centos7配置RAID和管理

1、什么是RAID
RAID称之为磁盘阵列，主要用于提高存储的可用性，和性能上的改善，同时大大提高磁盘的容错能力，磁盘阵列是由多个物理磁盘组成，但是对于操作系统而言，它就是一个逻辑磁盘，系统上存储的数据会分布在阵列中的多个物理磁盘。
2、RAID的几种级别

3、RAID种类

4、Linux系统上实现软RAID
模拟平台：VMware workstation
测试环境：centos7计算机一台，添加一块硬盘
使用工具：mdadm
【raid1】实现过程：
1、首先查看磁盘标签类型
如果是MBR可以使用fdisk创建相同大小的磁盘分区
如果是GPT可以使用gdisk创建相同大小的磁盘分区

[root@lab-236 ~]# fdisk -l /dev/sdb
磁盘 /dev/sdb：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：gpt              #硬盘类型GPT
Disk identifier: 037192CD-B94D-4F5D-A559-A90B74EECA9D
Start          End    Size  Type            Name

2、创建2个分区，并更改分区系统类型为Linux RAID
因为我们的磁盘标签类型是GPT，所以使用gdisk执行

[root@lab-236 ~]# gdisk /dev/sdb
GPT fdisk (gdisk) version 0.8.10
Partition table scan:
MBR: protective
BSD: not present
APM: not present
GPT: present
Found valid GPT with protective MBR; using GPT.
Command (? for help): n     #创建新的分区
Partition number (1-128, default 1): 1      #分区编号1
First sector (34-41943006, default = 2048) or {+-}size{KMGTP}:     #指定起始扇区，默认即可
Last sector (2048-41943006, default = 41943006) or {+-}size{KMGTP}: +5G   #指定分区大小
Current type is 'Linux filesystem'
Hex code or GUID (L to show codes, Enter = 8300): fd00      #更改分区系统类型为LinuxRAID
Changed type of partition to 'Linux RAID'

Command (? for help): n   #继续创建第二分区
Partition number (2-128, default 2): 2     #分区编号2
First sector (34-41943006, default = 10487808) or {+-}size{KMGTP}:  #指定起始扇区，默认即可
Last sector (10487808-41943006, default = 41943006) or {+-}size{KMGTP}: +5G  #指定分区大小
Current type is 'Linux filesystem'
Hex code or GUID (L to show codes, Enter = 8300): fd00   #更改分区系统类型为LinuxRAID
Changed type of partition to 'Linux RAID'

Command (? for help): p     #显示分区信息
Disk /dev/sdb: 41943040 sectors, 20.0 GiB
Logical sector size: 512 bytes
Disk identifier (GUID): 037192CD-B94D-4F5D-A559-A90B74EECA9D
Partition table holds up to 128 entries
First usable sector is 34, last usable sector is 41943006
Partitions will be aligned on 2048-sector boundaries
Total free space is 20971453 sectors (10.0 GiB)

Number  Start (sector)    End (sector)  Size       Code  Name
1            2048        10487807   5.0 GiB     FD00  Linux RAID
2        10487808        20973567   5.0 GiB     FD00  Linux RAID

Command (? for help): w         #保存分区信息
Final checks complete. About to write GPT data. THIS WILL OVERWRITE EXISTING
PARTITIONS!!

Do you want to proceed? (Y/N): Y        #分区发生改变，提示是否继续保存
OK; writing new GUID partition table (GPT) to /dev/sdb.
The operation has completed successfully.

3、执行mdadm工具创建RAID1
注意创建RAID设备编号要从0开始

[root@lab-236 ~]# mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb1 /dev/sdb2
mdadm: /dev/sdb1 appears to be part of a raid array:
level=raid1 devices=2 ctime=Thu Dec 10 20:52:02 2020
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
mdadm: /dev/sdb2 appears to be part of a raid array:
level=raid1 devices=2 ctime=Thu Dec 10 20:52:02 2020
Continue creating array? Y      #提示创建是否继续，是Y
mdadm: Fail to create md0 when using /sys/module/md_mod/parameters/new_array, fallback to creation via node
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.

注意：创建过程，有提示这个阵列不适合作为启动盘的信息，这个是由于超级块类型决定的，超级块的类型可以使用–metadata选项设置，默认是1.2，只有这个值不大于1.0时才可以作为启动盘
4、检查创建的RAID详细信息和运行状态

[root@lab-236 ~]# mdadm --detail /dev/md0       #查看RAID详细信息
/dev/md0:
Version : 1.2
Creation Time : Fri Dec 11 16:46:33 2020
Raid Level : raid1
Array Size : 5237760 (5.00 GiB 5.36 GB)
Used Dev Size : 5237760 (5.00 GiB 5.36 GB)
Raid Devices : 2
Total Devices : 2
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Fri Dec 11 16:46:59 2020
State : clean
Active Devices : 2
Working Devices : 2
Failed Devices : 0
Spare Devices : 0
Consistency Policy : resync
Name : lab-236.com:0  (local to host lab-236.com)
UUID : 52f68880:b4d10435:d271aaa2:261ed9cb
Events : 17
Number   Major   Minor   RaidDevice State
0       8       17        0      active sync   /dev/sdb1
1       8       18        1      active sync   /dev/sdb2

[root@lab-236 ~]# cat /proc/mdstat          #查看运行状态
Personalities : [raid1]
md0 : active raid1 sdb2[1] sdb1[0]
5237760 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
unused devices: <none>

5、创建好RAID分区，接下来就是格式化文件系统，才可以被使用

[root@lab-236 ~]# mkfs.xfs   /dev/md0       #格式化为xfs文件系统
meta-data=/dev/md0               isize=512    agcount=4, agsize=327360 blks
=                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
=                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=1309440, imaxpct=25
=                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
=                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

6、挂载RAID分区到指定目录，此处挂载到/mnt

[root@lab-236 ~]# mount /dev/md0 /mnt

通过df命令查看磁盘使用情况

[root@lab-236 ~]# df  -h
文件系统                 容量  已用  可用 已用% 挂载点
devtmpfs                 471M     0  471M    0% /dev
tmpfs                    488M  8.1M  480M    2% /run
tmpfs                    488M     0  488M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos-root   17G  4.5G   12G   28% /
/dev/md0                 5.0G   33M  5.0G    1% /mnt        #可以看到挂载成功

7、模拟磁盘故障，并修复磁盘RAID
首先我们RAID分区挂载的目录创建一个文件

[root@lab-236 ~]# echo "hello world" > /mnt/hello.txt

此时我们通过mdadm工具将一个分区（/dev/sdb1）设置为故障分区

[root@lab-236 ~]# mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdb1
mdadm: set /dev/sdb1 faulty in /dev/md0

然后我们在查看RAID的配置信息

[root@lab-236 ~]# mdadm --detail /dev/md0
/dev/md0:
Version : 1.2
Creation Time : Fri Dec 11 16:46:33 2020
Raid Level : raid1
Array Size : 5237760 (5.00 GiB 5.36 GB)
Used Dev Size : 5237760 (5.00 GiB 5.36 GB)
Raid Devices : 2
Total Devices : 2
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Fri Dec 11 17:05:32 2020
State : clean, degraded
Active Devices : 1
Working Devices : 1
Failed Devices : 1
Spare Devices : 0
Consistency Policy : resync
Name : lab-236.com:0  (local to host lab-236.com)
UUID : 52f68880:b4d10435:d271aaa2:261ed9cb
Events : 21
Number   Major   Minor   RaidDevice State
-       0        0        0      removed
1       8       18        1      active sync   /dev/sdb2
0       8       17        -      faulty   /dev/sdb1     #此时/dev/sdb1状态时有缺陷的

我们可以看到/dev/sdb1的状态提示为faulty，是有缺陷的，存在故障。
查看运行情况

[root@lab-236 ~]# cat  /proc/mdstat
Personalities : [raid1]
md0 : active raid1 sdb2[1] sdb1[0](F)
5237760 blocks super 1.2 [2/1] [_U]   #发现超级块数量变成[2/1],缺失1个

unused devices: <none>

8、此时我们查看挂载目录中文件是否正常

[root@lab-236 ~]# cat  /mnt/hello.txt
hello world

我们发现文件正常，这就是RAID1的容错能力，一块磁盘出现故障，不影响数据文件的继续使用
9、接下来我们修复RAID
首先我们要将已经有缺陷的磁盘分区移除

[root@lab-236 ~]# mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdb1
mdadm: hot removed /dev/sdb1 from /dev/md0

然后我们将购买的新磁盘，添加到这个RAID中，如果实际物理环境中，直接将物理磁盘换上，添加即可，这里我们模拟环境。就当/dev/sdb1修复后重新添加回去

[root@lab-236 ~]# mdadm /dev/md0 --add /dev/sdb1
mdadm: added /dev/sdb1

此时我们查看RAID信息，可以看到新加入的磁盘正在进行spare rebuilding RAID，这个过程需要时间，时间的长短与空间数据大小有关

[root@lab-236 ~]# mdadm --detail /dev/md0
/dev/md0:
Version : 1.2
Creation Time : Fri Dec 11 16:46:33 2020
Raid Level : raid1
Array Size : 5237760 (5.00 GiB 5.36 GB)
Used Dev Size : 5237760 (5.00 GiB 5.36 GB)
Raid Devices : 2
Total Devices : 2
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Fri Dec 11 17:24:08 2020
State : clean, degraded, recovering
Active Devices : 1
Working Devices : 2
Failed Devices : 0
Spare Devices : 1
Consistency Policy : resync
Rebuild Status : 57% complete
Name : lab-236.com:0  (local to host lab-236.com)
UUID : 52f68880:b4d10435:d271aaa2:261ed9cb
Events : 41
Number   Major   Minor   RaidDevice State
2       8       17        0      spare rebuilding   /dev/sdb1
1       8       18        1      active sync   /dev/sdb2

总结：
1、配置过程如果此前创建过软RAID，需要先将原来RAID设备停止

mdadm  --stop  /dev/md0

如果不停止会出现如下错误：
mdadm: cannot open /dev/sdb1: Device or resource busy
2、如果要重建软RAID，步骤应如下：
1、先卸载目录
2、停止RAID设备
3、移除RAID设备中的磁盘