在Linux上玩轉(zhuǎn)磁盤(pán)陣列
大部分用戶(hù)都會(huì)擔(dān)心，萬(wàn)一硬盤(pán)發(fā)生故障，數(shù)據(jù)丟失咱們辦呢?其實(shí)現(xiàn)在不少用戶(hù)由于硬盤(pán)容量等方面的限制，都會(huì)在主機(jī)上掛有不止一塊的硬盤(pán)。此時(shí)若把這些硬盤(pán)組成一個(gè)磁盤(pán)陣列，那么用戶(hù)就可以高枕無(wú)憂(yōu)了。磁盤(pán)陣列可以將多個(gè)硬盤(pán)組成一個(gè)虛擬的硬盤(pán)。在操作上，用戶(hù)會(huì)覺(jué)得跟使用單一硬盤(pán)沒(méi)有什么不同。但是在實(shí)際存儲(chǔ)數(shù)據(jù)過(guò)程中，磁盤(pán)陣列是將數(shù)據(jù)分別保存在不同的硬盤(pán)上，以提高數(shù)據(jù)的安全性。筆者今天將跟大家說(shuō)說(shuō)如何在Linux環(huán)境下玩轉(zhuǎn)磁盤(pán)陣列。
一、使用磁盤(pán)陣列可以帶來(lái)哪些好處?
在具體如何配置磁盤(pán)陣列之前，筆者要先給大家介紹一下利用磁盤(pán)陣列的好處。先給大家一點(diǎn)動(dòng)力，讓大家能夠繼續(xù)看下面的內(nèi)容。
***個(gè)好處是磁盤(pán)陣列可以提高數(shù)據(jù)存取的效率。硬盤(pán)其實(shí)就好像是一個(gè)盒子，其內(nèi)部空間很大，但是出入的口子很小。當(dāng)要把大量數(shù)據(jù)保存在這個(gè)盒子的時(shí)候，只有通過(guò)這個(gè)小小的盒子來(lái)保存數(shù)據(jù)。其存取的效率明顯不是很高。但是，如果采用磁盤(pán)陣列的話(huà)，當(dāng)系統(tǒng)向硬盤(pán)中寫(xiě)入數(shù)據(jù)的時(shí)候，會(huì)先把大塊的數(shù)據(jù)分割成多個(gè)小區(qū)快，并同時(shí)寫(xiě)到不同的硬盤(pán)中。這就好像在一個(gè)盒子中開(kāi)了多個(gè)出入孔，同時(shí)往這個(gè)孔中加入數(shù)據(jù)一樣，可以提高硬盤(pán)的寫(xiě)入速度。同理，在讀取的時(shí)候，也可以同時(shí)從不同的硬盤(pán)中讀取，提高數(shù)據(jù)讀取的速度。所以磁盤(pán)陣列可以提高數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)效率。為此，在一些服務(wù)器上部署磁盤(pán)陣列，可以提高服務(wù)器的應(yīng)用性能。
第二個(gè)好處是可以整合多塊硬盤(pán)。多數(shù)的Linux系統(tǒng)管理員也許都遇到過(guò)這種問(wèn)題。一塊硬盤(pán)用著用著，突然空間不夠了。此時(shí)該如何處理呢?其實(shí)，管理員不需要更換硬盤(pán)。而是可以把多個(gè)小容量的硬盤(pán)整合起來(lái)，組合成一個(gè)容量比較大的虛擬硬盤(pán)。因?yàn)榇疟P(pán)陣列操作起來(lái)，就好像跟一塊硬盤(pán)一樣，所以不會(huì)給用戶(hù)的工作帶來(lái)不利的影響。所以把多塊閑置的硬盤(pán)利用磁盤(pán)陣列組合成一塊虛擬硬盤(pán)，是解決磁盤(pán)容量不足的一個(gè)不錯(cuò)的方法。
第三個(gè)好處是可以提供比較高的安全性。當(dāng)硬盤(pán)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，磁盤(pán)陣列技術(shù)能夠利用現(xiàn)有的信息對(duì)損壞的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)。磁盤(pán)陣列會(huì)產(chǎn)生一個(gè)校驗(yàn)碼。這個(gè)校驗(yàn)碼會(huì)存放在不同的磁盤(pán)上。當(dāng)某塊磁盤(pán)突然出現(xiàn)損壞時(shí)，磁盤(pán)陣列技術(shù)就可以利用這個(gè)校驗(yàn)碼來(lái)恢復(fù)損壞磁盤(pán)的數(shù)據(jù)。故磁盤(pán)陣列技術(shù)也經(jīng)常被用在Linux服務(wù)器，以提高服務(wù)器數(shù)據(jù)的安全性。
二、Linux磁盤(pán)陣列與其它操作系統(tǒng)的差異。
從磁盤(pán)陣列的概念中，我們知道磁盤(pán)陣列是由一個(gè)個(gè)不同的硬盤(pán)組合而成的一個(gè)虛擬硬盤(pán)。其他操作系統(tǒng)，如微軟操作系統(tǒng)，若要采用磁盤(pán)陣列的話(huà)，也有這方面的限制。但是，Linux與其他操作系統(tǒng)不同。它可以在同一塊硬盤(pán)中實(shí)現(xiàn)磁盤(pán)陣列。也就是說(shuō)，Linux操作系統(tǒng)不是以硬盤(pán)為單位來(lái)組成磁盤(pán)陣列的，而是以分區(qū)為單位。既可以通過(guò)把一個(gè)硬盤(pán)分割成不同的分區(qū)，然后再把它們組合成一個(gè)磁盤(pán)陣列。
不過(guò)在同一塊硬盤(pán)上分割成多塊分區(qū)，并重新組合成一個(gè)磁盤(pán)陣列的話(huà)，就不能夠享受磁盤(pán)陣列所帶來(lái)的好處。如上面所講的提高硬盤(pán)數(shù)據(jù)存取效率、提高數(shù)據(jù)安全性等等，都將不在有。也就是說(shuō)，其已經(jīng)失去了將數(shù)據(jù)存放在不同磁盤(pán)、以降低數(shù)據(jù)損壞風(fēng)險(xiǎn)、提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率的目的。磁盤(pán)陣列的使用價(jià)值將無(wú)法體現(xiàn)。
故系統(tǒng)管理員之所以把一塊硬盤(pán)分割成不同的分區(qū)，并實(shí)現(xiàn)磁盤(pán)陣列，主要是出于實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)的目的。在實(shí)際部署中，筆者建議企業(yè)還是采用至少三塊硬盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)磁盤(pán)陣列，讓磁盤(pán)陣列真真發(fā)揮其應(yīng)有的效益。
三、Linux系統(tǒng)下如何設(shè)置磁盤(pán)陣列?
在Linux系統(tǒng)中，磁盤(pán)陣列主要通過(guò)/etc/raidtab配置文件來(lái)控制的。若系統(tǒng)管理員需要實(shí)現(xiàn)磁盤(pán)陣列的話(huà)，就需要手工創(chuàng)建這個(gè)配置文件。或者從其他地方復(fù)制這個(gè)文件，并進(jìn)行相應(yīng)的修改。默認(rèn)情況下，在Linux系統(tǒng)中不會(huì)有這個(gè)文件。下面筆者就對(duì)這個(gè)文件中的主要參數(shù)進(jìn)行講解，幫助大家建立一個(gè)正確的磁盤(pán)陣列配置文件。
參數(shù)一：raid-level 指定磁盤(pán)陣列的類(lèi)型。
磁盤(pán)陣列到目前為止，有不下于十種的類(lèi)型。而Linux系統(tǒng)則只支持其中的不種類(lèi)型。系統(tǒng)管理員需要了解這五種磁盤(pán)陣列類(lèi)型的特點(diǎn)，并根據(jù)企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的磁盤(pán)類(lèi)型。筆者平時(shí)比較喜歡采用Linear或者RAID-5這兩種磁盤(pán)陣列類(lèi)型。為此就給大家分析一下這兩個(gè)磁盤(pán)類(lèi)型的特點(diǎn)。
Linear磁盤(pán)陣列模式比較簡(jiǎn)單，它只是起到一個(gè)磁盤(pán)的整和作用。如果采用這種磁盤(pán)陣列模式，Linux系統(tǒng)會(huì)先將數(shù)據(jù)存放在***塊硬盤(pán)中。只有當(dāng)這個(gè)硬盤(pán)空間已經(jīng)使用完了，操作系統(tǒng)才會(huì)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到第二塊硬盤(pán)中。以此類(lèi)推。在這種模式下，由于沒(méi)有把數(shù)據(jù)分塊同時(shí)存入到多個(gè)硬盤(pán)中，所以不能夠提高數(shù)據(jù)存取效率。同時(shí)，也不存在校驗(yàn)碼，故也沒(méi)有數(shù)據(jù)自我修復(fù)的功能。也就是說(shuō)，這種模式的磁盤(pán)陣列，只起到了把小容量的硬盤(pán)整和中一塊大硬盤(pán)的作用。所以這種模式實(shí)際應(yīng)用的不多。但是因?yàn)槠渑渲煤?jiǎn)單，所以是用來(lái)理解磁盤(pán)陣列這種技術(shù)的好渠道。
RAID-5磁盤(pán)陣列模式是現(xiàn)在主流的磁盤(pán)陣列模式。在這種模式下，Linux操作系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)切割成固定大小的小區(qū)塊，并同時(shí)分別保存到不同的硬盤(pán)中。而且這種磁盤(pán)陣列模式，會(huì)產(chǎn)生校驗(yàn)碼，并且把校驗(yàn)碼存放在不同的硬盤(pán)中。由于其并沒(méi)有保留固定的一塊硬盤(pán)來(lái)存放同為校驗(yàn)碼，所以當(dāng)任何一塊硬盤(pán)損壞時(shí)，損壞的數(shù)據(jù)都可以被修復(fù)。若采用這種模式，可以提高數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)效率、增強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全性、把不同硬盤(pán)整和成一塊虛擬硬盤(pán)。而且，其沒(méi)有把同位校驗(yàn)碼存放在同一塊硬盤(pán)中，所以不會(huì)造成整體系統(tǒng)性能的瓶頸。筆者現(xiàn)在企業(yè)中的服務(wù)器，就是采用了這種磁盤(pán)陣列模式。
參數(shù)二：chunk-size 指定分塊的大小。
采用磁盤(pán)陣列后，數(shù)據(jù)會(huì)被分割成許多小塊，然后寫(xiě)入到硬盤(pán)中。那么這個(gè)塊的大小是多少呢?在磁盤(pán)陣列配置文件中，需要指定每個(gè)寫(xiě)入?yún)^(qū)塊的大小。其最小單位是2KB。用戶(hù)指定的區(qū)塊大小，必須都是2的整數(shù)次方。如可以設(shè)置為4、8、16等等。不過(guò)這個(gè)參數(shù)配置對(duì)于Liner模式下沒(méi)有實(shí)際意義。因?yàn)樵贚iner模式下實(shí)際上不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊。因?yàn)槠湎劝褦?shù)據(jù)存儲(chǔ)在***塊硬盤(pán)上。當(dāng)***塊硬盤(pán)滿(mǎn)后在存儲(chǔ)在第二塊上，以此類(lèi)推。故不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊。所以這個(gè)參數(shù)對(duì)Liner這種磁盤(pán)陣列模式不起作用。
參數(shù)三：persistent-superblock：設(shè)置是否要寫(xiě)入超級(jí)塊。
在微軟的操作系統(tǒng)下部署磁盤(pán)陣列的話(huà)，就不需要設(shè)置這個(gè)內(nèi)容。但是在Linux下，必須對(duì)此進(jìn)行設(shè)置。因?yàn)長(zhǎng)inux系統(tǒng)采用的是Ext2/3文件系統(tǒng)。對(duì)于這個(gè)文件系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，硬盤(pán)分區(qū)首先被劃分為一個(gè)個(gè)Block。同一個(gè)ext2文件系統(tǒng)上的每個(gè)block大小都是一樣的。但是對(duì)于不同的ext2文件系統(tǒng)，block的大小可以有區(qū)別。典型的block大小是1024 bytes或者4096 bytes。這個(gè)大小在創(chuàng)建ext2文件系統(tǒng)的時(shí)候被決定，它可以由系統(tǒng)管理員指定，也可以由文件系統(tǒng)的創(chuàng)建程序根據(jù)硬盤(pán)分區(qū)的大小，自動(dòng)選擇一個(gè)較合理的值。一個(gè)硬盤(pán)分區(qū)上的block計(jì)數(shù)是從0開(kāi)始的，并且這個(gè)計(jì)數(shù)對(duì)于這個(gè)硬盤(pán)分區(qū)來(lái)說(shuō)是全局性質(zhì)的。
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Superblock有一個(gè)比較時(shí)髦的中文名稱(chēng)，叫做超級(jí)塊。超級(jí)塊是硬盤(pán)分區(qū)開(kāi)頭(開(kāi)頭的***個(gè)byte是byte 0)從 byte 1024開(kāi)始往后的一部分?jǐn)?shù)據(jù)。由于 block size最小是 1024 bytes，所以super block可能是在block 1中(可能此時(shí)block 的大小正好是 1024 bytes)，也可能是在block 0中(可能此時(shí)block 的大小超過(guò) 1024 bytes)。超級(jí)塊中的數(shù)據(jù)其實(shí)就是文件卷的控制信息部分，也可以說(shuō)它是卷資源表，有關(guān)文件卷的大部分信息都保存在這里。所以這個(gè)超級(jí)塊中的信息就好像是FAT32文件系統(tǒng)下的分區(qū)格式，非常的重要。
這個(gè)參數(shù)就是用來(lái)控制是否需要寫(xiě)入硬盤(pán)的這個(gè)塊。如果要寫(xiě)入的話(huà)，就設(shè)置為1;不寫(xiě)入的話(huà)，就設(shè)置為0。
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