在Linux上玩轉(zhuǎn)磁盤陣列
大部分用戶都會擔(dān)心，萬一硬盤發(fā)生故障，數(shù)據(jù)丟失咱們辦呢?其實(shí)現(xiàn)在不少用戶由于硬盤容量等方面的限制，都會在主機(jī)上掛有不止一塊的硬盤。此時(shí)若把這些硬盤組成一個(gè)磁盤陣列，那么用戶就可以高枕無憂了。磁盤陣列可以將多個(gè)硬盤組成一個(gè)虛擬的硬盤。在操作上，用戶會覺得跟使用單一硬盤沒有什么不同。但是在實(shí)際存儲數(shù)據(jù)過程中，磁盤陣列是將數(shù)據(jù)分別保存在不同的硬盤上，以提高數(shù)據(jù)的安全性。筆者今天將跟大家說說如何在Linux環(huán)境下玩轉(zhuǎn)磁盤陣列。
一、使用磁盤陣列可以帶來哪些好處?
在具體如何配置磁盤陣列之前，筆者要先給大家介紹一下利用磁盤陣列的好處。先給大家一點(diǎn)動力，讓大家能夠繼續(xù)看下面的內(nèi)容。
***個(gè)好處是磁盤陣列可以提高數(shù)據(jù)存取的效率。硬盤其實(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，只有通過這個(gè)小小的盒子來保存數(shù)據(jù)。其存取的效率明顯不是很高。但是，如果采用磁盤陣列的話，當(dāng)系統(tǒng)向硬盤中寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候，會先把大塊的數(shù)據(jù)分割成多個(gè)小區(qū)快，并同時(shí)寫到不同的硬盤中。這就好像在一個(gè)盒子中開了多個(gè)出入孔，同時(shí)往這個(gè)孔中加入數(shù)據(jù)一樣，可以提高硬盤的寫入速度。同理，在讀取的時(shí)候，也可以同時(shí)從不同的硬盤中讀取，提高數(shù)據(jù)讀取的速度。所以磁盤陣列可以提高數(shù)據(jù)的存儲效率。為此，在一些服務(wù)器上部署磁盤陣列，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。多數(shù)的Linux系統(tǒng)管理員也許都遇到過這種問題。一塊硬盤用著用著，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。而是可以把多個(gè)小容量的硬盤整合起來，組合成一個(gè)容量比較大的虛擬硬盤。因?yàn)榇疟P陣列操作起來，就好像跟一塊硬盤一樣，所以不會給用戶的工作帶來不利的影響。所以把多塊閑置的硬盤利用磁盤陣列組合成一塊虛擬硬盤，是解決磁盤容量不足的一個(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)硬盤中的數(shù)據(jù)存儲發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，磁盤陣列技術(shù)能夠利用現(xiàn)有的信息對損壞的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動修復(fù)。磁盤陣列會產(chǎn)生一個(gè)校驗(yàn)碼。這個(gè)校驗(yàn)碼會存放在不同的磁盤上。當(dāng)某塊磁盤突然出現(xiàn)損壞時(shí)，磁盤陣列技術(shù)就可以利用這個(gè)校驗(yàn)碼來恢復(fù)損壞磁盤的數(shù)據(jù)。故磁盤陣列技術(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磁盤陣列與其它操作系統(tǒng)的差異。
從磁盤陣列的概念中，我們知道磁盤陣列是由一個(gè)個(gè)不同的硬盤組合而成的一個(gè)虛擬硬盤。其他操作系統(tǒng)，如微軟操作系統(tǒng)，若要采用磁盤陣列的話，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中實(shí)現(xiàn)磁盤陣列。也就是說，Linux操作系統(tǒng)不是以硬盤為單位來組成磁盤陣列的，而是以分區(qū)為單位。既可以通過把一個(gè)硬盤分割成不同的分區(qū)，然后再把它們組合成一個(gè)磁盤陣列。
不過在同一塊硬盤上分割成多塊分區(qū)，并重新組合成一個(gè)磁盤陣列的話，就不能夠享受磁盤陣列所帶來的好處。如上面所講的提高硬盤數(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，其已經(jīng)失去了將數(shù)據(jù)存放在不同磁盤、以降低數(shù)據(jù)損壞風(fēng)險(xiǎn)、提高數(shù)據(jù)存儲效率的目的。磁盤陣列的使用價(jià)值將無法體現(xiàn)。
故系統(tǒng)管理員之所以把一塊硬盤分割成不同的分區(qū)，并實(shí)現(xiàn)磁盤陣列，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來實(shí)現(xiàn)磁盤陣列，讓磁盤陣列真真發(fā)揮其應(yīng)有的效益。
三、Linux系統(tǒng)下如何設(shè)置磁盤陣列?
在Linux系統(tǒng)中，磁盤陣列主要通過/etc/raidtab配置文件來控制的。若系統(tǒng)管理員需要實(shí)現(xiàn)磁盤陣列的話，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)中不會有這個(gè)文件。下面筆者就對這個(gè)文件中的主要參數(shù)進(jìn)行講解，幫助大家建立一個(gè)正確的磁盤陣列配置文件。
參數(shù)一：raid-level 指定磁盤陣列的類型。
磁盤陣列到目前為止，有不下于十種的類型。而Linux系統(tǒng)則只支持其中的不種類型。系統(tǒng)管理員需要了解這五種磁盤陣列類型的特點(diǎn)，并根據(jù)企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用場景選擇合適的磁盤類型。筆者平時(shí)比較喜歡采用Linear或者RAID-5這兩種磁盤陣列類型。為此就給大家分析一下這兩個(gè)磁盤類型的特點(diǎn)。
Linear磁盤陣列模式比較簡單，它只是起到一個(gè)磁盤的整和作用。如果采用這種磁盤陣列模式，Linux系統(tǒng)會先將數(shù)據(jù)存放在***塊硬盤中。只有當(dāng)這個(gè)硬盤空間已經(jīng)使用完了，操作系統(tǒng)才會將數(shù)據(jù)存儲到第二塊硬盤中。以此類推。在這種模式下，由于沒有把數(shù)據(jù)分塊同時(shí)存入到多個(gè)硬盤中，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，故也沒有數(shù)據(jù)自我修復(fù)的功能。也就是說，這種模式的磁盤陣列，只起到了把小容量的硬盤整和中一塊大硬盤的作用。所以這種模式實(shí)際應(yīng)用的不多。但是因?yàn)槠渑渲煤唵危允怯脕砝斫獯疟P陣列這種技術(shù)的好渠道。
RAID-5磁盤陣列模式是現(xiàn)在主流的磁盤陣列模式。在這種模式下，Linux操作系統(tǒng)會將數(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中。而且這種磁盤陣列模式，會產(chǎn)生校驗(yàn)碼，并且把校驗(yàn)碼存放在不同的硬盤中。由于其并沒有保留固定的一塊硬盤來存放同為校驗(yàn)碼，所以當(dāng)任何一塊硬盤損壞時(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)的存儲效率、增強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全性、把不同硬盤整和成一塊虛擬硬盤。而且，其沒有把同位校驗(yàn)碼存放在同一塊硬盤中，所以不會造成整體系統(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陣列模式。
參數(shù)二：chunk-size 指定分塊的大小。
采用磁盤陣列后，數(shù)據(jù)會被分割成許多小塊，然后寫入到硬盤中。那么這個(gè)塊的大小是多少呢?在磁盤陣列配置文件中，需要指定每個(gè)寫入?yún)^(qū)塊的大小。其最小單位是2KB。用戶指定的區(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。不過這個(gè)參數(shù)配置對于Liner模式下沒有實(shí)際意義。因?yàn)樵贚iner模式下實(shí)際上不會對數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊。因?yàn)槠湎劝褦?shù)據(jù)存儲在***塊硬盤上。當(dāng)***塊硬盤滿后在存儲在第二塊上，以此類推。故不會對數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊。所以這個(gè)參數(shù)對Liner這種磁盤陣列模式不起作用。
參數(shù)三：persistent-superblock：設(shè)置是否要寫入超級塊。
在微軟的操作系統(tǒng)下部署磁盤陣列的話，就不需要設(shè)置這個(gè)內(nèi)容。但是在Linux下，必須對此進(jìn)行設(shè)置。因?yàn)長inux系統(tǒng)采用的是Ext2/3文件系統(tǒng)。對于這個(gè)文件系統(tǒng)來說，硬盤分區(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)硬盤分區(qū)的大小，自動選擇一個(gè)較合理的值。一個(gè)硬盤分區(qū)上的block計(jì)數(shù)是從0開始的，并且這個(gè)計(jì)數(shù)對于這個(gè)硬盤分區(qū)來說是全局性質(zhì)的。
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Superblock有一個(gè)比較時(shí)髦的中文名稱，叫做超級塊。超級塊是硬盤分區(qū)開頭(開頭的***個(gè)byte是byte 0)從 byte 1024開始往后的一部分?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 1024 bytes)。超級塊中的數(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)就是用來控制是否需要寫入硬盤的這個(gè)塊。如果要寫入的話，就設(shè)置為1;不寫入的話，就設(shè)置為0。
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