Linux-服务器硬件及RAID配置实验

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

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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

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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】

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

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

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

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

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

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

cat /proc/mdstat		#查看创建RAID的进度

或

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’

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

mdadm -E /dev/sd[efgh]1

步骤9. 创建并挂载文件系统

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

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：

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdf1				###移除sdf1
mdadm -D /dev/md0									### 再次查看

继续移除sdg1

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

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

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 **

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

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：

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

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

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)

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     

 cat /proc/mdstat			###查看创建RAID10的进度

步骤8.检查磁盘是否已做RAID

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

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

mdadm /dev/md0 -f /dev/sde1     ###模拟sde1设备移除

3.故障后查看

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

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：

###  删除raid10过程：
1.先umount组建好的raid    umount /dev/md102.停止raid设备：mdadm -S /dev/md103.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/md104.删除raid里的所有硬盘：mdadm --misc --zero-superblock /dev/sde,mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdfmdadm --misc --zero-superblock /dev/sdgmdadm --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/sdh15.删除配置文件：rm -rf /etc/mdadm.conf