8、RAID磁盤陣列及CentOS7系統啓動流程

 

1.RAID概念

磁盤陣列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID）：（廉價冗餘磁盤陣列）：多個磁盤組合成的一種形式，以提高磁盤的讀寫速度，可靠性。

RAID的建立有兩種方式：軟RAID，硬RAID

RAID幾種常見的類型

RAID類型		最低磁盤個數	空間利用率	各自的優缺點
級 別	說 明
RAID0	條帶卷	2+	100%	讀寫速度快，不容錯
RAID1	鏡像卷	2	50%	讀寫速度通常，容錯
RAID5	帶奇偶校驗的條帶卷	3+	(n-1)/n	讀寫速度快，容錯，容許壞一塊盤
RAID10	RAID1的安全+RAID0的高速	4	50%	讀寫速度快，容錯

 

 

 2.RAID有三個關鍵技術：

鏡像：提供了數據的安全性；

條帶（塊大小也能夠說是條帶的粒度），它的存在的就是提供了數據併發性

數據的校驗：提供了數據的安全

 

3.Raid相對於單個磁盤優勢：

RAID-0的工做原理

條帶 （strping），也是咱們最先出現的RAID模式

需磁盤數量:2塊以上(大小最好相同)，是組建磁盤陣列中最簡單的一種形式，只須要2塊以上的硬盤便可.

特色:成本低，能夠提升整個磁盤的性能。RAID 0沒有提供冗餘或錯誤修復能力，速度快.

任何一個磁盤的損壞將損壞所有數據；磁盤利用率爲100%。

 

 

RAID-1的工做原理

mirroring（鏡像卷），須要磁盤兩塊以上

原理: 是把一個磁盤的數據鏡像到另外一個磁盤上，也就是說數據在寫入一塊磁盤的同時，會在另外一塊閒置的磁盤上生成鏡像文件，(同步)

特色:  RAID 1 mirroring（鏡像卷），至少須要兩塊硬盤

磁盤利用率爲50%，即2塊100G的磁盤構成RAID1只能提供100G的可用空間。以下圖

 

 

 

 

 

RAID-5

須要三塊或以上硬盤，能夠提供熱備盤實現故障的恢復；只損壞一塊，沒有問題。但若是同時損壞兩塊磁盤，則數據將都會損壞。 空間利用率： (n-1)/n   2/3  以下圖所示

 

 

 

 奇偶校驗信息的做用:

當RAID5的一個磁盤數據發生損壞後，利用剩下的數據和相應的奇偶校驗信息去恢復被損壞的數據。

 

擴展：異或運算

所謂的「奇偶校驗」能夠簡單理解爲二進制運算中的「異或運算」，一般用 xor 標識。

 

 

 

    最左邊的是原始數據，右邊分別是三塊硬盤，假設第二塊硬盤出了故障，經過第一塊硬盤上的 1 和第三塊硬盤上的 1 xor 2，就可以還原出 2。同理能夠還原出 3 和 8。至於 5 xor 6 則更簡單了，直接用 5 和 6 運算出來便可。

    一句話解釋 raid 5 的數據恢復原理就是：都是用公式算出來的。

  

  嵌套RAID級別

RAID-10鏡像+條帶

         RAID 10是將鏡像和條帶進行兩級組合的RAID級別，第一級是RAID1鏡像對，第二級爲RAID 0。

 

 

 

 

 4.RAID硬盤失效處理

通常兩種處理方法：熱備和熱插拔

熱備：HotSpare

定義：當冗餘的RAID組中某個硬盤失效時，在不干擾當前RAID系統的正常使用的狀況下，用RAID系統中另一個正常的備用硬盤自動頂替失效硬盤，及時保證RAID系統的冗餘性

熱插拔：HotSwap

定義：在不影響系統正常運轉的狀況下，用正常的物理硬盤替換RAID系統中失效硬盤。

全局式：備用硬盤爲系統中全部的冗餘RAID組共享

專用式：備用硬盤爲系統中某一組冗餘RAID組專用

以下圖所示：是一個全局熱備的示例，該熱備盤由系統中兩個RAID組共享，可自動頂替任何一個RAID中的一個失效硬盤

 

 

 

 

5.RAID-0-1-5-10搭建及使用-刪除RAID及注意事項

RAID的實現方式

面試題：咱們作硬件RAID，是在裝系統前仍是以後？

答：先作陣列才裝系統 ，通常服務器啓動時，有顯示進入配置Riad的提示。

硬RAID：須要RAID卡，咱們的磁盤是接在RAID卡的，由它統一管理和控制。數據也由它來進行分配和維護；它有本身的cpu，處理速度快

軟RAID：經過操做系統實現

 

 6.Mdadm命令詳解

 mdadm命令常見參數解釋：

參數	做用
-a	檢測設備名稱  添加磁盤
-n	指定設備數量
-l	指定RAID級別
-C	建立
-v	顯示過程
-f	模擬設備損壞
-r	移除設備
-Q	查看摘要信息
-D	查看詳細信息
-S	中止RAID磁盤陣列

 

 

7.實戰搭建raid10陣列

1.新添加4塊硬盤

 

 第一步：查看磁盤

[root@ken ~]# ls /dev/sd*

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

 

第二步：下載mdadm

[root@ken ~]# yum install mdadm -y

 

第三步：建立raid10陣列

[root@ken ~]# mdadm -Cv /dev/md0 -a yes -n 4 -l 10 /dev/sd{b,c,d,e}

-C:建立

V:顯示過程

-a:檢測設備名稱添加磁盤

-n:指定設備數量

-l:指定RAID級別                       

 

 

第四步：格式磁盤陣列爲xfs

[root@ken ~]# mkfs.xfs /dev/md0

mapper/ mcelog  md0     mem     midi    mqueue/

 

第五步：掛載

[root@ken ~]# mkdir /raid10

[root@ken ~]# mount /dev/md0 /raid10

[root@ken ~]# df -h

 

第六步：查看/dev/md0的詳細信息m

[root@ken ~]# mdadm -D /dev/md0/dev/md0:

 

第七步：寫入到配置文件中

[root@ken ~]# echo "/dev/md0 /raid10 ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab

 -D：查看詳細信息

 

 8.損壞磁盤陣列及修復

第一步：模擬設備損壞

[root@ken ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb

-f: 模擬設備損壞

[root@ken ~]# mdadm -D /dev/md0/dev/md0:

-D:查看詳細信息

 

第二步：添加新的磁盤

[root@ken ~]# reboot

[root@ken ~]# umount /raid10

[root@ken ~]# mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb

*-a:檢測設備名稱,添加磁盤      

[root@ken ~]# mdadm -D  /dev/md0/dev/md0:

-D:查看詳細信息

 

再次查看發現已經構建完畢

[root@ken ~]# mdadm -D  /dev/md0/dev/md0:

 

 

 9.實戰搭建raid5陣列+備份盤

 

第一步：查看磁盤

[root@ken ~]# ls /dev/sd*

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

 

第二步：建立RAID5陣列

[root@ken ~]# mdadm  -Cv /dev/md0 -n 3 -l 5 -x 1 /dev/sd{b,c,d,e}

 

第三步：格式化爲xfs

[root@ken ~]# mkfs.xfs /dev/md0

 

第四步：掛載

[root@ken ~]# mount /dev/md0 /raid5

[root@ken ~]# df -h

 

第五步：查看陣列信息

能夠發現有一個備份盤/dev/sde

[root@ken ~]# mdadm -D /dev/md0/dev/md0:

 

第六步：模擬/dev/sdb磁盤損壞

能夠發現/dev/sde備份盤當即開始構建

[root@ken ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb

[root@ken ~]# mdadm -D /dev/md0/dev/md0:

 

10. centos7系統啓動過程及相關配置文件

1.uefi或BIOS初始化，開始開機自檢post(power on self test)（自檢磁盤、CPU、內存）

2.加載MBR到內存（引導程序）

3.GRUB階段（加載操做系統）

4.加載內核和initramfs模塊（內核和虛擬內存）

5.內核開始初始化，使用systemd來代替centos6之前的init程序