磁盘管理之软RAID

1、RAID概述

  RAID，Redundant Arrays of Inexpensive（Independent）Disks的简称，独立磁盘冗余阵列，简称磁盘阵列。简单来说，RAID是把多个硬盘组合成为一个逻辑扇区，因此，操作系统只会把它当作一个硬盘，经常被用在服务器电脑上。不同的RAID实现的功能也是不尽相同的，或增强处理速度，或增强容错能力，当然，更有甚者，是可以兼备这个特性的。
2、RAID分类

<1>RAID0

    <2>RAID1

    <3>RAID4

    <4>RAID5

    <5>RAID01

    <6>RAID10

3、经典RAID5的实现
  如果只是用作测试的话，软RAID可以在一块硬盘的不同分区上实现，此处用不同的硬盘实现
  <1>添加五块硬盘，四块做成RAID阵列，一块做spare硬盘
    <2>创建文件系统，并调整分区类型为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    # 调整分区类型
Selected partition 1
Hex code (type L to list all codes): fd    # 选择fd
Changed type of partition ‘Linux’ to ‘Linux raid autodetect’
 
Command (m for help): w    # 存盘退出
The partition table has been altered!
 
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.

    <3>创建RAID设备
[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    # 确定创建
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.    # 创建完成并启动

    <4>查看创建进度
[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创建完成，正式启动
unused devices: <none>

    <5>查看RAID配置
[root@centos7~]#mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
        Version : 1.2
  Creation Time : Tue Aug 30 15:38:04 2016
    Raid Level : raid5    # RAID级别
    Array Size : 6285312 (5.99 GiB 6.44 GB)    # 阵列大小，使用率为n-1/n
  Used Dev Size : 2095104 (2046.34 MiB 2145.39 MB)    # 备用的磁盘空间大小
  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工作状况
Working Devices : 5
 Failed Devices : 0
  Spare Devices : 1
 
        Layout : left-symmetric
    Chunk Size : 512K    # Chunk默认大小
 
          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    # 备用盘

    <6>为RAID5创建文件系统
[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
…    # 文件系统创建成功

    <7>挂载RAID
# 创建挂载点
[root@centos7~]#mkdir /mnt/raid   
# 编辑/etc/fstab
[root@centos7~]#vim /etc/fstab 
…
UUID=”24adec89-2933-47e3-b824-11e25ef679cf” /mnt/raid  ext4 defaults 0 0 
…
# 挂载
[root@centos7~]#mount -a
# 查看挂载
[root@centos7~]#mount
…
/dev/md0 on /mnt/raid type ext4 (rw,relatime,seclabel,stripe=384,data=ordered)

    <8>创建RAID配置文件
[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>测试
[root@centos7~]#cp /etc/* /mnt/raid/ -r    # 数据已通过挂载点存储在RAID5上
[root@centos7~]#cat /mnt/raid/issue
\S
Kernel \r on an \m

  <9>模拟损坏一块磁盘

# 模拟损坏
[root@centos7~]#mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1
mdadm: set /dev/sdb1 faulty in /dev/md0    # 已损坏
# 查看RAID运行状况
[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    # 进度
 
          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    # 正在修复中
      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状态
# 查看数据
[root@centos7~]#cat /etc/issue
\S
Kernel \r on an \m
                      # 数据无损坏

    <10>不修复faulty硬盘，再次模拟损坏一块硬盘
# 损坏硬盘
[root@centos7~]#mdadm /dev/md0 -f /dev/sdc1
mdadm: set /dev/sdc1 faulty in /dev/md0
# 查看状态
[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
                                      # 也没有修复的进度
          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    # 没有硬盘顶替，显示remove状态
      2      8      49        2      active sync  /dev/sdd1
      5      8      65        3      active sync  /dev/sde1
 
      0      8      17        –      faulty  /dev/sdb1    # 已损坏
      1      8      33        –      faulty  /dev/sdc1    # 已损坏
# 再次查看数据
[root@centos7~]#cat /mnt/raid/issue
\S
Kernel \r on an \m
                      # 数据无损

    <11>依然不修复，再次损坏
# 损坏硬盘
[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    # 已损坏
      1      8      33        –      faulty  /dev/sdc1    # 已损坏
      2      8      49        –      faulty  /dev/sdd1    # 已损坏
# RAID5中，已损坏俩块硬盘，校验数据失效，数据全部损坏。
[root@centos7~]#cat /mnt/raid/fstab 
cat: /mnt/raid/fstab: Input/output error

此时数据已经损坏，不可恢复

    RAID支持热插拔技术
    <12>在RAID 不损坏之前也是可以增加RAID的磁盘的
[root@centos7~]#mdadm -G /dev/md0 -a -n 5 /dev/sdg1

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

    标准的卸载RAID的步骤
    <13>取消挂载、停止RAID、删除配置文件
[root@centos7~]#umount /mnt/raid/
[root@centos7~]#mdadm -S /dev/md0    备注—–>启用RAID：mdadm -A -s /dev/md5
mdadm: stopped /dev/md0
[root@centos7~]#rm -f /etc/mdadm.conf

    <14>移除RAID中的磁盘
    <15>删除磁盘上的RAID信息
[root@centos7~]#mdadm –zero-superblock /dev/sdf1    # 一定要先停止，否则报错