磁碟管理之軟RAID

1、RAID概述

  RAID，Redundant Arrays of Inexpensive（Independent）Disks的簡稱，獨立磁碟冗餘陣列，簡稱磁碟陣列。簡單來說，RAID是把多個硬碟組合成為一個邏輯磁區，因此，作業系統只會把它當作一個硬碟，經常被用在伺服器電腦上。不同的RAID實現的功能也是不盡相同的，或增強處理速度，或增強容錯能力，當然，更有甚者，是可以兼備這個特性的。
2、RAID分類

<1>RAID0

    <2>RAID1

    <3>RAID4

    <4>RAID5

    <5>RAID01

    <6>RAID10

3、經典RAID5的實現
  如果只是用作測試的話，軟RAID可以在一塊硬碟的不同分割區上實現，此處用不同的硬碟實現
  <1>新增五塊硬碟，四塊做成RAID陣列，一塊做spare硬碟
    <2>建立檔案系統，並調整分割區型別為fd
[root@CentOS7~]#fdisk /dev/sdb
Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).
 
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.
 
 
Command (m for help): t    # 調整分割區型別
Selected partition 1
Hex code (type L to list all codes): fd    # 選擇fd
Changed type of partition 'Linux' to 'Linux raid autodetect'
 
Command (m for help): w    # 存檔退出
The partition table has been altered!
 
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.

    <3>建立RAID裝置
[root@centos7~]#mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 4 -x 1 /dev/sd{b,c,d,e,f}1 
mdadm: /dev/sdb1 appears to contain an ext2fs file system
      size=2097152K  mtime=Thu Jan  1 08:00:00 1970
mdadm: /dev/sde1 appears to contain an ext2fs file system
      size=2097152K  mtime=Mon Aug 29 21:32:01 2016
Continue creating array? y    # 確定建立
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.    # 建立完成並啟動

    <4>檢視建立進度
[root@centos7/mnt]#cat /proc/mdstat 
Personalities : [raid6] [raid5] [raid4] 
md0 : active raid5 sde1[5] sdf1[4](S) sdd1[2] sdc1[1] sdb1[0]
      6285312 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [4/4] [UUUU]
                            # RAID5建立完成，正式啟動
unused devices: <none>

    <5>檢視RAID設定
[root@centos7~]#mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
        Version : 1.2
  Creation Time : Tue Aug 30 15:38:04 2016
    Raid Level : raid5    # RAID級別
    Array Size : 6285312 (5.99 GiB 6.44 GB)    # 陣列大小，使用率為n-1/n
  Used Dev Size : 2095104 (2046.34 MiB 2145.39 MB)    # 備用的磁碟空間大小
  Raid Devices : 4
  Total Devices : 5
    Persistence : Superblock is persistent
 
    Update Time : Tue Aug 30 15:38:14 2016
          State : clean 
 Active Devices : 4    # RAID工作狀況
Working Devices : 5
 Failed Devices : 0
  Spare Devices : 1
 
        Layout : left-symmetric
    Chunk Size : 512K    # Chunk預設大小
 
          Name : localhost.localdomain:0  (local to host localhost.localdomain)
          UUID : fe6313e4:bc14f451:01602e5e:13820d53
        Events : 18
 
    Number  Major  Minor  RaidDevice State
      0      8      17        0      active sync  /dev/sdb1
      1      8      33        1      active sync  /dev/sdc1
      2      8      49        2      active sync  /dev/sdd1
      5      8      65        3      active sync  /dev/sde1
 
      4      8      81        -      spare  /dev/sdf1    # 備用盤

    <6>為RAID5建立檔案系統
[root@centos7/mnt]#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=384 blocks
393216 inodes, 1571328 blocks
...    # 檔案系統建立成功

    <7>掛載RAID
# 建立掛載點
[root@centos7~]#mkdir /mnt/raid   
# 編輯/etc/fstab
[root@centos7~]#vim /etc/fstab 
...
UUID="24adec89-2933-47e3-b824-11e25ef679cf" /mnt/raid  ext4 defaults 0 0 
...
# 掛載
[root@centos7~]#mount -a
# 檢視掛載
[root@centos7~]#mount
...
/dev/md0 on /mnt/raid type ext4 (rw,relatime,seclabel,stripe=384,data=ordered)

    <8>建立RAID組態檔
[root@centos7~]#mdadm -Ds /dev/md0 > /etc/mdadm.conf
[root@centos7~]#cat /etc/mdadm.conf 
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 spares=1 name=localhost.localdomain:0 UUID=fe6313e4:bc14f451:01602e5e:13820d53

    <9>測試
[root@centos7~]#cp /etc/* /mnt/raid/ -r    # 資料已通過掛載點儲存在RAID5上
[root@centos7~]#cat /mnt/raid/issue
S
Kernel r on an m

  <9>模擬損壞一塊磁碟

# 模擬損壞
[root@centos7~]#mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1
mdadm: set /dev/sdb1 faulty in /dev/md0    # 已損壞
# 檢視RAID執行狀況
[root@centos7~]#mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
        Version : 1.2
  Creation Time : Tue Aug 30 15:38:04 2016
    Raid Level : raid5
    Array Size : 6285312 (5.99 GiB 6.44 GB)
  Used Dev Size : 2095104 (2046.34 MiB 2145.39 MB)
  Raid Devices : 4
  Total Devices : 5
    Persistence : Superblock is persistent
 
    Update Time : Tue Aug 30 16:25:52 2016
          State : clean, degraded, recovering 
 Active Devices : 3
Working Devices : 4
 Failed Devices : 1
  Spare Devices : 1
 
        Layout : left-symmetric
    Chunk Size : 512K
 
 Rebuild Status : 57% complete    # 進度
 
          Name : localhost.localdomain:0  (local to host localhost.localdomain)
          UUID : fe6313e4:bc14f451:01602e5e:13820d53
        Events : 29
 
    Number  Major  Minor  RaidDevice State
      4      8      81        0      spare rebuilding  /dev/sdf1    # 正在修復中
      1      8      33        1      active sync  /dev/sdc1
      2      8      49        2      active sync  /dev/sdd1
      5      8      65        3      active sync  /dev/sde1
 
      0      8      17        -      faulty  /dev/sdb1    # faulty狀態
# 檢視資料
[root@centos7~]#cat /etc/issue
S
Kernel r on an m
                      # 資料無失真壞

    <10>不修復faulty硬碟，再次模擬損壞一塊硬碟
# 損壞硬碟
[root@centos7~]#mdadm /dev/md0 -f /dev/sdc1
mdadm: set /dev/sdc1 faulty in /dev/md0
# 檢視狀態
[root@centos7~]#mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
        Version : 1.2
  Creation Time : Tue Aug 30 15:38:04 2016
    Raid Level : raid5
    Array Size : 6285312 (5.99 GiB 6.44 GB)
  Used Dev Size : 2095104 (2046.34 MiB 2145.39 MB)
  Raid Devices : 4
  Total Devices : 5
    Persistence : Superblock is persistent
 
    Update Time : Tue Aug 30 16:33:01 2016
          State : clean, degraded 
 Active Devices : 3
Working Devices : 3
 Failed Devices : 2
  Spare Devices : 0
 
        Layout : left-symmetric
    Chunk Size : 512K
                                      # 也沒有修復的進度
          Name : localhost.localdomain:0  (local to host localhost.localdomain)
          UUID : fe6313e4:bc14f451:01602e5e:13820d53
        Events : 39
 
    Number  Major  Minor  RaidDevice State
      4      8      81        0      active sync  /dev/sdf1
      2      0        0        2      removed    # 沒有硬碟頂替，顯示remove狀態
      2      8      49        2      active sync  /dev/sdd1
      5      8      65        3      active sync  /dev/sde1
 
      0      8      17        -      faulty  /dev/sdb1    # 已損壞
      1      8      33        -      faulty  /dev/sdc1    # 已損壞
# 再次檢視資料
[root@centos7~]#cat /mnt/raid/issue
S
Kernel r on an m
                      # 資料無失真

    <11>依然不修復，再次損壞
# 損壞硬碟
[root@centos7~]#mdadm /dev/md0 -f /dev/sdd1
mdadm: set /dev/sdd1 faulty in /dev/md0
[root@centos7~]#mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:   
        Version : 1.2
  Creation Time : Tue Aug 30 15:38:04 2016
    Raid Level : raid5
    Array Size : 6285312 (5.99 GiB 6.44 GB)
  Used Dev Size : 2095104 (2046.34 MiB 2145.39 MB)
  Raid Devices : 4
  Total Devices : 5
    Persistence : Superbloc
    k is persistent
 
    Update Time : Tue Aug 30 16:39:41 2016
          State : clean, FAILED 
 Active Devices : 2
Working Devices : 2
 Failed Devices : 3
  Spare Devices : 0
 
        Layout : left-symmetric
    Chunk Size : 512K
 
          Name : localhost.localdomain:0  (local to host localhost.localdomain)
          UUID : fe6313e4:bc14f451:01602e5e:13820d53
        Events : 41
 
    Number  Major  Minor  RaidDevice State
      4      8      81        0      active sync  /dev/sdf1
      2      0        0        2      removed    # 移除
      4      0        0        4      removed    # 移除
      5      8      65        3      active sync  /dev/sde1
 
      0      8      17        -      faulty  /dev/sdb1    # 已損壞
      1      8      33        -      faulty  /dev/sdc1    # 已損壞
      2      8      49        -      faulty  /dev/sdd1    # 已損壞
# RAID5中，已損壞倆塊硬碟，校驗資料失效，資料全部損壞。
[root@centos7~]#cat /mnt/raid/fstab 
cat: /mnt/raid/fstab: Input/output error

此時資料已經損壞，不可恢復

    RAID支援熱插拔技術
    <12>在RAID 不損壞之前也是可以增加RAID的磁碟的
[root@centos7~]#mdadm -G /dev/md0 -a -n 5 /dev/sdg1

        RAID損壞後，移除RAID   
[root@centos7~]#mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb1
mdadm: hot removed /dev/sdb1 from /dev/md0

    標準的解除安裝RAID的步驟
    <13>取消掛載、停止RAID、刪除組態檔
[root@centos7~]#umount /mnt/raid/
[root@centos7~]#mdadm -S /dev/md0    備註----->啟用RAID：mdadm -A -s /dev/md5
mdadm: stopped /dev/md0
[root@centos7~]#rm -f /etc/mdadm.conf

    <14>移除RAID中的磁碟
    <15>刪除磁碟上的RAID資訊
[root@centos7~]#mdadm --zero-superblock /dev/sdf1    # 一定要先停止，否則報錯

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