linux学习第九天
7.1 RAID磁盘冗余阵列
近年来， CPU的处理性能保持着高速增长，Intel公司在2017年最新发布的i9-7980XE处理器芯片更是达到了18核心36线程。但与此同时，硬盘设备的性能提升却不是很大，因此逐渐成为当代计算机整体性能的瓶颈。而且，由于硬盘设备需要进行持续、频繁、大量的IO操作，相较于其他设备，其损坏几率也大幅增加，导致重要数据丢失的几率也随之增加。
1988年，加利福尼亚大学伯克利分校首次提出并定义了RAID技术的概念。RAID技术通过把多个硬盘设备组合成一个容量更大、安全性更好的磁盘阵列，并把数据切割成多个区段后分别存放在各个不同的物理硬盘设备上，然后利用分散读写技术来提升磁盘阵列整体的性能，同时把多个重要数据的副本同步到不同的物理硬盘设备上，从而起到了非常好的数据冗余备份效果。
任何事物都有它的两面性。RAID技术确实具有非常好的数据冗余备份功能，但是它也相应地提高了成本支出。就像原本我们只有一个电话本，但是为了避免遗失，我们将联系人号码信息写成了两份，自然要为此多买一个电话本，这也就相应地提升了成本支出。RAID技术的设计初衷是减少因为采购硬盘设备带来的费用支出，但是与数据本身的价值相比较，现代企业更看重的则是RAID技术所具备的冗余备份机制以及带来的硬盘吞吐量的提升。也就是说，RAID不仅降低了硬盘设备损坏后丢失数据的几率，还提升了硬盘设备的读写速度，所以它在绝大多数运营商或大中型企业中得以广泛部署和应用。
出于成本和技术方面的考虑，需要针对不同的需求在数据可靠性及读写性能上作出权衡，制定出满足各自需求的不同方案。目前已有的RAID磁盘阵列的方案至少有十几种，而刘遄老师接下来会详细讲解RAID 0、RAID 1、RAID 5与RAID 10这4种最常见的方案。
mdadm命令用于管理Linux系统中的软件RAID硬盘阵列，格式为“mdadm [模式] <RAID设备名称> [选项] [成员设备名称]”。
当前，生产环境中用到的服务器一般都配备RAID阵列卡，尽管服务器的价格越来越便宜，但是我们没有必要为了做一个实验而去单独购买一台服务器，而是可以学会用mdadm命令在Linux系统中创建和管理软件RAID磁盘阵列，而且它涉及的理论知识的操作过程与生产环境中的完全一致。mdadm命令的常用参数以及作用如表7-1所示。
表7-1 mdadm命令的常用参数和作用
| 参数 | 作用 |
| -a | 检测设备名称 |
| -n | 指定设备数量 |
| -l | 指定RAID级别 |
| -C | 创建 |
| -v | 显示过程 |
| -f | 模拟设备损坏 |
| -r | 移除设备 |
| -Q | 查看摘要信息 |
| -D | 查看详细信息 |
| -S | 停止RAID磁盘阵列 |
接下来，使用mdadm命令创建RAID 10，名称为“/dev/md0”。
第6章中讲到，udev是Linux系统内核中用来给硬件命名的服务，其命名规则也非常简单。我们可以通过命名规则猜测到第二个SCSI存储设备的名称会是/dev/sdb，然后依此类推。使用硬盘设备来部署RAID磁盘阵列很像是将几位同学组成一个班级，但总不能将班级命名为/dev/sdbcde吧。尽管这样可以一眼看出它是由哪些元素组成的，但是并不利于我们的记忆和阅读。更何况如果我们是使用10、50、100个硬盘来部署RAID磁盘阵列呢？
此时，就需要使用mdadm中的参数了。其中，-C参数代表创建一个RAID阵列卡；-v参数显示创建的过程，同时在后面追加一个设备名称/dev/md0，这样/dev/md0就是创建后的RAID磁盘阵列的名称；-a yes参数代表自动创建设备文件；-n 4参数代表使用4块硬盘来部署这个RAID磁盘阵列；而-l 10参数则代表RAID 10方案；最后再加上4块硬盘设备的名称就搞定了。
[[email protected] ~]# mdadm -Cv /dev/md0 -a yes -n 4 -l 10 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde mdadm: layout defaults to n2 mdadm: layout defaults to n2 mdadm: chunk size defaults to 512K mdadm: size set to 20954624K mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata mdadm: array /dev/md0 started.
其次，把制作好的RAID磁盘阵列格式化为ext4格式。
[[email protected] ~]# mkfs.ext4 /dev/md0 mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013) Filesystem label= OS type: Linux Block size=4096 (log=2) Fragment size=4096 (log=2) Stride=128 blocks, Stripe width=256 blocks 2621440 inodes, 10477312 blocks 523865 blocks (5.00%) reserved for the super user First data block=0 Maximum filesystem blocks=2157969408 320 block groups 32768 blocks per group, 32768 fragments per group 8192 inodes per group Superblock backups stored on blocks: 32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 4096000, 7962624 Allocating group tables: done Writing inode tables: done Creating journal (32768 blocks): done Writing superblocks and filesystem accounting information: done
再次，创建挂载点然后把硬盘设备进行挂载操作。挂载成功后可看到可用空间为40GB。
[[email protected] ~]# mkdir /RAID [[email protected] ~]# mount /dev/md0 /RAID [[email protected] ~]# df -h Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/mapper/rhel-root 18G 3.0G 15G 17% / devtmpfs 905M 0 905M 0% /dev tmpfs 914M 84K 914M 1% /dev/shm tmpfs 914M 8.9M 905M 1% /run tmpfs 914M 0 914M 0% /sys/fs/cgroup /dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /media/cdrom /dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot /dev/md0 40G 49M 38G 1% /RAID
最后，查看/dev/md0磁盘阵列的详细信息，并把挂载信息写入到配置文件中，使其永久生效。
[[email protected] ~]# mdadm -D /dev/md0 /dev/md0: Version : 1.2 Creation Time : Tue May 5 07:43:26 2017 Raid Level : raid10 Array Size : 41909248 (39.97 GiB 42.92 GB) Used Dev Size : 20954624 (19.98 GiB 21.46 GB) Raid Devices : 4 Total Devices : 4 Persistence : Superblock is persistent Update Time : Tue May 5 07:46:59 2017 State : clean Active Devices : 4 Working Devices : 4 Failed Devices : 0 Spare Devices : 0 Layout : near=2 Chunk Size : 512K Name : localhost.localdomain:0 (local to host localhost.localdomain) UUID : cc9a87d4:1e89e175:5383e1e8:a78ec62c Events : 17 Number Major Minor RaidDevice State 0 8 16 0 active sync /dev/sdb 1 8 32 1 active sync /dev/sdc 2 8 48 2 active sync /dev/sdd 3 8 64 3 active sync /dev/sde [[email protected] ~]# echo "/dev/md0 /RAID ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab