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使用mdadm设置RAID

RAID简介

RAID是一种使用磁盘驱动器的方法,它将一组磁盘驱动器用某种逻辑方式联系起来,作为一个逻辑磁盘驱动器来使用的.

比较常用的的RAID级别包括:

级别 说明
RAID0 条带化,数据被拆分到多个驱动器中,但并没有数据镜像或校验信息
RAID1 镜像化,完全磁盘镜像,在独立的磁盘上创建数据的两份拷贝。这个级别提供最好的数据安全,但写速度慢,接代价最昂贵
RAID5 分布式奇偶校验,将奇偶校验信息分布在多个磁盘上,每个磁盘上的校验信息都通过其他磁盘上的数据来构建
RAID6 双分布式奇偶校验,和 RAID 5 相似但它有两个分布式奇偶校验。大多用在大数量的阵列中。我们最少需要4个驱动器,即使有2个驱动器发生故障,我们依然可以更换新的驱动器后重建数据。
RAID10 镜像+条带,RAID 10 可以被称为1 + 0或0 +1。它将做镜像+条带两个工作。在 RAID 10 中首先做镜像然后做条带。在 RAID 01 上首先做条带,然后做镜像。RAID 10 比 01 好。

mdadm: RAID设置工具

madam命令是Linux下用于构建、管理和监控RAID阵列(也被称为md设备)的工具. 它的语法为

mdadm [模式] [设备] [选项]

其中模式有下面几个:

--create
使用空闲设备创建新阵列,每个设备具有元数据快
--assemble
将设备加入一个已经定义好的磁盘阵列
--build
创建一个没有元数据块的磁盘阵列
--manage
管理已经存储在阵列中的设备
--misc
查询或修改磁盘阵列中相关设备的信息
--grow
改变阵列中每个设备使用的容量或阵列中设备的数量
--incremental
根据需要在阵列中添加/删除设备
--monitor
监控一个或多个阵列,上报指定事件

mdadm操作说明

创建RAID阵列

我们可以通过 mdadm 命令来创建软件RAID,比如下面命令可以创建一个RAID5

sudo mdadm --create /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd

其中

--create /dev/md0
创建一个新RAID,名字叫做 /dev/md0
-a yes
自动在/dev/下创建对应的RAID阵列设备
-l 5
指定RAID级别为5
-n 3
指定硬盘数量。表示用三块硬盘来创建RAID5,分别为 /dev/sdb, /dev/sdc, /dev/sdd

我们会发现 /dev 下出现了一个名为 md0 的设备

ls -l /dev/md0
brw-rw----. 1 root disk 9, 0 Sep 11 09:40 /dev/md0

自动启用RAID

在创建好RAID以后,可以将RAID信息保存到 /etc/mdadm.conf 文件中,这样在下次操作系统重新启动时,系统会自动加载这个文件来启用RAID

sudo mdadm -D --scan >/etc/mdadm.conf
cat /etc/mdadm.conf
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 name=MiWiFi-R3-srv:0 UUID=ece6c656:c9999ff6:9d17c0ec:08a0e3af

查看RAID阵列信息

创建好RAID阵列后,我们可以通过 mdadm --misc 模式来查看刚创建好的RAID的详细信息

mdadm --misc --detail /dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Tue Sep 11 09:40:45 2018
        Raid Level : raid5
        Array Size : 16758784 (15.98 GiB 17.16 GB)
     Used Dev Size : 8379392 (7.99 GiB 8.58 GB)
      Raid Devices : 3
     Total Devices : 3
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Tue Sep 11 10:03:35 2018
             State : clean 
    Active Devices : 3
   Working Devices : 3
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 0

            Layout : left-symmetric
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

              Name : MiWiFi-R3-srv:0  (local to host MiWiFi-R3-srv)
              UUID : ece6c656:c9999ff6:9d17c0ec:08a0e3af
            Events : 18

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       16        0      active sync   /dev/sdb
       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc
       3       8       48        2      active sync   /dev/sdd

或者我们也可以通过 /proc/mdstat 文件来查看RAID的简洁信息

cat /proc/mdstat
Personalities : [raid6] [raid5] [raid4] 
md0 : active raid5 sdd[3] sdc[1] sdb[0]
      16758784 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [3/3] [UUU]
      
unused devices: <none>

使用RAID阵列

在创建好RAID阵列后,我们就不能直接操作组成阵列的磁盘了,否则会损坏刚创建好的RAID阵列。 我们通过 /dev/md0 这个设备来进行文件格式化和挂载

set -x
exec 2>&1
mkfs.xfs -f /dev/md0
mount /dev/md0 /mnt
mount |grep md0
+ mkfs.xfs -f /dev/md0
meta-data=/dev/md0               isize=512    agcount=16, agsize=261760 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=4188160, imaxpct=25
         =                       sunit=128    swidth=256 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=8 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
+ mount /dev/md0 /mnt
+ mount
+ grep md0
/dev/md0 on /mnt type xfs (rw,relatime,seclabel,attr2,inode64,sunit=1024,swidth=2048,noquota)

关闭RAID

我们可以通过 mdadm --misc 模式来关闭RAID。这会释放所有资源

在关闭RAID之前需要先卸载RAID:

sudo umount /mnt

然后关闭RAID

sudo mdadm --misc --stop /dev/md0

关闭RAID后,我们可以通过 mdadm --misc --zero-superblock 来清空磁盘中RAID阵列的超级块信息。 清空就能够正常使用这些磁盘了

mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdb
mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdc
mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdd

模拟RAID故障

我们可以通过 mdadm --manage /dev/md0 --fail 来将某块磁盘设置成故障状态

sudo mdadm /dev/md0 -f /dev/sdd 2>&1
mdadm: set /dev/sdd faulty in /dev/md0

然后我们再来查一下这个RAID的信息

sudo mdadm --misc --detail /dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Tue Sep 11 10:32:21 2018
        Raid Level : raid5
        Array Size : 16758784 (15.98 GiB 17.16 GB)
     Used Dev Size : 8379392 (7.99 GiB 8.58 GB)
      Raid Devices : 3
     Total Devices : 3
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Tue Sep 11 10:35:12 2018
             State : clean, degraded 
    Active Devices : 2
   Working Devices : 2
    Failed Devices : 1
     Spare Devices : 0

            Layout : left-symmetric
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

              Name : MiWiFi-R3-srv:0  (local to host MiWiFi-R3-srv)
              UUID : c031d0c9:998a4e86:5cf90e71:52b229cd
            Events : 20

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       16        0      active sync   /dev/sdb
       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc
       -       0        0        2      removed

       3       8       48        -      faulty   /dev/sdd

你会发现 /dev/sdd 的状态现在变成了 faulty, 但是RAID5这个级别是允许一块磁盘损坏而不造成数据损坏的。

移除RAID阵列中的磁盘

sudo mdadm --manage /dev/md0 --remove /dev/sdd

更换新磁盘

set -x
exec 2>&1
sudo mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/sdd
sudo mdadm --misc --detail /dev/md0
+ sudo mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/sdd
mdadm: added /dev/sdd
+ sudo mdadm --misc --detail /dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Tue Sep 11 10:32:21 2018
        Raid Level : raid5
        Array Size : 16758784 (15.98 GiB 17.16 GB)
     Used Dev Size : 8379392 (7.99 GiB 8.58 GB)
      Raid Devices : 3
     Total Devices : 3
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Tue Sep 11 10:40:41 2018
             State : clean, degraded 
    Active Devices : 2
   Working Devices : 3
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 1

            Layout : left-symmetric
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

              Name : MiWiFi-R3-srv:0  (local to host MiWiFi-R3-srv)
              UUID : c031d0c9:998a4e86:5cf90e71:52b229cd
            Events : 22

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       16        0      active sync   /dev/sdb
       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc
       -       0        0        2      removed

       3       8       48        -      spare   /dev/sdd