linux 軟RAID配置1

資料在現今企業中佔有重要的地位，資料存放區的安全性有而是人們使用電腦要注意的重要問題之一。通常情況下人們在伺服器端採用各種冗餘磁碟陣列RAID技術來保護資料，中高檔的伺服器一般都提供了昂貴的硬體RAID控制器，但是很多中小企業沒有足夠的經費承受這筆開銷。我們有沒有方法可以通過軟體來實現RAID呢？

　　　實際上在Linux下可以通過軟體來實現硬體的RAID功能，這樣既節省了投資，又能達到很好的效果。今天就由我為大家介紹如何在網路環境中實現帶有一塊Spare-disk的軟RAID1（資料鏡像）陣列。
小提示：什麼是RAID1（資料鏡像）？RAID 1是比較可靠的資料存放區方式，每一個磁碟都具有一個對應的鏡像盤。對任何磁碟的資料寫入都會被複製鏡像盤中；系統可以從一組鏡像盤中的任何一個磁碟讀取資料，也就是說同一個資料會被重複寫入兩次，這樣的磁碟鏡像肯定會提高系統成本。因為我們所能使用的空間只是所有磁碟容量總和的一半。
由於本文中會使用mdadm軟體，而該軟體一般情況下都會整合在Redhat linux中，所以可以直接使用。如果系統中沒有安裝可以到[url]http://www.cse.unsw.edu.au/~neilb/source/mdadm[/url]來下載mdadm-1.8.1.tgz進行編譯安裝，也可以到[url]http://www.cse.unsw.edu.au/~neilb/source/mdadm/rpm[/url]下載mdadm-1.8.1-1.i386.rpm直接安裝。

　　　作為一個面向伺服器的網路型作業系統，Linux對資料的安全和存取速度給予了高度重視，從2.4版核心開始Linux就實現了對軟體RAID的支援，這讓我們可以不必購買昂貴的硬體RAID裝置，就能享受到增強磁碟I/O效能和可靠性，進一步降低了系統的總體擁有成本。下面就讓我們看一個Redhat Linux AS 4下的軟體RAID配置執行個體吧。

● 作業系統為RedHat Linux AS 4；
● 核心版本為2.6.9-5.EL；
● 支援RAID0、RAID1、RAID4、RAID5、RAID6；
● 五塊36GB SCSI介面的磁碟，其中RedHat AS 4安裝在第一塊磁碟，其它四塊組成RAID 5用來存放Oracle資料庫。
在RedHat AS 4下實現軟體RAID是通過mdadm工具實現的，其版本為1.6.0，它是一個單一的程式，建立、管理RAID都非常方便，而且也很穩定。而在早期Linux下使用的raidtools，由於維護起來很困難，而且其效能有限，在RedHat AS 4下已經不支援了。

實現過程

－：配置RAID1
第一步：以root使用者登入系統，對磁碟進行分區。
#fdisk /dev/sdb
將裝置/dev/sdb上的全部磁碟空間劃分給一個主要磁碟分割，建立/dev/sdb1分區，並修改分區的類型標識為fd（linux raid auto）,然後對剩餘的磁碟做同樣的操作。創/dev/sdb1,/dev/sdc1,/dev/sdd1三個分區。

第二步：建立RAID陣列
#mdadm -Cv /dev/md0 -l1 -n2 -x1 /dev/sd{b,c,d}1
# mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 \
/dev/hda1 /dev/hdc1
小提示：-C參數為建立陣列模式。/dev/md0為陣列的裝置名稱。-l1為陣列模式，可以選擇0，1，4，5等多種不同的陣列模式，分別對應RAID0，RAID1，RAID4，RAID5。-n2為陣列中活動磁碟的數目，該數目加上備用磁碟的數目應該等於陣列中總的磁碟數目。-x1為陣列中備用磁碟的數目，因為我們是RAID1所以設定當前陣列中含有一塊備用磁碟。/dev/sd{b,c,d}1為參與建立陣列的磁碟名稱，陣列由三塊磁碟組成，其中兩塊為鏡象的活動磁碟，一塊備用磁碟提供故障後的替換。

第三步：查看RAID陣列情況
建立RAID過程需要很長時間，因為磁碟要進行同步化操作，查看/proc/mdstat檔案，該檔案顯示RAID的目前狀態和同步完成所需要的時間。
#cat /proc/mdstat
系統會顯示——
personalities:[raid1]
read_ahead 1024 sectors
event:1
md0:active raid1 sdb1[0] sdc1[1] sdd1[2]
18432000 blocks [2/2] [UU]
unused devices:
出現上面的提示後就表示建立的RAID1已經可以使用了。

第四步：編輯陣列的設定檔
mdadm的設定檔主要提供人們日常管理，編輯這個檔案可以讓RAID更好的為我們工作，當然這個步驟不是必須的。不經過編輯設定檔也可以讓RAID工作。
首先掃描系統中的全部陣列
#mdadm --detail -scan
掃描結果將顯示陣列的名稱，模式和磁碟名稱，並且列出陣列的UUID號，UUID也同時存在於陣列的每個磁碟中，缺少該號碼的磁碟是不能夠參與陣列的組成的。
接下來編輯陣列的設定檔/etc/mdadm.conf檔案，將掃描的顯示結果按照檔案規定的格式修改後添加到檔案的末尾。
#vi /etc/mdadm.conf
添加以下內容到mdadm.conf檔案中
device /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1
array /dev/md0 level=raid1 num-devices=2 uuid=2ed2ba37:d952280c:a5a9c282:a51b48da spare-group=group1
在設定檔中定義了陣列的名稱和模式，還有陣列中活動磁碟的數目與名稱，另外也定義了一個備用的磁碟組group1。

第五步：啟動停止RAID1陣列
啟動和停止RAID1陣列的命令非常簡單。啟動直接執行“mdadm -as /dev/md0”即可。執行mdadm -s /dev/md0將停止RAID1陣列。另外在rc.sysinit啟動指令檔中加入命令mdadm -as /dev/md0後將設定為陣列隨系統啟動而啟動。

總結：配置RAID1的步驟相對RAID5來說不是很煩瑣，不過在使用mdadm時應該注意就是不要在一塊硬碟上劃分多個分區，再將多個分區組成陣列，這種方式不但不能提高硬碟的訪問速度，反而會降低整體系統的效能。正確的方法是將一塊硬碟分成一個或多個分區，然後將多塊不同硬碟的分區組成陣列。另外系統目錄如/usr最好不要放在陣列中，因為一旦陣列出現問題系統將無法正常運行。

二：配置RAID　5

1．建立分區

五塊SCSI磁碟分別對應/dev/sda、/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd、/dev/sde。其中第一塊磁碟/dev/sda分兩個區，用於安裝RedHat AS 4和做交換分區，其他四塊磁碟每塊只分一個主要磁碟分割，分別為/dev/sdb1、/dev/sdc1、/dev/sdd1、/dev/sde1，並且將分區類型指定為“fd”，這將使Linux核心能將它們識別為RAID分區，且在每次引導時自動被檢測並啟動。建立分區使用fdisk命令。

# fdisk /dev/sdb
進入fdisk命令列後，使用命令n建立分區，命令t改變分區類型，命令w儲存分區表並退出，命令m為協助。

2．建立RAID 5

這裡使用了/dev/sdb1、/dev/sdc1、/dev/sdd1、/dev/sde1四個裝置建立RAID 5，其中/dev/sde1作為備份裝置，其他為活動裝置。備份裝置主要起備用作用，一旦某一裝置損壞可以立即用備份裝置替換，當然也可以不使用備份裝置。命令格式如下：

# mdadm -Cv /dev/md0 -l5 -n3 -x1 -c128 /dev/sd[b,c,d,e]1
#mdadm --create --verbose /dev/md5 --level=raid5 --raid-devices=3 --chunk=32 /dev/hda3 /dev/hdb3 /dev/hdc3
parity-algorithm left-symmetric
parity-algorithm表示raid5的奇偶效驗的運演算法則，可用選擇有：
left-symmetric left-asymmetric right-symmetric right-asymmetric
最佳效能的是：left-symmetric
命令中各參數分別表示如下作用：“-C”指建立一個新的陣列；“/dev/md0”表示陣列裝置名稱；“-l5”表示設定陣列模式，可以選擇0、1、4、5、6，它們分別對應於RAID0、RAID1、RAID4、RAID5、RAID6，這裡設為RAID5模式；“-n3”指設定陣列中活動裝置的數目，該數目加上備用裝置的數目應等於陣列中的總裝置數; “-x1”設定陣列中備份裝置的數目，當前陣列中含有1個備份裝置；“-c128”指設定塊的尺寸為128KB，預設為64KB；“/dev/sd[b,c,d,e]1”指當前陣列中包含的所有裝置標識符，也可以分開來寫，中間用空格分開，其中最後一個為備份裝置。

3．查看陣列狀態

當建立一個新陣列或者陣列重構時，裝置需要進行同步操作，這一過程需要一定時間，可以通過查看/proc/mdstat檔案，來顯示陣列的目前狀態以及同步進度、所需時間等。

# more /proc/mdstat
Personalities : [raid5]
md0 : active raid5 sdd1[3] sde1[4] sdc1[1] sdb1[0]
75469842 blocks level 5, 128k chunk, algorithm 2 [3/2] [UU_]
[>....................] recovery = 4.3% (1622601/37734912) finish=1.0min speed=15146K/sec

unused devices:
當建立或重構完成後，再次查看/proc/mdstat檔案:
# more /proc/mdstat
Personalities : [raid5]
md0 : active raid5 sdd1[2] sde1[3] sdc1[1] sdb1[0]
75469842 blocks level 5, 128k chunk, algorithm 2 [3/3] [UUU]
unused devices:
通過以上內容，可以很清楚地看出當前陣列的狀態，各部分所代表的意思如下：“[3/3]”中的第一位元表示陣列所包含的裝置數，第二位元表示活動的裝置數，如果有一個裝置損壞，則第二位元將減1；“[UUU]”標記當前陣列可以正常使用的裝置情況，現假設/dev/sdb1出現故障，則該標記將變成[_UU]，這時的陣列以降級模式運行，即該陣列仍然可用，但是不再具有任何冗餘；“sdd1[2]”指陣列所包含的裝置數為n，若方括弧內的數值小於n，則表示該裝置為活動裝置，若數值大於等於n，則該裝置為備份裝置，當一個裝置出現故障的時候，相應裝置的方括弧後將被標以(F)。

4．組建組態檔案

mdadm的預設設定檔為/etc/mdadm.conf，它主要是為了方便陣列的日常管理而設定的，對於陣列而言不是必須的，但是為了減少日後管理中不必要的麻煩，還是應該堅持把這一步做完。

在mdadm.conf檔案中要包含兩種類型的行：一種是以DEVICE開頭的行，它指明在陣列中的裝置列表；另一種是以ARRAY開頭的行，它詳細地說明了陣列的名稱、模式、陣列中活動裝置的數目以及裝置的UUID號。格式如下：

DEVICE /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1
ARRAY /dev/md0 level=raid5 num-devices=3 UUID=8f128343:715a42df: baece2a8: a5b878e0

以上的這些資訊可以通過掃描系統的陣列來擷取，命令為：
# mdadm -Ds
ARRAY /dev/md0 level=raid5 num-devices=3 UUID=8f128343:715a42df: baece2a8: a5b878e0

devices=/dev/sdb1,/dev/sdc1,/dev/sdd1,/dev/sde1
使用vi命令，按照規定的格式編輯修改/etc/mdadm.conf檔案
# vi /etc/mdadm.conf

5．建立檔案系統並掛接(mount)使用

RAID5已經啟動並處於運行狀態，現在要做的就是在其上建立一個檔案系統，這裡使用mkfs命令，檔案系統類型為ext3。命令如下：
# mkfs -t ext3 /dev/md0
當新的檔案系統產生之後，就可以將/dev/md0掛接到指定的目錄了。命令如下：
# mount /dev/md0 /mnt/raid
為了讓系統在啟動時自動將/dev/md0掛接到/mnt/raid，還需要修改/etc/fstab檔案，添加如下內容：
/dev/md0 /mnt/raid ext3 defaults 0 0

故障類比

上面的執行個體，讓我們對Redhat Linux AS 4的軟體RAID功能有了一定的認識，並且通過詳細的步驟說明了如何建立RAID5。有了RAID做保障，電腦裡的資料看起來似乎已經很安全了，然而現有的情況還是不能讓我們高枕無憂，想一想，萬一磁碟出現故障怎麼辦？下面我們類比一個更換RAID5故障磁碟的完整過程，希望以此豐富大家處理RAID5故障的經驗，提高管理和維護水平。

我們仍然沿用上面的RAID5配置，首先往陣列中拷貝一些資料，接下來開始類比/dev/sdb1裝置故障。不過，對於無備份裝置的RAID5的類比過程也要經過如下三步，只是陣列重構和資料恢複是發生在新裝置添加到陣列中之後，而不是裝置損壞時。

1．將/dev/sdb1標記為已損壞的裝置
# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1
查看當前陣列狀態
# more /proc/mdstat
Personalities : [raid5]
md0 : active raid5 sdd1[2] sde1[3] sdc1[1] sdb1[4](F)
75469842 blocks level 5, 128k chunk, algorithm 2 [3/2] [_UU]
[=>...................] recovery = 8.9% (3358407/37734912) finish=1.6min speed=9382K/sec

unused devices:
因為有備份裝置，所以當陣列中出現裝置損壞時，陣列能夠在短時間內實現重構和資料的恢複。從當前的狀態可以看出，陣列正在重構，且運行在降級模式，sdb1[4]的後面已經標上了(F)，活動裝置數也降為2個。

經過幾分鐘後，再次查看當前陣列狀態。
# more /proc/mdstat
Personalities : [raid5]
md0 : active raid5 sdd1[2] sde1[0] sdc1[1] sdb1[3](F)
75469842 blocks level 5, 128k chunk, algorithm 2 [3/3] [UUU]
unused devices:
此時陣列重構已經完成，資料恢複完畢，原有的備份裝置sde1成為了活動裝置。

2．移除損壞的裝置
# mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb1
查看當前陣列的狀態：
# more /proc/mdstat
Personalities : [raid5]
md0 : active raid5 sdd1[2] sde1[0] sdc1[1]
75469842 blocks level 5, 128k chunk, algorithm 2 [3/3] [UUU]
unused devices:
損壞的sdb1已經從陣列中移掉。

3．將新裝置添加到陣列中
因為是類比操作，可以通過下面的命令再次將/dev/sdb1添加到陣列中。如果是實際操作則要注意兩點：一是在添加之前要對新磁碟進行正確的分區；二是添加時要用所添加裝置的裝置名稱替換/dev/sdb1。

# mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb1
查看當前陣列的狀態：
# more /proc/mdstat
Personalities : [raid5]
md0 : active raid5 sdb1[3] sdd1[2] sde1[0] sdc1[1]
75469842 blocks level 5, 128k chunk, algorithm 2 [3/3] [UUU]
unused devices:
這時sdb1作為備份裝置再次出現在陣列中
常用陣列維護命令

1．啟動陣列
# mdadm -As /dev/md0
該命令指啟動/dev/md0陣列，其中“-A”指裝載一個已存在的陣列；“-s”指尋找mdadm.conf檔案中的配置資訊，並以此為依據啟動陣列。
#mdadm -As
該命令指啟動mdadm.conf檔案中的所有陣列。
#mdadm -A /dev/md0 /dev/sd[b,c,d,e]1
如果沒有建立mdadm.conf檔案則可以採用上面這種啟動方式。

2．停止陣列
# mdadm -S /dev/md0

3．顯示指定陣列的詳細資料
# mdadm -D /dev/md0