磁盘管理-Linux系统磁盘管理

关于RAID磁盘阵列的介绍可以看我之前发布的一篇文章
基本磁盘与动态磁盘 RAID磁盘冗余阵列区分

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mdadm命令

mdadm 命令用于管理 Linux 系统中的软件 RAID 硬盘阵列，

格式为“mdadm [模式] [选项] [成员设备名称]”。

当前，生产环境中用到的服务器一般都配备RAID阵列卡，尽管服务器的价格越来越便宜，但是我们没有必要为了做一个实验而去单独购买一台服务器，

而是可以会用 mdadm 命令在Linux系统中创建和管理软件RAID磁盘阵列，而且它涉及的理论知识的操作过程与生产环境中的完全一致。

mdadm 命令的常用参数以及作用如表所示。

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创建RAID10

此时，就需要使用 mdadm 中的参数了。

其中，-C 参数代表创建一个RAID阵列卡；

-v参数显示创建的过程，同时在后面追加一个设备名称/dev/md0，这样/dev/md0 就是创建后的
RAID 磁盘阵列的名称；

-a yes 参数代表自动创建设备文件；

-n 4 参数代表使用 4 块硬盘来部署这个 RAID 磁盘阵列；

而-l 10 参数则代表 RAID 10 方案；最后再加上 4 块硬盘设备的名称就搞定了。

使用 mdadm 命令创建 RAID 10，名称为“/dev/md0”。

[root@liza ~]# mdadm -Cv /dev/md0 -a yes -n 4 -l 10 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde
mdadm: layout defaults to n2
mdadm: layout defaults to n2
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: size set to 20954624K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.

其次，把制作好的 RAID 磁盘阵列格式化为 ext4 格式。

[root@liza ~]# mkfs.ext4 /dev/md0
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=128 blocks, Stripe width=256 blocks
2621440 inodes, 10477312 blocks
523865 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=2157969408
320 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208,
4096000, 7962624
Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done 

再次，创建挂载点然后把硬盘设备进行挂载操作。挂载成功后可看到可用空间为40GB。

[root@liza ~]# mkdir /RAID
[root@liza ~]# mount /dev/md0 /RAID
[root@liza ~]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/rhel-root 18G 3.0G 15G 17% /
devtmpfs 905M 0 905M 0% /dev
tmpfs 914M 84K 914M 1% /dev/shm
tmpfs 914M 8.9M 905M 1% /run
tmpfs 914M 0 914M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /media/cdrom
/dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot
/dev/md0 40G 49M 38G 1% /RAID 

最后，查看/dev/md0 磁盘阵列的详细信息，并把挂载信息写入到配置文件中，使其永久生效。

[root@liza ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
Version : 1.2
Creation Time : Tue May 5 07:43:26 2017
Raid Level : raid10
Array Size : 41909248 (39.97 GiB 42.92 GB)
Used Dev Size : 20954624 (19.98 GiB 21.46 GB)
Raid Devices : 4
Total Devices : 4
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Tue May 5 07:46:59 2017
State : clean
Active Devices : 4
Working Devices : 4
Failed Devices : 0
Spare Devices : 0
Layout : near=2
Chunk Size : 512K
Name : localhost.localdomain:0 (local to host localhost.localdomain) 
UUID : cc9a87d4:1e89e175:5383e1e8:a78ec62c
Events : 17
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 16 0 active sync /dev/sdb
1 8 32 1 active sync /dev/sdc
2 8 48 2 active sync /dev/sdd
3 8 64 3 active sync /dev/sde

[root@liza ~]# echo "/dev/md0 /RAID ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab

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损坏磁盘阵列及修复

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。

[root@liza ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb
mdadm: set /dev/sdb faulty in /dev/md0
[root@liza ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
Version : 1.2
Creation Time : Fri May 8 08:11:00 2017
Raid Level : raid10
Array Size : 41909248 (39.97 GiB 42.92 GB)
Used Dev Size : 20954624 (19.98 GiB 21.46 GB)
Raid Devices : 4
Total Devices : 4
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Fri May 8 08:27:18 2017
State : clean, degraded
Active Devices : 3
Working Devices : 3
Failed Devices : 1
Spare Devices : 0
Layout : near=2
Chunk Size : 512K
Name : linuxprobe.com:0 (local to host linuxprobe.com)
UUID : f2993bbd:99c1eb63:bd61d4d4:3f06c3b0
Events : 21
Number Major Minor RaidDevice State
0 0 0 0 removed
1 8 32 1 active sync /dev/sdc
2 8 48 2 active sync /dev/sdd
3 8 64 3 active sync /dev/sde
0 8 16 – faulty /dev/sdb

在 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@liza ~]# umount /RAID
[root@liza ~]# mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb
[root@liza ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
 Version : 1.2
 Creation Time : Mon Jan 30 00:08:56 2017
 Raid Level : raid10
 Array Size : 41909248 (39.97 GiB 42.92 GB)
 Used Dev Size : 20954624 (19.98 GiB 21.46 GB)
 Raid Devices : 4
 Total Devices : 4
 Persistence : Superblock is persistent
 Update Time : Mon Jan 30 00:19:53 2017
 State : clean
 Active Devices : 4
 Working Devices : 4
 Failed Devices : 0
 Spare Devices : 0
 Layout : near=2
 Chunk Size : 512K
 Name : localhost.localdomain:0 (local to host localhost.localdomain)
 UUID : d3491c05:cfc81ca0:32489f04:716a2cf0
 Events : 56
 Number Major Minor RaidDevice State
 4 8 16 0 active sync /dev/sdb
 1 8 32 1 active sync /dev/sdc
 2 8 48 2 active sync /dev/sdd
 3 8 64 3 active sync /dev/sde
[root@liza ~]# mount –a

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磁盘阵列+备份盘

RAID 10 磁盘阵列中最多允许 50%的硬盘设备发生故障，但是存在这样一种极端情况，
即同一 RAID 1 磁盘阵列中的硬盘设备若全部损坏，也会导致数据丢失。换句话说，在 RAID
10 磁盘阵列中，如果 RAID 1 中的某一块硬盘出现了故障，而我们正在前往修复的路上，
恰巧该 RAID1 磁盘阵列中的另一块硬盘设备也出现故障，那么数据就被彻底丢失了。

在这样的情况下，该怎么办呢？其实，我们完全可以使用 RAID 备份盘技术来预防这类事故。该技术的核心理念就是准备一块足够大的硬盘，这块硬盘平时处于闲置状态，一旦 RAID
磁盘阵列中有硬盘出现故障后则会马上自动顶替上去。

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创建RAID5

现在创建一个 RAID 5 磁盘阵列+备份盘。

在下面的命令中，参数-n 3 代表创建这个
RAID 5 磁盘阵列所需的硬盘数，参数-l 5 代表 RAID 的级别，而参数-x 1 则代表有一块备
份盘。

当查看/dev/md0（即 RAID 5 磁盘阵列的名称）磁盘阵列的时候就能看到有一块备
份盘在等待中了。

[root@liza ~]# 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 
  ├─rhel-root 253:0    0   17G  0 lvm  /
  └─rhel-swap 253:1    0    2G  0 lvm  [SWAP]
sdb             8:16   0   20G  0 disk 
sdc             8:32   0   20G  0 disk 
sdd             8:48   0   20G  0 disk 
sde             8:64   0   20G  0 disk 
sr0            11:0    1  3.8G  0 rom  /run/media/root/RHEL-7.4 Server.x86_64

[root@liza ~]# mdadm -Cv /dev/md0 -n 3 -l 5 -x 1 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: size set to 20955136K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.

查看详细信息

[root@liza ~]# mdadm -D /dev/md0 
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Mon Jan 11 22:58:07 2021
        Raid Level : raid5
        Array Size : 41910272 (39.97 GiB 42.92 GB)
     Used Dev Size : 20955136 (19.98 GiB 21.46 GB)
      Raid Devices : 3
     Total Devices : 4
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Mon Jan 11 22:58:26 2021
             State : clean, degraded, recovering 
    Active Devices : 2
   Working Devices : 4
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 2

            Layout : left-symmetric
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

    Rebuild Status : 21% complete

              Name : liza:0  (local to host liza)
              UUID : fe775c8a:a46b3811:84f4a134:178ebd74
            Events : 4

    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      spare rebuilding   /dev/sdd

       3       8       64        -      spare   /dev/sde

现在将部署好的 RAID 5 磁盘阵列格式化为 ext4文件格式，然后挂载到目录上，之后就可以使用了。

[root@liza ~]# mkfs.ext4 /dev/md0 
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=128 blocks, Stripe width=256 blocks
2621440 inodes, 10477568 blocks
523878 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=2157969408
320 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
	32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 
	4096000, 7962624

Allocating group tables: done                            
Writing inode tables: done                            
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done   

[root@liza ~]# echo "/dev/md0 /RAID ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab 
[root@liza ~]# mkdir /RAID
[root@liza ~]# mount -a

最后是见证奇迹的时刻！我们再次把硬盘设备/dev/sdb 移出磁盘阵列，然后迅速查看
/dev/md0 磁盘阵列的状态，就会发现备份盘已经被自动顶替上去并开始了数据同步。

RAID 中的这种备份盘技术非常实用，可以在保证 RAID 磁盘阵列数据安全性的基础上进一步提高数
据可靠性，所以，如果公司不差钱的话还是再买上一块备份盘以防万一。

[root@liza ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb
mdadm: set /dev/sdb faulty in /dev/md0
[root@liza ~]# mdadm -D /dev/md0 
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Mon Jan 11 22:58:07 2021
        Raid Level : raid5
        Array Size : 41910272 (39.97 GiB 42.92 GB)
     Used Dev Size : 20955136 (19.98 GiB 21.46 GB)
      Raid Devices : 3
     Total Devices : 4
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Mon Jan 11 23:01:38 2021
             State : clean, degraded, recovering 
    Active Devices : 2
   Working Devices : 3
    Failed Devices : 1
     Spare Devices : 1

            Layout : left-symmetric
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

    Rebuild Status : 6% complete

              Name : liza:0  (local to host liza)
              UUID : fe775c8a:a46b3811:84f4a134:178ebd74
            Events : 23

    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