和成本。

RAID 等级	RAID0	RAID1	RAID3	RAID5	RAID6	RAID10
别名	条带	镜像	专用奇偶校验条带	分布奇偶校验条带	双重奇偶校验条带	镜像加条带
容错性	无	有	有	有	有	有
冗余类型	无	有	有	有	有	有
热备份选择	无	有	有	有	有	有
读性能	高	低	高	高	高	高
随机写性能	高	低	低	一般	低	一般
连续写性能	高	低	低	低	低	一般
需要磁盘数	n≥1	2n (n≥1)	n≥3	n≥3	n≥4	2n(n≥2)≥4
可用容量	全部	50%	(n-1)/n	(n-1)/n	(n-2)/n	50%

mdadm命令

常用命令
create创建阵列

选项	解释	作用
-C	–create	指定阵列中成员盘个数。
-x		指定阵列中热备盘个数。
-z	–size	创建阵列时，指定每个成员盘使用多大的空间。单位KB。
-c	–chunk (-c)	指定条带大小。单位KB，默认值64KB。
-l	–level	设置raid级别。
-p	–parity	配置raid5和raid10阵列的数据布局，控制faulty失败模式。(la, ra, ls, rs)
-b	–bitmap	使用bitmap模式记录RAID阵列有多少个块已经同步(resync)，正常停止RAID后，再将RAID组装起来时，磁盘上已同步块不用再次同步。
-w	–write-mostly	阵列的成员盘指定该参数后，在应用中该成员盘只进行数据写，而不从它上面读取数据。该参数只针对RAID1有效。
-N	–name	阵列名称。
-R	–run	当阵列的活跃盘上面存在其他阵列的superblock信息时，强制启动阵列。
-f	–froce	强制mdadm接受geometry和layout说明。
-a	–auto	通知mdadm是否创建设备文件，并分配一个未使用的次设备号。

Build阵列

选项	解释	作用
-u	–uuid	通过匹配uuid来重构raid。
-m	–super-minor	通过匹配设备次设备号来重构raid。
-N	–name	通过name组装阵列。
-f	–force	当superblock过期时，可以通过该参数强制组装。
-R	–run	当重组阵列active盘数少于创建时指定个数时，尝试启动阵列。
-U	–update	组装阵列，更新每个设备的superblock信息。

grow扩容阵列

选项	解释	作用
-n	–raid-disks	改变成员盘数量。改变成员盘大小。
-z	–size	增加或者移除bitmap。
-b	–bitmap	尚不支持改变RAID级别。
-l	–level	改变校验数据分布。
-p	–layout	等同于create模式下–layout选项

manage管理磁盘

选项	解释	作用
-a	–add	将指定设备添加到阵列中。
-f	–fail	标记指定盘为faulty。
-r	–remove	从阵列中移除指定设备。

其他常用

–detail(-D)
显示一个阵列的详细信息。
示例： mdadm --detail /dev/md0
mdadm -D /dev/md0
–export(-Y)
与–detail一起使用，使阵列信息的输出格式变为key=value的格式。
示例： mdadm --detail --export /dev/md0
–stop(-S)
停止阵列。被停止的阵列需要重新组装后才能使用。
示例： mdadm --stop /dev/md0

配套练习

子项目1．RAID1卷的建立
（1）使用fdisk命令创建四个磁盘分区/dev/sdb1、/dev/sdc1、/dev/sdd1。
（2）使用mdadm命令创建RAID1。
（3）为新建立的/dev/md0建立类型为ext4的文件系统。
（4）查看建立的RAID1的具体情况。
（5）将RAID设备/dev/md0挂载到指定的目录/media/md0中。
答案：

fdisk /dev/sdb n p 1 +3G、fdisk /dev/sdc n p 1 +3G、fdisk /dev/sdd n p 1 +3G

可以用lsblk查看
在这里插入图片描述

mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 1 -n 2 /dev/sdb /dev/sdc
mkfs.ext4 -c /dev/md0
mdadm -D /dev/md0
cd /media 、mkdir md0、ls -a（查看是否成功建立）、mount /dev/md0 /media/md0

子项目2．RAID设备的数据恢复
（1）假设/dev/sdc1损坏。将损坏的RAID成员标记为失效。
（2）移除失效的RAID成员。
（3）更换硬盘设备，添加一个新的RAID成员。

答案：

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1
mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb1
mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb1

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