末学者笔记--Linux中RAID磁盘阵列及centos7启动过程

《一》RAID概念

磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent DisksRAID),有独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列之意。 磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘,以硬件(RAID卡)或软件(MDADM)形式组合成一个容量巨大的磁盘组,利用多个磁盘组合在一起,提升整个磁盘系统效能。利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。 磁盘阵列还能利用同位检查(Parity Check)的观念,在数组中任意一个硬盘故障时,仍可读出数据,在数据。

         注:RAID可以预防数据丢失,但是它并不能完全保证你的数据不会丢失,所以大家使用RAID的同时还是注意备份重要的数据

         RAID的创建有两种方式:

RAID(通过操作系统软件来实现)和RAID(使用硬件阵列卡);了解raid1raid5raid10。不过随着云的高速发展,供应商一般可以把硬件问题解决掉。

RAID几种常见的类型

RAID类型

最低磁盘个数

空间利用率

各自的优缺点

级 别

说 明

RAID0

条带卷

2+

100%

读写速度快,不容错

RAID1

镜像卷

2

50%

读写速度一般,容错

RAID5

带奇偶校验的条带卷

3+

(n-1)/n

读写速度快,容错,允许坏一块盘

RAID10

RAID1的安全+RAID0的高速

4

50%

读写速度快,容错

RAID基本思想:把好几块硬盘通过一定组合方式把它组合起来,成为一个新的硬盘阵列组,从而使它能够达到高性能硬盘的要求

 

一.RAID有三个关键技术:

镜像:提供了数据的安全性;

条带(块大小也可以说是条带的粒度),它的存在的就是提供了数据并发性

数据的校验:提供了数据的安全

 

二.Raid相对于单个磁盘优点:

 

 

RAID-0的工作原理

条带 strping),也是我们最早出现的RAID模式

需磁盘数量:2块以上(大小最好相同),是组建磁盘阵列中最简单的一种形式,只需要2块以上的硬盘即可.

特点:成本低,可以提高整个磁盘的性能。RAID 0没有提供冗余或错误修复能力,速度快.

任何一个磁盘的损坏将损坏全部数据;磁盘利用率为100%

 

 

 

RAID-1

mirroring(镜像卷),需要磁盘两块以上

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,(同步)

RAID 1 mirroring(镜像卷),至少需要两块硬盘

磁盘利用率为50%,即2100G的磁盘构成RAID1只能提供100G的可用空间。如下图

 

 

RAID-5

需要三块或以上硬盘,可以提供热备盘实现故障的恢复;只损坏一块,没有问题。但如果同时损坏两块磁盘,则数据将都会损坏。 空间利用率: (n-1)/n  2/3 如下图所示

 

 

 

奇偶校验信息的作用:

RAID5的一个磁盘数据发生损坏后,利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。

 

扩展:异或运算

所谓的奇偶校验可以简单理解为二进制运算中的异或运算,通常用 xor 标识。

 

 

最左边的是原始数据,右边分别是三块硬盘,假设第二块硬盘出了故障,通过第一块硬盘上的 1 和第三块硬盘上的 1 xor 2,就能够还原出 2。同理可以还原出 3 8。至于 5 xor 6 则更简单了,直接用 5 6 运算出来即可。
一句话解释 raid 5 的数据恢复原理就是:都是用公式算出来的。

 

RAID-10镜像+条带

RAID 10是将镜像和条带进行两级组合的RAID级别,第一级是RAID1镜像对,第二级为RAID 0。比如我们有8块盘,它是先两两做镜像,形成了新的4块盘,然后对这4块盘做RAID0;当RAID10有一个硬盘受损其余硬盘会继续工作,这个时候受影响的硬盘只有2

 

 

 

三.RAID硬盘失效处理

 

一般两种处理方法:热备和热插拔

1.热备HotSpare

定义:当冗余的RAID组中某个硬盘失效时,在不干扰当前RAID系统的正常使用的情况下,用RAID系统中另外一个正常的备用硬盘自动顶替失效硬盘,及时保证RAID系统的冗余性

全局式:备用硬盘为系统中所有的冗余RAID组共享

专用式:备用硬盘为系统中某一组冗余RAID组专用

如下图所示:是一个全局热备的示例,该热备盘由系统中两个RAID组共享,可自动顶替任何一个RAID中的一个失效硬盘

 

 

 

2.热插拔HotSwap

定义:在不影响系统正常运转的情况下,用正常的物理硬盘替换RAID系统中失效硬盘。

 

《二》.RAID-0-1-5-10搭建及使用-删除RAID及注意事项

RAID的实现方式

【注意】

(1)做硬件RAID必须在装系统前

(2)RAID:需要RAID卡,我们的磁盘是接在RAID卡的,由它统一管理和控制。数据也由它来进行分配和维护;它有自己的cpu,处理速度快

(3)RAID:通过操作系统实现

 

一.Mdadm命令详解

 

1.Mdadm:一种Linux工具,用于创建和管理软件RAID的命令

2.常见参数

参数

作用

-a

检测设备名称

添加磁盘

-n

指定设备数量

-l

指定RAID级别

-C

创建

-v

显示过程

-f

模拟设备损坏

-r

移除设备

-Q

查看摘要信息

-D

查看详细信息

-S

停止RAID磁盘阵列

 

二.实战搭建raid10阵列

新添加4块硬盘

 

 

 

1.第一步:查看磁盘

[root@feige ~]# ls /dev/sd*

/dev/sda  /dev/sda1  /dev/sda2  /dev/sdb  /dev/sdc  /dev/sdd  /dev/sde

 

2.第二步:下载mdadm

[root@feige ~]# yum install mdadm -y

 

3.第三步:创建raid10阵列

[root@feige ~]# mdadm -Cv /dev/md10 -a yes -n 4 -l 10 /dev/sd{b,c,d,e}

mdadm: layout defaults to n2

mdadm: layout defaults to n2

mdadm: chunk size defaults to 512K

mdadm: size set to 20954112K

mdadm: Fail create md0 when using /sys/module/md_mod/parameters/new_array

mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata

mdadm: array /dev/md10 started.

 

4.第四步:格式磁盘阵列为xfs

 

[root@feige ~]# mkfs.xfs /dev/md10

 

5.第五步:挂载

[root@feige ~]# mkdir /raid10

[root@feige ~]# mount /dev/md10 /raid10

[root@feige ~]# df -h

 

6.第六步:查看/dev/md10的详细信息

 

[root@feige ~]# mdadm -D /dev/md10

 

7.第七步:写入到配置文件中

[root@ken ~]# echo "/dev/md10 /raid10 xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab

 

三.损坏磁盘阵列及修复

 

之所以在生产环境中部署RAID 10磁盘阵列,是为了提高硬盘存储设备的读写速度及数据的安全性,但由于我们的硬盘设备是在虚拟机中模拟出来的,因此对读写速度的改善可能并不直观。

在确认有一块物理硬盘设备出现损坏而不能继续正常使用后,应该使用mdadm命令将其移除,然后查看RAID磁盘阵列的状态,可以发现状态已经改变。

 

1.第一步:模拟设备损坏

[root@feige ~]# mdadm /dev/md10 -f /dev/sdb

mdadm: set /dev/sdb faulty in /dev/md10

[root@feige ~]# mdadm -D /dev/md10

 

2.第二步:添加新的磁盘

RAID 10级别的磁盘阵列中,当RAID 1磁盘阵列中存在一个故障盘时并不影响RAID 10磁盘阵列的使用。当购买了新的硬盘设备后再使用mdadm命令来予以替换即可,在此期间我们可以在/RAID目录中正常地创建或删除文件。由于我们是在虚拟机中模拟硬盘,所以先重启系统,然后再把新的硬盘添加到RAID磁盘阵列中。

[root@feige ~]# reboot

[root@feige ~]# umount /raid10

[root@feige ~]# mdadm /dev/md10 -a /dev/sdb

mdadm: added /dev/sdb

[root@feige ~]# mdadm -D  /dev/md10

再次查看发现已经构建完毕

[root@feige ~]# mdadm -D  /dev/md10

四.实战搭建raid5阵列+备份盘

添加4个硬盘:

 

 

 

1.第一步:查看磁盘

[root@feige ~]# ls /dev/sd*

/dev/sda  /dev/sda1  /dev/sda2  /dev/sdb  /dev/sdc  /dev/sdd  /dev/sde

 

2.第二步:创建RAID5阵列

[root@feige ~]# mdadm  -Cv /dev/md5 -n 3 -l 5 -x 1 /dev/sd{b,c,d,e}

 

3.第三步:格式化为xfs

[root@feige ~]# mkfs.xfs /dev/md5 

 

4.第四步:挂载

[root@feige ~]# mount /dev/md5 /raid5

[root@feige ~]# df -h

 

5.第五步:查看阵列信息

可以发现有一个备份盘/dev/sde

[root@feige ~]# mdadm -D /dev/md5

/dev/md0:

           Version : 1.2

     Creation Time : Thu Feb 28 19:35:10 2019

. . . . . . . . . . .. . . .

    Number   Major   Minor   RaidDevice State

       0       8       16        0      active sync   /dev/sdb

       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc

       4       8       48        2      active sync   /dev/sdd

 

       3       8       64        -      spare   /dev/sde

 

6.第六步:模拟/dev/sdb磁盘损坏

可以发现/dev/sde备份盘立即开始构建

[root@feige ~]# mdadm /dev/md5 -f /dev/sdb

mdadm: set /dev/sdb faulty in /dev/md5

[root@feige ~]# mdadm -D /dev/md5

/dev/md5:

           Version : 1.2

     Creation Time : Thu Feb 28 19:35:10 2019

. . . . . . . . . . . . . . . .

 

    Number   Major   Minor   RaidDevice State

       3       8       64        0      spare rebuilding   /dev/sde

       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc

       4       8       48        2      active sync   /dev/sdd

 

       0       8       16        -      faulty   /dev/sdb

 

《三》centos7系统启动过程及相关配置文件

1.uefiBIOS初始化,开始post(power on self test)开机自检

2.加载MBR到内存,选择引导顺序。

3.GRUB阶段,给用户选择系统。

4.加载内核和initramfs模块

5.内核开始初始化,使用centos7系统使用的是systemd来代替centos6以前的init程序

 

posted @ 2019-04-12 20:07  *云深不知处*  阅读(394)  评论(0编辑  收藏  举报