linux day8-linuxlvm逻辑卷及磁盘阵列硬raid配置

1、RAID 磁盘阵列2012-05-17 16:22:15：磁盘阵列 raid 高可用作品，允许，时请务必以超 形式标明文章 原始出处 、作者信息和本。否则将追究。/3300438/866143RAID 磁盘阵列目录：摘要RAID 级别LinuxRAID 实例性能测试对比故障模拟1. 摘要早在 1978 年加州大学伯克利分校就提出了 RAID 虚拟系统。RAID 全称： Redundant Array of Independent Disk，独立冗余磁盘阵列。其是将多块独立的磁盘 按不同的方式组合为一个逻辑磁盘，从而提高容量或性能或提供数据备份功能。 RAID系统的组合方式根据RAID 级别定义

2、。RAID 种类：RAID，硬件RAID。在现有的操作系统中如Windows、Linux、Unix等已经集成了软RAID 的功能。软RAID 可以实现与硬件RAID 相同的功能，但由于其没有独立的硬件控制设备，所以性能不如硬件 RAID，但软 RAID 实现简单、不需要额外的硬件设备。硬件RAID 通常需要有RAID 卡，RAID 卡本身会有独立的控制部件与内存，所以不会占有系统资源，效率高、性能强。当然目前市面上有很多主板已经集成了 RAID 卡，具体的使用方式可以参考硬件说明书。现在RAID系统被广泛应用于生产环境作为解决方案。*2. RAID 级别RAID 根据组合的方式不同有多种设计解

3、决方案，以下介绍几种常见的 RAID 方案（RAID级别）。2.1. RAID 0(不含校验与冗余的条带)多块磁盘组合为RAID 0 后，数据将被分割并分别在每块硬盘中，所以能最大的性能与空间，但无法容错，RAID 0 至少需要两块磁盘。原理如下图：()为剩余空间。RAID 0|-|(_DATA1_)(_DATA2_)(_DATA3_)(_DATA4_)(_DATA5_)(_DATA6_)(_DATA7_)(_DATA8_)()()()()磁盘 1磁盘 2说明：如果有一个文件要写入RAID 0，则该文件会被分割为多个部分（上图分8个数据块），DATA1 与DATA2 被同时分别存入磁盘 1 与

4、磁盘 2，其他部分依次类推。该文件时，将同时从磁盘 1 与磁盘 2 中数据。如果两块磁盘的空间为 20G，则RAID 0 的总空间为 40G。缺点：因为没有校验与备份，两个硬盘中如果有一块磁盘损坏，即磁盘中的任何一个数据块损坏将导致整个文件无法。2.2. RAID 1(不含校验的镜像)多块磁盘组合为RAID 1 后，数据将被同时到每块硬盘中，制作这种磁盘阵列至少需要 2 块硬盘，该级别的RAID 只要有一块磁盘可用即可正常工作，该级别的阵列安全行是最好的，磁盘利用率是最低的。RAID 1|-|(_DATA1_)(_DATA1_)(_DATA2_)(_DATA2_)(_DATA3_)(_DATA

5、3_)(_DATA4_)(_DATA4_)()()()()磁盘 1磁盘 2说明：如果有一个文件要写入 RAID1，则该文件会被分成数据块写入磁盘 1，同时写入磁盘 2，DATA1 与DATA2 被同时存入磁盘 1 与磁盘 2，其他部分依次类推。RAID 1 写入数据的效率会降低，因为数据需要同时写入两块硬盘，但 RAID 1数据的效率会，因为可以同时从两块硬盘数据。2.3 RAID 2（位级别的校验式条带）多块磁盘组合为RAID 2 后，数据将以位(bit)为同步式分别在不同的硬盘上，并采用海明码对数据进行校验与恢复。RAID 2|-|(_DATA1_)(_DATA2_)(_Parity1_)

6、(_DATA3_)(_DATA4_)(_Parity2_)(_DATA5_)(_DATA6_)(_Parity3_)(_DATA7_)(_DATA8_)(_Parity4_)()()()()()()磁盘 1磁盘 2磁盘 3说明：如果有一个文件要写入 RAID 2，则该文件会被分成数据位分别同步写入到不同的磁盘中，DATA1 与DATA2 进行海明码运算后别写入校验盘中，其他部分依次类推。RAID2 对大数据量的读写具有很高的性能，但少量数据的读写时性能反而不好，该磁盘阵列至少需要 3 块硬盘。异或运算：0异或0=00异或1=11异或0=11异或1=0数据 1：10010110数据 2：0101

7、1001异或运算结果：11001111从这些数据可以看出任何一组数据丢失，都可以由另外两组数据运算恢复！2.4 RAID 3（字节级别的校验式条带）该级别的磁盘阵列可以参考RAID 2 的读写原理，仅数据分割的为字节。2.5 RAID 4 （数据块级别的校验式条带）该级别的磁盘阵列与RAID 5 类似，仅校验数据被写入至同一块硬盘中。RAID 4|-|(_DATA1_)(_DATA2_)(_DATA3_)(_Parity1_)(_DATA4_)(_DATA5_)(_DATA6_)(_Parity2_)(_DATA7_)(_DATA8_)(_DATA9_)(_Parity3_)(_DATA10_

8、)(_DATA11_)(_DATA12_)(_Parity4_)()()()()()()()()磁盘 1磁盘 2磁盘 3磁盘 42.6 RAID 5 （数据块级别的分布式校验条带）RAID 5|-|(_DATA1_)(_DATA2_)(_Parity1_)(_DATA3_)(_Parity2_)(_DATA4_)(_Parity3_)(_DATA5_)(_Parity4_)()()()()()()磁盘 1磁盘 2磁盘 3*3. LinuxRAID 实例（红色字体为自己输入令，其他为命令的输出）第一步：查看磁盘信息如下：#rootlocalhost # fdisk -lDisk /dev/sda

9、: 21.4 GB, 21474836480 bytes255 heads, 63 sectors/track, 2610 cylindersUnits = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytesDeviceBootStartEndBlocksIdSystem/dev/sda1*11310439183Linux/dev/sda214261020860402+8eLinuxLVMDisk /dev/sdb:2147MB, 2147483648bytes255 heads, 63 sectors/track, 261 cylindersUnits = cy

10、linders of 16065 * 512 = 8225280 bytesDisk /dev/sdb doesnt contain a valid partition tableDisk /dev/sdc: 2147 MB, 2147483648 bytes255 heads, 63 sectors/track, 261 cylindersUnits = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytesDisk /dev/sdc doesnt contain a valid partition tableDisk /dev/sdd: 2147 MB, 2147

11、483648 bytes255 heads, 63 sectors/track, 261 cylindersUnits = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytesDisk /dev/sdd doesnt contain a valid partition table由以上信息可以看出本机有sdb，sdc，sdd 三块硬盘未分区，如果需要在 Linux 中实现软RAID，可以将每块硬盘分一个区组建 RAID，同样可以对硬盘分多个区实现软 RAID，这里每块硬盘分两个区。第二步：创建硬盘分区：rootlocalhost # fdisk /dev/sdbDe

12、vice contains neither a valid DOS partition table, nor Sun, SGI or OSF disklabelBuilding a new DOS disklabel. Changes will remainemory only,until you decideto write them. Aftert, of course, the previouscontent wont berecoverable.Warning: invalidflag 0 x0000 of partition table 4 will be corrected by

13、w(rite)d(m for help): n新建分区daction可选择的分区类型有Primary（主分区）和extended（扩展分区）eextendedpprimary partition (1-4)p这里选择主分区Partitionnumber (1-4): 1 分区输入为 1cylinder (1-261, default 1):默认从第一个磁柱开始分区（回车即可）Using default value 1Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK(1-261,default261):+1G输入分区大小（注意+）一下方法与上面相同，创建第二个

14、分区：d(m for help): ndactioneextendedpprimary partition (1-4)pPartitionnumber (1-4): 2cylinder (124-261, default 124):(回车）Using defaultvalue 124Last cylinderor +size or +sizeM or +sizeK(124-261, default 261):（回车）Using defaultvalue 261这里输入t，用来改变分区类型d (m for help): tPartition number (1-4): 1 注明修改第一个分区的类

15、型Hex code (type L to list codes): fd格式为fd，即raid。不清楚格式时可以输入L 查看所有分区类型d (m for help): tPartition number (1-4): 2Hex code (typeL to list codes): fdChanged systemtype of partition 2 to fd (Linux raidautodetect)d (m forhelp): p查看硬盘分区结果Disk /dev/sdb:2147 MB, 2147483648 bytes255 heads, 63 sectors/track, 26

16、1cylindersUnits = cylindersof16065 * 512=8225280bytesDevice BootStartEndBlocksIdSystem/dev/sdb11123987966fdLinuxraid autodetect/dev/sdb21242611108485fdLinuxraid autodetectd (m for help):w保存退出The partition table has beenaltered!Calling ioctl() to re-reartition table.Syncing disks.*其他两块硬盘执行相同操作！*rootl

17、ocalhost # partprobe -a自动识别新建的分区第三步：创建RAID，这里仅以RAID0 与RAID5 为例，其余级别的磁盘阵列操作方法类似RAID 01.创建RAID 0rootlocalhost # mdadm-C/dev/md0 -l 0 -n3/dev/sdb1/dev/sdc1/dev/sdd1mdadm: array /dev/md0 started.注释：-C 为创建(create)， -l 指定RAID 级别（level），-n 说明磁盘个数2.查看RAID 0 详细信息rootlocalhost # mdadm -detail/dev/md0查看md0 信息/

18、dev/md0:Ver: 0.90Creation Time :Thu May 17 03:46:552012创建时间Raid Level: raid0RAID 级别Array Size: 2963520(2.83 GiB3.03GB)RAID 磁盘空间Raid Devi: 3磁盘个数Total Devi: 3Preferred Minor: 0Persistence: Superblockis persistentUpdate Time: Thu May 1703:46:552012Se:cleanActive Devi: 3活动磁盘个数Working Devi: 3工作磁盘个数Failed

19、 Devi:0错误磁盘个数Spare Devi:0空闲磁盘个数CkSize:64KUUID : 62e9bd3e:f4dcf02d:319e2a62:8099eb72设备UUIDEvents : 0.1NumberMajorMinorRaidDevie08170activesync/dev/sdb118331activesync/dev/sdc128492activesync/dev/sdd1格式化并使用：rootlocalhost #mkfs.ext3/dev/md0rootlocalhost #mkdir/raid0;mount/dev/md0/raid0RAID 51.创建RAID 5r

20、ootlocalhost #mdadm-C/dev/md1 -l 5 -n 3 -x1/dev/sdb2/dev/sdc2/dev/sdd2/dev/sde2mdadm: array /dev/md1 started.注释：-C 为创建(create)， -l 指定RAID 级别（level），-n 说明磁盘个数，x 指定备用设备个数（因为RAID 5 允许设备的损坏，因此指定一个备用设备，可以在活动设备损坏时自动替换为备用设备）2.查看RAID 5 详细信息rootlocalhost # mdadm -detail/dev/md1/dev/md1:Ver: 0.90Creation Time

21、 :Thu May 17 03:55:31 2012Raid Level: raid5Array Size: 2216832 (2.11 GiB 2.27 GB)Used Dev Size:1108416(1082.62MiB1135.02 MB)Raid Devi: 3活动磁盘为 3Total Devi:4总磁盘数为 4，1 个为备用磁盘Preferred Minor:1Persistence: Superblockis persistentUpdate Time: Thu May 1703:56:20 2012Se: cleanActive Devi:3Working Devi: 4Fai

22、led Devi:0Spare Devi:1Layout: left-symmetricCkSize :64KUUID : 6c02bbcd:2a7a1d34:940e387b:ce0fa999Events : 0.2NumberMajorMinorRaidDevie08180activesync/dev/sdb218341activesync/dev/sdc228502activesync/dev/sdd23866-spare/dev/sde2 该磁盘为备用磁盘格式化并使用：rootlocalhost#mkfs.ext3/dev/md1rootlocalhost#mkdir/raid5;mo

23、unt/dev/md1/raid54.性能测试对比*普通磁盘：写入模拟*rootlocalhost # time dd if=/dev/zero of=txt bs=1M count=10001000+0 records in1000+0 records out1048576000 bytes (1.0 GB) copied, 21.7965 seconds, 48.1MB/sreal0m23.262suser0m0.001ssys0m2.209s可以看出对普通磁盘写入 1G 的数据所需总时间为 23.262 秒*RAID 0：写入模拟*rootlocalhost raid0# time dd if=/dev/zero of=txtbs=1M count=10001000+0 records in1000+0 records out1048576000 bytes (1.0 GB) copied, 3.87193 seconds, 271 MB/sreal0m4.308suser0m0.001ssys0m1.604s可以看出对RAID