Linux上設置RAID 10

RAID 10（又叫RAID 1+0或鏡像條帶）陣列結合了RAID 0和RAID 1二者的功能特性，從而提供了高性能、容錯的磁盤輸入/輸出操做。在RAID 0中，讀取/寫入操做跨多個驅動器並路執行；在RAID 1中，如出一轍的數據寫入到兩個或多個驅動器上。

在本教程中，我將介紹如何使用5只相同的8 GiB磁盤，構建一個軟件RAID 10陣列。雖然用來構建RAID 10陣列的最大磁盤數量是4只（好比一組條帶化的兩個鏡像），但咱們將增添一隻額外的備用驅動器，以防其中一個主驅動器出現故障。咱們還將介紹一些工具，你之後能夠用來分析RAID陣列的性能。

請注意：全面深刻地介紹RAID 10及其餘分區方案（以及不一樣尺寸的驅動器和文件系統）的全部優缺點不在本文的探討範圍以內。

RAID 10陣列是如何工做的？

若是你須要實施一種支持輸入/輸出密集型操做（好比數據庫、電子郵件和網站服務器）的存儲解決方案，RAID 10是正確的選擇。下面會介紹其中原委。不妨先看一看下圖。

鏡像1和鏡像2的條帶

設想一下某個文件由上圖中的數據塊A、B、C、D和E組成。每一個RAID 1鏡像集（好比鏡像1或鏡像2）將數據塊複製到兩個設備中的每個。因爲這種配置，寫入性能有所降低，由於每一個數據塊都要寫入兩次，每隻磁盤各寫入一次，而相比從單隻讀盤讀取數據，讀取性能依然沒有變化。優勢在於，這種方案提供了冗餘性，由於除非每一個鏡像中的多隻磁盤出現故障，不然能夠維持正常的磁盤輸入/輸出操做。

RAID 0條帶的工做原理是，把數據劃分紅多個數據塊，並將數據塊A寫入到鏡像1，同時將數據塊B寫入到鏡像2，依次類推，於是提升了整體的讀取和寫入性能。另外一方面，沒有一個鏡像含有向主集提交的任何一部分數據的完整信息。這意味着，若是其中一個鏡像出現故障，整個RAID 0組件（以及於是RAID 10集）就沒法操做，數據出現沒法恢復的丟失。

構建RAID 10陣列

RAID 10陣列有兩種可能的構建方案：複雜方案（只要一步就能構建），或嵌套方案（構建方法是，先構建兩個或多個RAID 1陣列，而後把它們用做RAID 0中的組件設備）。在本教程中，咱們將介紹構建複雜的RAID 10陣列，緣由在於這種陣列讓咱們可使用數量爲奇數或偶數的磁盤，而且能夠做爲單一RAID設備來加以管理，而不是介紹嵌套方案（只容許數量爲偶數的驅動器，必須做爲嵌套設備來加以管理， RAID 1和RAID 0分開來處理）。

假設你已安裝了mdadm，該後臺程序在你的系統上運行。想了解詳細內容，請參閱這篇教程：http://xmodulo.com/create-software-raid1-array-mdadm-linux.html。另外假設已在每隻磁盤上建立了主分區sd[bcdef]1。於是，ls -l /dev | grep sd[bcdef]的輸出應該是這樣：

接下來使用下面這個命令，構建一個RAID 10陣列：

# mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=10 --raid-devices=4 /dev/sd[bcde]1 --spare-devices=1 /dev/sdf1

該陣列構建完畢後（構建過程應該用不了幾分鐘），# mdadm --detail /dev/md0的輸出應該是這樣：

在咱們繼續下一步以前有幾點須要予以說明。

1. Used Dev Space代表了陣列所使用的每一個成員設備的容量。

2. Array Size是指陣列的總大小。就RAID 10陣列而言，這至關於（N*C）/M，其中N是指活動設備的數量，C是指活動設備的容量，M則指每一個鏡像中的設備數量。因此在這裏，（N*C）/M至關於（4*8GiB）/2 = 16GiB。

3. Layout指數據佈局的具體細節。可能的佈局值以下所示。

•n（默認選項）：意味着 near拷貝。一個數據塊的多個拷貝在不一樣的設備中處於類似的偏移（offset）。這種佈局提供的讀取和寫入性能與RAID 0陣列的性能類似。

•o代表offset拷貝。不是數據段在條帶裏面複製，而是整個條帶被複制，但由一個設備輪轉，那樣重複數據塊分佈在不一樣的設備上。於是，隨後的數據塊拷貝在下一個驅動器中，下移一個數據段。想讓你的RAID 10陣列使用這種佈局，將--layout=o2添加到用來構建陣列的命令。

•f 代表far拷貝（偏移全然不一樣的多個拷貝）。這種佈局提供了較好的讀取性能，卻提供了較差的寫入性能。於是，這種方案最適合須要支持的讀取操做比寫入操做多得多的系統。想讓你的RAID 10陣列使用這種佈局，將--layout=f2添加到用來構建陣列的命令。

--layout選項中n、f和o後面所跟的數字代表了所需的每一個數據塊的副本數量。默認值是2，但它能夠是磁盤中設備數量的2倍數。經過提供數量足夠的副本，你就能儘可能減小單個驅動器的輸入/輸出影響。

4. Chunk Size，按照Linux RAID維基，數據段大小（chunk size）指寫入到設備的最小單位的數據。最優化的數據段大小取決於輸入/輸出操做的速度以及相關文件的大小。若是寫入大文件，只要確保數據段至關大，有望看到較低的開銷，而主要存儲小文件的陣列有望更加得益於較小的數據段。想爲你的RAID 10陣列指定某個數據段大小，將--chunk=desired_chunk_size添加到用來構建陣列的命令。

遺憾的是，沒有包羅萬象的方法能夠提高性能。下面是值得考慮的幾個指導準則。

•文件系統：總的來講，XFS聽說是最好的文件系統，而EXT4仍然是個不錯的選擇。

•最佳化佈局：far佈局提高了讀取性能，但下降了寫入性能。

•副本數量：更多的副本儘可能減少了輸入/輸出影響，但須要更多的磁盤時也增長了成本。

•硬件：固態硬盤比傳統的旋轉磁盤更有可能顯示性能提高的優勢（在同一環境下）。

使用DD測試RAID性能

下列基準測試能夠用來覈查咱們的RAID 10陣列（/dev/md0）的性能。

1. 寫入操做

256MB大小的單個文件被寫入到設備上：

# dd if=/dev/zero of=/dev/md0 bs=256M count=1 oflag=dsync

512字節被寫入1000次：

# dd if=/dev/zero of=/dev/md0 bs=512 count=1000 oflag=dsync

因爲dsync標記，dd繞過系統文件緩存，執行同步寫入到RAID陣列的操做。這個選項用來消除RAID性能測試期間的緩存效應。

2. 讀取操做

256KiB*15000（3.9 GB）從陣列拷貝到/dev/null：

# dd if=/dev/md0 of=/dev/null bs=256K count=15000

使用Iozone測試RAID性能

Iozone（http://www.iozone.org）是一種文件系統基準測試工具，讓咱們能夠測量的衆多磁盤輸入/輸出操做，包括隨機讀取/寫入、順序讀取/寫入和從新讀取/從新寫入。它能夠將結果導出到微軟Excel或LibreOffice Calc文件。

將Iozone安裝到CentOS/RHEL 7上

啓用Repoforge軟件庫，而後執行下列命令：

# yum install iozone

將Iozone安裝到Debian 7上

# aptitude install iozone3

下面這個iozone命令將在RAID-10陣列中執行全部測試：

# iozone -Ra /dev/md0 -b /tmp/md0.xls

•-R：生成與Excel兼容的報告，併發送到標準輸出設備。

•-a：在全自動模式下運行iozone，涵蓋全部測試和可能的記錄/文件大小。記錄大小：4k至16M，文件大小：64k至512M。

•-b /tmp/md0.xls：將測試結果存儲在某個指定的文件。

希望本文有所幫助。若是您對於提高RAID 10的性能方面有何想法或高招，歡迎交流。

 

來自爲知筆記(Wiz)