Linux Eight 使用RAID与LVM磁盘阵列技术

RAID磁盘冗余阵列
RAID技术通过把多个硬盘设备组合成一个容量更大、安全性更好的磁盘阵列，并把数据切割成多个区段后分别存放在各个不同的物理硬盘设备上，然后利用分散读写技术来提升磁盘阵列整体的性能，同时把多个重要数据的副本同步到不同的物理硬盘设备上，从而起到了非常好的数据冗余备份效果。

任何事物都有它的两面性。RAID技术确实具有非常好的数据冗余备份功能，但是它也相应地提高了成本支出。就像原本我们只有一个电话本，但是为了避免遗失，我们将联系人号码信息写成了两份，自然要为此多买一个电话本，这也就相应地提升了成本支出。RAID技术的设计初衷是减少因为采购硬盘设备带来的费用支出，但是与数据本身的价值相比较，现代企业更看重的则是RAID技术所具备的冗余备份机制以及带来的硬盘吞吐量的提升。也就是说，RAID不仅降低了硬盘设备损坏后丢失数据的几率，还提升了硬盘设备的读写速度，所以它在绝大多数运营商或大中型企业中得以广泛部署和应用。

出于成本和技术方面的考虑，需要针对不同的需求在数据可靠性及读写性能上作出权衡，制定出满足各自需求的不同方案。目前已有的RAID磁盘阵列的方案至少有十几种，而刘遄老师接下来会详细讲解RAID 0、RAID 1、RAID 5与RAID 10这4种最常见的方案。
1. RAID 0
RAID 0技术把多块物理硬盘设备（至少两块）通过硬件或软件的方式串联在一起，组成一个大的卷组，并将数据依次写入到各个物理硬盘中。这样一来，在最理想的状态下，硬盘设备的读写性能会提升数倍，但是若任意一块硬盘发生故障将导致整个系统的数据都受到破坏。通俗来说，RAID 0技术能够有效地提升硬盘数据的吞吐速度，但是不具备数据备份和错误修复能力。

2. RAID 1
RAID 1技术是把两块以上的硬盘设备进行绑定，在写入数据时，是将数据同时写入到多块硬盘设备上（可以将其视为数据的镜像或备份）。当其中某一块硬盘发生故障后，一般会立即自动以热交换的方式来恢复数据的正常使用。

3. RAID 5
RAID5技术是把硬盘设备的数据奇偶校验信息保存到其他硬盘设备中。RAID 5磁盘阵列组中数据的奇偶校验信息并不是单独保存到某一块硬盘设备中，而是存储到除自身以外的其他每一块硬盘设备上，这样的好处是其中任何一设备损坏后不至于出现致命缺陷；图中parity部分存放的就是数据的奇偶校验信息，换句话说，就是RAID 5技术实际上没有备份硬盘中的真实数据信息，而是当硬盘设备出现问题后通过奇偶校验信息来尝试重建损坏的数据。RAID这样的技术特性“妥协”地兼顾了硬盘设备的读写速度、数据安全性与存储成本问题。

4. RAID 10
RAID 10技术是RAID 1+RAID 0技术的一个“组合体”。如图7-4所示，RAID 10技术需要至少4块硬盘来组建，其中先分别两两制作成RAID 1磁盘阵列，以保证数据的安全性；然后再对两个RAID 1磁盘阵列实施RAID 0技术，进一步提高硬盘设备的读写速度。这样从理论上来讲，只要坏的不是同一组中的所有硬盘，那么最多可以损坏50%的硬盘设备而不丢失数据。由于RAID 10技术继承了RAID 0的高读写速度和RAID 1的数据安全性，在不考虑成本的情况下RAID 10的性能都超过了RAID 5，因此当前成为广泛使用的一种存储技术。

部署磁盘阵列
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] <RAID设备名称> [选项] [成员设备名称]”。

mdadm命令的常用参数和作用

挂载磁盘阵列步骤:




损坏磁盘阵列及修复
在生产环境中部署RAID10磁盘阵列组目的就是为了提高存储设备的IO读写速度及数据的安全性，但因为这次是在本机电脑上模拟出来的硬盘设备所以对于读写速度的改善可能并不直观，因此刘遄老师决定给同学们讲解下RAID磁盘阵列组损坏后的处理方法，这样以后步入了运维岗位后不会因为突发事件而手忙脚乱。首先确认有一块物理硬盘设备出现损坏不能再继续正常使用后，应该使用mdadm命令来予以移除之后查看下RAID磁盘阵列组的状态已经被改变：

移除阵列中一块硬盘来模拟一块硬盘损坏。

磁盘阵列+备份盘
部署RAID 5 磁盘阵列时，至少需要用3块硬盘，还需要再加一块备份硬盘。
还原虚拟机，部署RAID 5 + 1备份盘 。

mdadm -Cv /dev/md0 -n 3 -l 5 -x 1 /dev/sd[b-e]           #用3块硬盘创建RAID 5磁盘阵列，再用1块作为备份盘
mdadm -D /dev/md0                                        #查看磁盘阵列详细信息，显示3个盘为actvie，1个盘为spare，RAID类型为RAID 5
mkfs.ext4 /dev/md0
echo "/dev/md0 /RAID ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab    #往/etc/fstab文件追加挂载信息，以实现永久挂载
mkdir /RAID
mount -a
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb                               #故意移除RAID 5阵列中的其中一个盘（active的盘）
mdadm -D /dev/md0                                        #再查看磁盘阵列/dev/md0详细信息，显示备份盘自动定提上去并开始数据同步（spare rebuilding）。

LVM逻辑卷管理器
LVM（逻辑卷管理器）可以允许用户对硬盘资源进行动态调整。（让用户灵活的变更分区的大小）
逻辑卷管理器是Linux系统用于对硬盘分区进行管理的一种机制，理论性较强，其创建初衷是为了解决硬盘设备在创建分区后不易修改分区大小的缺陷。尽管对传统的硬盘分区进行强制扩容或缩容从理论上来讲是可行的，但是却可能造成数据的丢失。而LVM技术是在硬盘分区和文件系统之间添加了一个逻辑层，它提供了一个抽象的卷组，可以把多块硬盘进行卷组合并。这样一来，用户不必关心物理硬盘设备的底层架构和布局，就可以实现对硬盘分区的动态调整。LVM的技术架构如图。

LVM的核心理念
物理卷处于LVM中的最底层，可以将其理解为物理硬盘、硬盘分区或者RAID磁盘阵列，这都可以。
卷组建立在物理卷之上，一个卷组可以包含多个物理卷，而且在卷组创建之后也可以继续向其中添加新的物理卷。
逻辑卷是用卷组中空闲的资源建立的，并且逻辑卷在建立后可以动态地扩展或缩小空间。

部署逻辑卷
部署LVM时，需要逐个配置物理卷、卷组和逻辑卷。常用的部署命令如表所示。

部署逻辑卷步骤：（PV -> VG -> LV）
让硬盘设备支持LVM技术（pvcreate）
把硬盘设备加入到卷组（vgcreate）
从卷组中切割一定空间作为逻辑卷（lvcreate）
把生成好的逻辑卷进行格式化，然后挂载使用（mkfs，mount，/etc/fstab）

pvcreate /dev/sdb /dev/sdc                                            #创建物理卷，让硬盘设备支持LVM
vgcreate storage /dev/sdb /dev/sdc                                    #把创建好的物理卷组成卷组，命名为storge
vgdisplay                                                             #查看卷组状态
lvcreate -n vo -l 40 storage                                          #从卷组storge切割出40个基本单元（默认大小4M）创建一个160M的逻辑卷，命名为vo。-l 40效果等同于-L 160M
lvdisplay                                                             #查看逻辑卷状态
mkfs.ext4 /dev/storage/vo                                             #格式化逻辑卷vo
echo "/dev/storage/vo /linuxprobe ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab    #往/etc/fatab文件追加挂载信息，实现永久挂载
mkdir /linuxprobe                                                     #创建挂载点
mount -a                                                              #挂载
df -h                                                                 #查看挂载状态