RAID 1 软件实现（Linux 系统）

Z时代
2024-01-10
分类：技术分享

实现raid有2种方式：

软件 RAID 的性能较低，因为其使用主机的资源。需要加载 RAID 软件以从软件 RAID 卷中读取数据。在加载 RAID 软件前，操作系统需要引导起来才能加载 RAID 软件。在软件 RAID 中无需物理硬件。零成本投资。

硬件 RAID 的性能较高。他们采用 PCI Express 卡物理地提供有专用的 RAID 控制器。它不会使用主机资源。他们有 NVRAM 用于缓存的读取和写入。缓存用于 RAID 重建时，即使出现电源故障，它会使用后备的电池电源保持缓存。对于大规模使用是非常昂贵的投资。

RAID有不同的级别。在这里，我们仅列出在真实环境下的使用最多的 RAID 级别。

RAID0 = 条带化

RAID1 = 镜像

RAID5 = 单磁盘分布式奇偶校验

RAID6 = 双磁盘分布式奇偶校验

RAID10 = 镜像 + 条带。（嵌套RAID）

RAID 1 软件实现（Linux 系统）

RAID 1称为磁盘镜像，原理是把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上，也就是说数据在写入一块磁盘的同时，会在另一块闲置的磁盘上生成镜像文件，在不影响性能情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上，只要系统中任何一对镜像盘中至少有一块磁盘可以使用，甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时系统都可以正常运行，当一块硬盘失效时，系统会忽略该硬盘，转而使用剩余的镜像盘读写数据，具备很好的磁盘冗余能力。虽然这样对数据来讲绝对安全，但是成本也会明显增加，磁盘利用率为50%，以四块80GB容量的硬盘来讲，可利用的磁盘空间仅为160GB。另外，出现硬盘故障的RAID系统不再可靠，应当及时的更换损坏的硬盘，否则剩余的镜像盘也出现问题，那么整个系统就会崩溃。更换新盘后原有数据会需要很长时间同步镜像，外界对数据的访问不会受到影响，只是这时整个系统的性能有所下降。因此，RAID 1多用在保存关键性的重要数据的场合。

RAID 1主要是通过二次读写实现磁盘镜像，所以磁盘控制器的负载也相当大，尤其是在需要频繁写入数据的环境中。为了避免出现性能瓶颈，使用多个磁盘控制器就显得很有必要。

RAID 1 :磁盘利用率为50%,二次读写实现磁盘镜像。

1、准备工作

安装系统后，主板上连接2块硬盘，这里我用虚拟机做实验。

试验系统：Centos 8.1.1911

2、创建逻辑卷RAID 1

查看逻辑卷及分区

[root@study ~]# lsblk

NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT

sda 8:0 0 20G 0 disk

├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot

└─sda2 8:2 0 19G 0 part

├─cl-root 253:0 0 17G 0 lvm /

└─cl-swap 253:1 0 2G 0 lvm [SWAP]

sdb 8:16 0 1G 0 disk

sdc 8:32 0 1G 0 disk

sr0 11:0 1 1024M 0 rom

[root@study ~]#

我们使用sdb 和 sdc 简历逻辑卷RAID1

[root@study ~]# mdadm -C /dev/md0 -l raid1 -n 2 /dev/sdb /dev/sdc

mdadm: Note: this array has metadata at the start and

may not be suitable as a boot device. If you plan to

store '/boot' on this device please ensure that

your boot-loader understands md/v1.x metadata, or use

--metadata=0.90

Continue creating array?

Continue creating array? (y/n) y

mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata

mdadm: array /dev/md0 started.

[root@study ~]#

查看状态

[root@study ~]# mdadm --detail /dev/md0

/dev/md0:

Version : 1.2

Creation Time : Tue Jun 9 07:24:46 2020

Raid Level : raid1

Array Size : 1046528 (1022.00 MiB 1071.64 MB)

Used Dev Size : 1046528 (1022.00 MiB 1071.64 MB)

Raid Devices : 2

Total Devices : 2

Persistence : Superblock is persistent

Update Time : Tue Jun 9 07:24:52 2020

State : clean

Active Devices : 2

Working Devices : 2

Failed Devices : 0

Spare Devices : 0

Consistency Policy : resync

Name : study.server.com:0 (local to host study.server.com)

UUID : 77aeebdc:4a82397f:0a1ab9ad:dadf083c

Events : 17

Number Major Minor RaidDevice State

0 8 16 0 active sync /dev/sdb

1 8 32 1 active sync /dev/sdc

[root@study ~]#

格式化分区并挂载使用

[root@study ~]# mkfs.ext4 /dev/md0
mke2fs 1.44.6 (5-Mar-2019)
创建含有 261632 个块（每块 4k）和 65408 个inode的文件系统
文件系统UUID：07d1f71a-95dd-4985-b018-e205de9b9772
超级块的备份存储于下列块：
32768, 98304, 163840, 229376
正在分配组表： 完成
正在写入inode表： 完成
创建日志（4096 个块）完成
写入超级块和文件系统账户统计信息： 已完成
[root@study ~]# mkdir /mnt/raid1
[root@study ~]# mount /dev/md0 /mnt/raid1/
[root@study ~]# echo "this is linux raid1" > /mnt/raid1/readme.txt
[root@study ~]# ll /mnt/raid1/readme.txt
-rw-r--r--. 1 root root 20 6月   9 07:27 /mnt/raid1/readme.txt
[root@study ~]# cat /mnt/raid1/readme.txt
this is linux raid1[root@study ~]#

配置自动挂载

[root@study ~]# umount /mnt/raid1

[root@study ~]# blkid /dev/md0

/dev/md0: UUID="07d1f71a-95dd-4985-b018-e205de9b9772" TYPE="ext4"

[root@study ~]# vim /etc/fstab

[root@study ~]# cat /etc/fstab

# /etc/fstab

# Created by anaconda on Thu May 28 03:40:23 2020

# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk/'.

# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info.

# After editing this file, run 'systemctl daemon-reload' to update systemd

# units generated from this file.

/dev/mapper/cl-root / xfs defaults 0 0

UUID=9df293e1-6753-4be2-9733-dad673e61f4a /boot ext4 defaults 1 2

/dev/mapper/cl-swap swap swap defaults 0 0

UUID="07d1f71a-95dd-4985-b018-e205de9b9772" /mnt/raid1 ext4 defaults 0 0

[root@study ~]# mount -a

[root@study ~]# df -h

文件系统容量已用可用已用% 挂载点

devtmpfs 885M 0 885M 0% /dev

tmpfs 903M 0 903M 0% /dev/shm

tmpfs 903M 9.4M 894M 2% /run

tmpfs 903M 0 903M 0% /sys/fs/cgroup

/dev/mapper/cl-root 17G 4.3G 13G 26% /

/dev/sda1 976M 143M 766M 16% /boot

tmpfs 181M 1.2M 180M 1% /run/user/42

tmpfs 181M 4.0K 181M 1% /run/user/0

/dev/md0 990M 2.6M 921M 1% /mnt/raid1

[root@study ~]#

3、模拟raid磁盘故障

移除磁盘sdc。

移除后，partprobe刷新下分区。

[root@study ~]# mdadm --detail /dev/md0

/dev/md0:

Version : 1.2

Creation Time : Tue Jun 9 07:24:46 2020

Raid Level : raid1

Array Size : 1046528 (1022.00 MiB 1071.64 MB)

Used Dev Size : 1046528 (1022.00 MiB 1071.64 MB)

Raid Devices : 2

Total Devices : 2

Persistence : Superblock is persistent

Update Time : Tue Jun 9 07:30:15 2020

State : clean

Active Devices : 2

Working Devices : 2

Failed Devices : 0

Spare Devices : 0

Consistency Policy : resync

Name : study.server.com:0 (local to host study.server.com)

UUID : 77aeebdc:4a82397f:0a1ab9ad:dadf083c

Events : 17

Number Major Minor RaidDevice State

0 8 16 0 active sync /dev/sdb

1 8 32 1 active sync /dev/sdc

[root@study ~]# partprobe /dev/md0

[root@study ~]# lsblk

NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT

sda 8:0 0 20G 0 disk

├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot

└─sda2 8:2 0 19G 0 part

├─cl-root 253:0 0 17G 0 lvm /

└─cl-swap 253:1 0 2G 0 lvm [SWAP]

sdb 8:16 0 1G 0 disk

└─md0 9:0 0 1022M 0 raid1 /mnt/raid1

sr0 11:0 1 1024M 0 rom

查看raid1状态数据

发现数据依然存在，没有影响到数据。

[root@study ~]# mdadm --detail /dev/md0

/dev/md0:

Version : 1.2

Creation Time : Tue Jun 9 07:24:46 2020

Raid Level : raid1

Array Size : 1046528 (1022.00 MiB 1071.64 MB)

Used Dev Size : 1046528 (1022.00 MiB 1071.64 MB)

Raid Devices : 2

Total Devices : 2

Persistence : Superblock is persistent

Update Time : Tue Jun 9 07:35:17 2020

State : clean, degraded

Active Devices : 1

Working Devices : 1

Failed Devices : 1

Spare Devices : 0

Consistency Policy : resync

Name : study.server.com:0 (local to host study.server.com)

UUID : 77aeebdc:4a82397f:0a1ab9ad:dadf083c

Events : 20

Number Major Minor RaidDevice State

0 8 16 0 active sync /dev/sdb

- 0 0 1 removed

1 8 32 - faulty /dev/sdc

[root@study ~]# ll /mnt/raid1/

总用量 20

drwx------. 2 root root 16384 6月 9 07:26 lost+found

-rw-r--r--. 1 root root 20 6月 9 07:27 readme.txt

[root@study ~]# cat /mnt/raid1/readme.txt

this is linux raid1

[root@study ~]#

修复RAID1

移除故障磁盘，插入新磁盘，然后重启服务器。

[root@study ~]# lsblk

NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT

sda 8:0 0 20G 0 disk

├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot

└─sda2 8:2 0 19G 0 part

├─cl-root 253:0 0 17G 0 lvm /

└─cl-swap 253:1 0 2G 0 lvm [SWAP]

sdb 8:16 0 1G 0 disk

└─md0 9:0 0 1022M 0 raid1 /mnt/raid1

sdc 8:32 0 1G 0 disk

sr0 11:0 1 1024M 0 rom

[root@study ~]# df -h

文件系统容量已用可用已用% 挂载点

devtmpfs 886M 0 886M 0% /dev

tmpfs 904M 0 904M 0% /dev/shm

tmpfs 904M 9.4M 894M 2% /run

tmpfs 904M 0 904M 0% /sys/fs/cgroup

/dev/mapper/cl-root 17G 4.4G 13G 26% /

/dev/sda1 976M 143M 766M 16% /boot

tmpfs 181M 1.2M 180M 1% /run/user/42

tmpfs 181M 4.0K 181M 1% /run/user/0

/dev/md0 990M 2.6M 921M 1% /mnt/raid1

[root@study ~]# umount /mnt/raid1

[root@study ~]# mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/sdc

mdadm: added /dev/sdc

[root@study ~]# lsblk

NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT

sda 8:0 0 20G 0 disk

├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot

└─sda2 8:2 0 19G 0 part

├─cl-root 253:0 0 17G 0 lvm /

└─cl-swap 253:1 0 2G 0 lvm [SWAP]

sdb 8:16 0 1G 0 disk

└─md0 9:0 0 1022M 0 raid1

sdc 8:32 0 1G 0 disk

└─md0 9:0 0 1022M 0 raid1

sr0 11:0 1 1024M 0 rom

查看数据

[root@study ~]# mdadm --detail /dev/md0

/dev/md0:

Version : 1.2

Creation Time : Tue Jun 9 07:24:46 2020

Raid Level : raid1

Array Size : 1046528 (1022.00 MiB 1071.64 MB)

Used Dev Size : 1046528 (1022.00 MiB 1071.64 MB)

Raid Devices : 2

Total Devices : 2

Persistence : Superblock is persistent

Update Time : Tue Jun 9 21:11:45 2020

State : clean

Active Devices : 2

Working Devices : 2

Failed Devices : 0

Spare Devices : 0

Consistency Policy : resync

Name : study.server.com:0 (local to host study.server.com)

UUID : 77aeebdc:4a82397f:0a1ab9ad:dadf083c

Events : 53

Number Major Minor RaidDevice State

0 8 16 0 active sync /dev/sdb

2 8 32 1 active sync /dev/sdc

[root@study ~]# mount -a

[root@study ~]# df -h

文件系统容量已用可用已用% 挂载点

devtmpfs 886M 0 886M 0% /dev

tmpfs 904M 0 904M 0% /dev/shm

tmpfs 904M 9.4M 894M 2% /run

tmpfs 904M 0 904M 0% /sys/fs/cgroup

/dev/mapper/cl-root 17G 4.4G 13G 26% /

/dev/sda1 976M 143M 766M 16% /boot

tmpfs 181M 1.2M 180M 1% /run/user/42

tmpfs 181M 4.0K 181M 1% /run/user/0

/dev/md0 990M 2.6M 921M 1% /mnt/raid1

[root@study ~]# ll /mnt/raid1/

总用量 20

drwx------. 2 root root 16384 6月 9 07:26 lost+found

-rw-r--r--. 1 root root 20 6月 9 07:27 readme.txt

[root@study ~]# cat /mnt/raid1/readme.txt

this is linux raid1

[root@study ~]#

读书和健身总有一个在路上

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RAID 1 软件实现（Linux 系统）

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