Linux-服务器硬件及RAID配置实验

凤鸣诸乔2024-08-14 12:33

系列文章目录

` 提示：仅用于个人学习，进行查漏补缺使用。

1.Linux介绍、目录结构、文件基本属性、Shell

2.Linux常用命令

3.Linux文件管理

4.Linux 命令安装(rpm、install)

5.Linux账号管理

6.Linux文件/目录权限管理

7.Linux磁盘管理/文件系统

8.Linux逻辑卷管理LVM

9.Linux磁盘配额

提示：写完文章后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

文章目录

前言

本章大概内容有：

RAID磁盘阵列介绍、RAID主要优点、RAID级别、RAID配置实例实验等

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一.RAID磁盘阵列介绍

  • RAID（Redundant Array of Independent Disks，独立冗余磁盘阵列）是一种利用多个硬盘驱动器（HDD或SSD）组合起来提供更大存储容量、更高的数据传输速率和/或数据的冗余性的技术。
  • 通过将多个物理硬盘虚拟化为一个或多个逻辑硬盘，RAID允许操作系统将它们视为一个单一的存储资源。

二.RAID主要优点

  1. 性能提升：通过并行处理I/O请求，RAID可以提高数据读写速度。例如，RAID 0通过条带化技术将数据分散存储在多个硬盘中，从而提供更高的吞吐量。
  2. 数据冗余：某些RAID级别（如RAID 1、RAID 5、RAID 6等）提供了数据的冗余存储，即使一个或多个硬盘损坏，也不会丢失数据。
  3. 容错能力：RAID可以检测和纠正某些类型的错误，确保数据的完整性和系统的连续运行。
  4. 灵活性：可以根据需要添加或移除硬盘，扩展存储容量或更换故障硬盘。

三.RAID级别

根据不同的应用场景和需求，RAID有多种不同的级别，每个级别都有其特定的优点和限制。以下是一些常见的RAID级别：

  • RAID 0：提供最大的性能，但没有数据冗余。
  • RAID 1：提供数据镜像，具有很好的冗余性，但存储效率低。
  • RAID 5：提供数据分条存储和分布式奇偶校验，具有较好的性能和冗余性。
  • RAID 6：类似于RAID 5，但提供独立的奇偶校验块，允许两个硬盘同时损坏而不丢失数据。
  • RAID 10：结合了RAID 0的性能优化和RAID 1的数据冗余，提供高速度和高可靠性。

RAID 0 （称为带区卷，性能最佳）

  - **性能**：RAID 0通过将数据分散存储在多个硬盘上，实现了数据的并行读写，从而提供了最高的存储性能。它非常适合需要高吞吐量的应用，如视频编辑、游戏服务器和一些数据库应用。
  - **缺点**：RAID 0没有冗余能力，如果其中一个硬盘失败，所有数据都会丢失。因此，它不适合需要数据保护的环境。

RAID 1

  - **性能**：RAID 1提供了良好的读性能，但写性能可能会受到影响，因为数据需要写入两个硬盘。
  - **冗余性**：RAID 1通过将数据完全复制到两个硬盘上来实现冗余，如果一个硬盘失败，另一个硬盘仍然可以继续工作，不会丢失数据。
  - **存储效率**：由于数据被复制，RAID 1的存储效率只有50%，因为它需要两倍的存储空间来保持数据的冗余。

RAID 5

  - **性能**：RAID 5在读取操作上表现良好，尤其是在大容量配置。写入性能也比RAID 1好，因为它不需要像RAID 1那样写入两次。
  - **冗余性**：RAID 5通过分布式奇偶校验来实现冗余，每个硬盘上都存储有用于恢复数据的奇偶校验信息。
  - **存储效率**：RAID 5的存储效率为（n-1）/n，其中n是硬盘。

RAID 6

  - **性能**：RAID 6在写入性能上与RAID 5相似，但读取性能可能略好，因为它有两个独立的奇偶校验块。
  - **冗余性**：RAID 6可以承受两个硬盘同时失败而不丢失数据，这提供了比RAID 5更高的数据保护水平。
  - **存储效率**：RAID 6的存储效率为（n-2）/n。

RAID 10

  - **性能**：RAID 10结合了RAID 0的条带化和RAID 1的镜像技术，提供了出色的读写性能和数据保护。
  - **冗余性**：RAID 10具有很高的冗余性，因为它可以承受多个硬盘的失败，具体取决于配置。
  - **存储效率**：RAID 10的存储效率为（n/2）/n，因为它需要至少两个硬盘来创建一个镜像。
  - **优点：**
     1. 高性能： 具有RAID 0的高性能，因为数据可以并行读写。
     2. 高可靠性**：** 具有RAID 1的高可靠性，因为数据被镜像到多个磁盘上。
  - **缺点：**
     1. 成本高： RAID 10需要大量磁盘，因此成本较高。
     2. 存储效率低**：** 与RAID 1一样，存储效率较低。

RAID 01

RAID 01是RAID 0和RAID 1的组合，它将多个RAID 0阵列进行镜像。
优点：

高性能： 具有RAID 0的高性能，通过并行读写多个RAID 0阵列。

数据冗余： 具有RAID 1的数据冗余，通过在RAID 0阵列之间进行镜像。
缺点：

故障容忍性低： 无法容忍多块磁盘的故障，一旦一个RAID 0阵列中的任何一块磁盘出现问题，整个系统都会受到影响。

存储效率低： 需要更多的磁盘来实现相同的存储容量，存储效率较低。

RAID总结如下：

配置示例1：

步骤1. 检查是否已安装mdadm软件包【mdadm是用于管理软件磁盘阵列的工具】
bash 复制代码 
rpm -q mdadm
yum install -y mdadm
步骤2. 虚拟机设置"里添加四个50G硬盘，确认添加后输入命令lsblk查看分区列表
bash 复制代码 
lsblk

查看到sde,sdf,sdg,sdh四个已添加

步骤3. 给这四个硬盘分区，之后lsblk查看 PS:这里可以打个快照，留做案例2
bash 复制代码 
fdisk /etc/sde   sdf  sdg   sdh        ### n 1 ....
lsblk
步骤4. 为了后面实验方便，给dev/sde1 sdf1 sdg1 sdh1转换成raid格式
bash 复制代码 
fdisk /dev/sde1 sdf1  sdg1  sdh1     ###t   fd    w
步骤5. 使用步骤一工具命令，查看分区的盘有无被使用
bash 复制代码 
mdadm -E /dev/sd[e-h]1
步骤6. 使用mdadm -C命令用e、f、g、h 盘创建RAID5磁盘阵列
bash 复制代码 
mdadm -C -v /dev/md0 [-a yes] -l5 -n3 /dev/sd[efg]1 -x1 /dev/sde1

-C：表示新建，类似tar里面的 -C
-v：显示创建过程中的详细信息。
/dev/md0：创建 RAID5 的名称。【/dev目录cat下名称为md0】
-a yes：--auto，表示如果有什么设备文件没有存在的话就自动创建，可省略。
-l：指定 RAID 的级别，l5 表示创建 RAID5。
-n：指定使用几块硬盘创建 RAID，n3 表示使用 3 块硬盘创建 RAID。
/dev/sd[efg]1：指定使用这3块磁盘分区去创建 RAID。
-x：指定使用几块硬盘做RAID的热备用盘，x1表示保留1块空闲的硬盘作备用
/dev/sde1：指定用作于备用的磁盘

记忆：使用mdadm命令创建磁盘阵列并显示详细信息，在/dev/目录下的名字为md0，级别为RAID5,
sd[efg]3个设备做主要的，1个使用/dev/sde1做热备
步骤7. 系统创建中需要一会儿时间，可用相关命令查看进度
bash 复制代码 
cat /proc/mdstat		#查看创建RAID的进度

或

bash 复制代码 
mdadm -D /dev/md0			#查看磁盘阵列的详细信息


PS:可用watch命令来每隔一段时间刷新 /proc/mdstat 的输出
watch -n 1 'cat /proc/mdstat'

bash 复制代码 
watch -n 1 'cat /proc/mdstat'		#每隔1秒刷新时间刷新 /proc/mdstat 的输出

成功页面如下：

步骤8. 检查磁盘是否已做RAID
bash 复制代码 
mdadm -E /dev/sd[efgh]1
步骤9. 创建并挂载文件系统
bash 复制代码 
mkfs -t xfs /dev/md0					###将刚创建的RAID5磁盘阵列，即/dev/目录下的md0制作文件系统
mkdir /myraid									###创建目录myraid,以便待会用来挂载
mount /dev/md0 /myraid/				###将1里的md0设备挂载到 2里的myraid
df -Th												###查看磁盘使用情况，是否挂载到myraid
cp /etc/fstab /etc/fstab.bak	###将/et/fstab复制到 /etc/fstab.bak,已做备份【没有bak可以往下走】
vim /etc/fstab								###fstab是系统启动时自动挂载文件系统的信息，编辑
/dev/md0      /myraid        xfs   	 defaults   0  0			###添加记录
mount -a 										  ###系统启动自动挂载刷新





步骤10. 实现模拟故障查看故障恢复
bash 复制代码 
mdadm /dev/md0 -f /dev/sde1		#模拟/dev/sde1 故障		,即移除dev/sde1设备
mdadm -D /dev/md0					#查看发现sdh1已顶替sdbe1

1.故障前：

2.模拟故障后：

PS:这里制作的RAID5（n>=3）有四块物理硬盘，所以这里可以允许有两块物理硬盘出现问题。

例如：

bash 复制代码 
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdf1				###移除sdf1
mdadm -D /dev/md0									### 再次查看

继续移除sdg1

bash 复制代码 
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdg1				###移除sdg1
mdadm -D /dev/md0									### 再次查看

示例2：

将示例1的RAID5磁盘阵列（/dev/md0），恢复最初状态，并用efgh四个盘做RAID10.【也可到快照开始做，直接从步骤7开始】

步骤1.移除RAID5的设备

bash 复制代码 
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdf1
mdadm /dev/md0 -f /dev/sde1
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdh1


步骤2.解除RAID5的挂载

bash 复制代码 
umount /dev/md0


补充：mdadm命令其它常用选项

  • -r：移除设备
  • -a：添加设备
  • -S：停止RAID
  • **-A: 启动RAID **
bash 复制代码 
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1		
    ###从RAID阵列 `/dev/md0` 中移除故障的硬盘 `/dev/sdb1`。这通常在检测到硬盘故障时执行。
mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb1
    ###从RAID阵列 `/dev/md0` 中恢复被移除的硬盘 `/dev/sdb1`。这通常在修复了故障的硬盘后执行。
mdadm /dev/md0 -a /dev/sde1
  ###将新硬盘 `/dev/sde1` 添加到已存在的RAID阵列 `/dev/md0` 中,这通常在需要扩展阵列或替换故障硬盘时执行。

步骤3.停止RAID5的运行

bash 复制代码 
mdadm -S /dev/md0

步骤4.删除RAID5目录并vim/etc/fstab进入系统自动挂载文件里删除记录


步骤5.解挂载，停止raid设备，删除raid里所有硬盘后，擦除RAID超级块：

bash 复制代码 
mdadm --misc --zero-superblock /dev/sde		
mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdf
mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdg
mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdg
  或者整合成下面这一条指令
mdadm --misc --zero-superblock /dev/sde1 /dev/sdf1 /dev/sdg1 /dev/sdh1
##- `--misc` 是一个选项，它允许 `mdadm` 用于一些特殊的操作，
##- `--zero-superblock` 选项用于擦除设备上的 RAID 超级块

步骤6.删除配置文件

bash 复制代码 
rm -rf /etc/mdadm.conf

至此，RAID5已经处理干净

步骤7.用lsblk命令查看磁盘使用情况

bash 复制代码 
lsblk

步骤8.删除各个主分区，接着每个物理盘分四个区，sde1,sdf1,sdg,sdh1都给10G,最后用lsblK命令查看

步骤7.创建 RAID 10设备(先做镜像，再做条带)

bash 复制代码 
mdadm -Cv /dev/md0 -l1 -n2 /dev/sd[ef]1
mdadm -Cv /dev/md1 -l1 -n2 /dev/sd[gh]1
mdadm -Cv /dev/md10 -l0 -n2 /dev/md0 /dev/md1
      或
mdadm -Cv /dev/md0 -l10 -n4 -x1 /dev/sd{e,f,g,h}1
bash 复制代码 
 cat /proc/mdstat			###查看创建RAID10的进度

步骤8.检查磁盘是否已做RAID

bash 复制代码 
mdadm -E /dev/sd[efgh]1					###检查和显示Linux 中多个设备的详细信息的命令。

步骤9.创建并挂载文件系统

bash 复制代码 
mkfs -t xfs /dev/md10			###给/dev/目录下的md10设备制作文件系统
mkdir /myraid							###创建目录挂载点myraid
mount /dev/md10 /myraid/		###将文件系统md10挂载到挂载点myraid
df -Th											###显示 Linux 系统中文件系统的磁盘空间使用情况	
vim /etc/fstab							###进入系统启动挂载盘目录文件fstab
/dev/md10      /myraid        xfs   	 defaults   0  0			###加入系统启动挂载



步骤10.实现故障恢复

1.故障前使用mdadm -D /dev/md10,正常工作

2.模拟故障

bash 复制代码 
mdadm /dev/md0 -f /dev/sde1     ###模拟sde1设备移除

3.故障后查看

bash 复制代码 
mdadm -detail /dev/md0				###查看md0设备状态，有一个盘有问题，正常运行
mdadm -D /dev/md10						###查看md10设备状态，也能正常运行


步骤11.创建 /etc/mdadm.conf 配置文件，方便管理软RAID的配置，比如启动、停止

bash 复制代码 
echo 'DEVICE /dev/sde1 /dev/sdf1 /dev/sdg1 /dev/sdh1'>/etc/mdadm.conf
mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf
###    配置 `/etc/mdadm.conf` 文件，并扫描现有的 RAID 阵列

内容补充：

bash 复制代码 
###  删除raid10过程：
1.先umount组建好的raid    umount /dev/md10

2.停止raid设备：mdadm -S /dev/md10

3.此时如果忘了raid中的硬盘名称，要么重启系统，要么运行:mdadm -A -s /dev/md10
然后再用mdadm -D /dev/md10查看raid
中包含哪几个硬盘。再次运行第二步停止命令:mdadm -S /dev/md10

4.删除raid里的所有硬盘：mdadm --misc --zero-superblock /dev/sde,

                        mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdf

                        mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdg

                        mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdh
有几块硬盘，就按格式删几次，注意最后面的硬盘名称，也可以写在一条命令：
[root@localhost ~]# mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdb10 /dev/sdf1 /dev/sdg1 /dev/sdh1


5.删除配置文件：rm -rf /etc/mdadm.conf
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