实验：基于Red Hat Enterprise Linux系统建立RAID磁盘阵列

一. 实验目的

二. 实验内容

三. 实验设计描述及实验结果

什么是磁盘阵列（RAID）

1. 为虚拟机添加4块大小为20G的硬盘nvme0n【2-5】，将nvme0n【2、3、4】三块硬盘建立为raid5并永久挂载，将RAID盘全部空间制作逻辑卷，永久挂载并使用

添加4块大小为20G的硬盘：

将nvme0n【2、3、4】三块硬盘建立为raid5

RAID5

RAID各自的优缺点：

创建物理卷：

方法一：

方法二：

将RAID盘全部空间制作卷组、逻辑卷：

创建挂载点，进行挂载：（/nmt/zhujingwen）

2. 模拟sdd故障，并将nvme0n5加入阵列、3. 将整个阵列盘制作成逻辑卷测试使用

将错误设备移除（移除nvme0n4）：

重新加一块新盘（nvme0n5）：

4. 停用磁盘阵列

先进行挂载下线：

下线后修改fstab文件内容：

删除逻辑卷：

删除卷组：

删除RAID：

停止磁盘阵列：

尝试激活已存在的软件 RAID 设备，并开启：

重启后确认这些对应设备是否都停用了：

一. 实验目的

了解如何在虚拟机中添加硬盘，并通过RAID5技术实现数据冗余和性能提升。
熟悉模拟硬盘故障的方法，并学习如何将新的硬盘加入到RAID阵列中。
掌握将整个RAID阵列制作成逻辑卷的步骤，以及如何进行挂载和使用。
理解停用磁盘阵列的操作步骤和注意事项，确保数据安全和系统稳定。

二. 实验内容

为虚拟机添加4块大小为20G的硬盘nvme0n【2-5】，将nvme0n【2、3、4】三块硬盘建立为raid5并永久挂载，将RAID盘全部空间制作逻辑卷，永久挂载并使用
模拟sdd故障，并将nvme0n5加入阵列
将整个阵列盘制作成逻辑卷测试使用
停用磁盘阵列

三. 实验设计描述及实验结果

什么是磁盘阵列（RAID）

        磁盘阵列(Redundant Arrays ofInexpensive Disks, RAID)意思是：容错式廉价磁盘阵列。

        RAID 技术可以通过软件或硬件实现，将多个磁盘整合成为一个较大的磁盘装置，该装置不仅有储存功能，还具有数据保护的功能。

        RAID具有多个不同等级(level)，每个level对整合后的磁盘实现不同的功能，有0-6共7个级别，常用0、1、5、6、10;需要RAID控制器、Linux内核可以模拟RAID控制器，用来管理硬盘。

        软RAID：
        RAID系统的优点，不需要额外的硬件RAID控制器CPU时间和内存开销
        硬RAID：
        控制器是一套私有系统，有独立的CPU、内存以及存储数据的单元

1. 为虚拟机添加4块大小为20G的硬盘nvme0n【2-5】，将nvme0n【2、3、4】三块硬盘建立为raid5并永久挂载，将RAID盘全部空间制作逻辑卷，永久挂载并使用

添加4块大小为20G的硬盘：

查看添加结果：

将nvme0n【2、3、4】三块硬盘建立为raid5

RAID5

        RAID 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。

        RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID1的折中方案。

        RAID5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。

        RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID1高，存储成本相对较低是目前运用较多的一种解决方案。异或算法奇偶校验
        至少需要三块硬盘
        每块硬盘必须提供相同的磁盘空间
        提供容错功能
        磁盘空间利用率n-1/n，n为磁盘数量

RAID各自的优缺点：

        RAID 0 存取速度最快没有容错
        RAID 1 完全容错成本高
        RAID 2 带海明码校验，数据冗余多，速度慢
        RAID 3 写入性能最好没有多任务功能
        RAID 4 具备多任务及容错功能 Parity 磁盘驱动器造成性能瓶颈
        RAID 5 具备多任务及容错功能写入时有overhead
        RAID 0+1/RAID 10 速度快、完全容错成本高

[root@Osborn ~]# mdadm -C /dev/md0 -n 3 -l 5 /dev/nvme0n[234]

mdadm

         -C, --create <device> --level=<level> --raid-devices=<num-devices> <devices>

        创建一个新的 RAID 设备。

                 <device>：指定要创建的 RAID 设备的名称。

                 <level>：指定 RAID 级别，如 0、1、4、5、6 或 10。

                 <num-devices>：指定 RAID 设备中的物理设备数量。

                 <devices>：指定要使用的物理设备。

        -D, --detail <device>

        显示指定 RAID 设备的详细信息，包括状态、健康状况和成员设备等。

         -E, --examine <device>

        显示指定 RAID 设备的更详细信息，包括设备元数据、UUID 和分区等。

查看磁盘阵列分配结果：

[root@Osborn ~]# cat /proc/mdstat

查看资源状态：

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

手动写一个配置文件，将其进行组合应用：

[root@Osborn ~]# vim /etc/mdadm.conf

ARRAY /dev/md0 UUID=44743c4f:35307960:b09cf80f:8d2406f7

还可以借助mdadm的选项，进行文件配置：

（先别覆盖，进行追加>>）

[root@Osborn ~]# mdadm -E -s --brief >> /etc/mdadm.conf

-E 检测已扫描的磁盘阵列设备

-s 扫描可用的磁盘阵列

--brief 以简短格式输出对应的磁盘阵列的信息

删掉追加的（都是相同的，只需要一行内容）

创建物理卷：

方法一：

[root@Osborn ~]# fdisk /dev/md0

建立分区

当想针对分区进行磁盘管理时：

Command (m for help): pvcreate /dev/md0p1

物理卷既可以磁盘也可以针对分区

方法二：

直接使用pvcreate：

[root@Osborn ~]# pvcreate /dev/md0

将RAID盘全部空间制作卷组、逻辑卷：

创建一个自己名字命名的卷组：

[root@Osborn ~]# vgcreate zhujingwen /dev/md0

建立逻辑卷：

[root@Osborn ~]# lvcreate -n zhujingwen_lv -L 5G zhujingwen

进行格式化，为xfs格式：

[root@Osborn ~]# mkfs.xfs /dev/zhujingwen/zhujingwen_lv

使用blkid，复制逻辑卷的UUID：

[root@Osborn ~]# blkid

编写fstab：

[root@Osborn ~]# vim /etc/fstab

UUID="7e15dc51-f4bd-4323-b50e-7a52a4861559" /mnt/zhujingwen xfs defaults 0 0

创建挂载点，进行挂载：（/nmt/zhujingwen）

创建挂在点：

[root@Osborn ~]# mkdir /mnt/zhujingwen

列出磁盘空间使用情况：

[root@Osborn ~]# df -Th | grep -v tmp

2. 模拟sdd故障，并将nvme0n5加入阵列、3. 将整个阵列盘制作成逻辑卷测试使用

针对一个设备进行管理，将出现错误的磁盘标识为失败，模拟nvme0n4，显示磁盘错误：

[root@Osborn ~]# mdadm --manage /dev/md0 --fail /dev/nvme0n4

查看磁盘状态变化：

内核查看：

[root@Osborn mnt]# cat /proc/mdstat

显示一块盘已经挂了

用mdadm：

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

显示nvme0n4失败：

将错误设备移除（移除nvme0n4）：

[root@Osborn ~]# mdadm --manage /dev/md0 --remove /dev/nvme0n4

查看状态变化：

重新加一块新盘（nvme0n5）：

[root@Osborn ~]# mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/nvme0n5

查看状态变化：

查看设备状态：

对比下，没有任何的数据丢失：

4. 停用磁盘阵列

先进行挂载下线：

[root@Osborn ~]# umount /mnt/zhujingwen

下线后修改fstab文件内容：

[root@Osborn ~]# vim /etc/fstab

删除逻辑卷：

[root@Osborn ~]# lvremove /dev/zhujingwen/zhujingwen_lv

删除卷组：

[root@Osborn ~]# vgremove /dev/zhujingwen

删除RAID：

[root@Osborn ~]# pvremove /dev/md0

停止磁盘阵列：

[root@Osborn ~]# mdadm -S /dev/md0

-S 停止

修改配置文件：

[root@Osborn ~]# vim /etc/mdadm.conf

可以将那一行注释掉，或者也可以直接删掉mdadm.conf文件

此时查看状态：

[root@Osborn mnt]# cat /proc/mdstat

当前没有设备

尝试激活已存在的软件 RAID 设备，并开启：

[root@Osborn mnt]# mdadm -As /dev/md0

显示未标识

只要当前的配置文件还在可以通过进行重新启动：

[root@Osborn ~]# systemctl reboot

重启后确认这些对应设备是否都停用了：

[root@Osborn ~]# cat /proc/mdstat

此时会出现两种情况，有、没有，没有万事大吉

有的话，存在缓存信息，清除掉：

[root@Osborn ~]# mdadm --zero-superblock /dev/nvme0n2
[root@Osborn ~]# mdadm --zero-superblock /dev/nvme0n3
[root@Osborn ~]# mdadm --zero-superblock /dev/nvme0n4
[root@Osborn ~]# mdadm --zero-superblock /dev/nvme0n5

操作完再重启