Linux上设置RAID 10

RAID 10（又叫RAID 1+0或镜像条带）阵列结合了RAID 0和RAID 1二者的功能特性，从而提供了高性能、容错的磁盘输入/输出操做。在RAID 0中，读取/写入操做跨多个驱动器并路执行；在RAID 1中，如出一辙的数据写入到两个或多个驱动器上。

在本教程中，我将介绍如何使用5只相同的8 GiB磁盘，构建一个软件RAID 10阵列。虽然用来构建RAID 10阵列的最大磁盘数量是4只（好比一组条带化的两个镜像），但咱们将增添一只额外的备用驱动器，以防其中一个主驱动器出现故障。咱们还将介绍一些工具，你之后能够用来分析RAID阵列的性能。

请注意：全面深刻地介绍RAID 10及其余分区方案（以及不一样尺寸的驱动器和文件系统）的全部优缺点不在本文的探讨范围以内。

RAID 10阵列是如何工做的？

若是你须要实施一种支持输入/输出密集型操做（好比数据库、电子邮件和网站服务器）的存储解决方案，RAID 10是正确的选择。下面会介绍其中原委。不妨先看一看下图。

镜像1和镜像2的条带

设想一下某个文件由上图中的数据块A、B、C、D和E组成。每一个RAID 1镜像集（好比镜像1或镜像2）将数据块复制到两个设备中的每个。因为这种配置，写入性能有所降低，由于每一个数据块都要写入两次，每只磁盘各写入一次，而相比从单只读盘读取数据，读取性能依然没有变化。优势在于，这种方案提供了冗余性，由于除非每一个镜像中的多只磁盘出现故障，不然能够维持正常的磁盘输入/输出操做。

RAID 0条带的工做原理是，把数据划分红多个数据块，并将数据块A写入到镜像1，同时将数据块B写入到镜像2，依次类推，于是提升了整体的读取和写入性能。另外一方面，没有一个镜像含有向主集提交的任何一部分数据的完整信息。这意味着，若是其中一个镜像出现故障，整个RAID 0组件（以及于是RAID 10集）就没法操做，数据出现没法恢复的丢失。

构建RAID 10阵列

RAID 10阵列有两种可能的构建方案：复杂方案（只要一步就能构建），或嵌套方案（构建方法是，先构建两个或多个RAID 1阵列，而后把它们用做RAID 0中的组件设备）。在本教程中，咱们将介绍构建复杂的RAID 10阵列，缘由在于这种阵列让咱们可使用数量为奇数或偶数的磁盘，而且能够做为单一RAID设备来加以管理，而不是介绍嵌套方案（只容许数量为偶数的驱动器，必须做为嵌套设备来加以管理， RAID 1和RAID 0分开来处理）。

假设你已安装了mdadm，该后台程序在你的系统上运行。想了解详细内容，请参阅这篇教程：http://xmodulo.com/create-software-raid1-array-mdadm-linux.html。另外假设已在每只磁盘上建立了主分区sd[bcdef]1。于是，ls -l /dev | grep sd[bcdef]的输出应该是这样：

接下来使用下面这个命令，构建一个RAID 10阵列：

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

该阵列构建完毕后（构建过程应该用不了几分钟），# mdadm --detail /dev/md0的输出应该是这样：

在咱们继续下一步以前有几点须要予以说明。

1. Used Dev Space代表了阵列所使用的每一个成员设备的容量。

2. Array Size是指阵列的总大小。就RAID 10阵列而言，这至关于（N*C）/M，其中N是指活动设备的数量，C是指活动设备的容量，M则指每一个镜像中的设备数量。因此在这里，（N*C）/M至关于（4*8GiB）/2 = 16GiB。

3. Layout指数据布局的具体细节。可能的布局值以下所示。

•n（默认选项）：意味着 near拷贝。一个数据块的多个拷贝在不一样的设备中处于类似的偏移（offset）。这种布局提供的读取和写入性能与RAID 0阵列的性能类似。

•o代表offset拷贝。不是数据段在条带里面复制，而是整个条带被复制，但由一个设备轮转，那样重复数据块分布在不一样的设备上。于是，随后的数据块拷贝在下一个驱动器中，下移一个数据段。想让你的RAID 10阵列使用这种布局，将--layout=o2添加到用来构建阵列的命令。

•f 代表far拷贝（偏移全然不一样的多个拷贝）。这种布局提供了较好的读取性能，却提供了较差的写入性能。于是，这种方案最适合须要支持的读取操做比写入操做多得多的系统。想让你的RAID 10阵列使用这种布局，将--layout=f2添加到用来构建阵列的命令。

--layout选项中n、f和o后面所跟的数字代表了所需的每一个数据块的副本数量。默认值是2，但它能够是磁盘中设备数量的2倍数。经过提供数量足够的副本，你就能尽可能减小单个驱动器的输入/输出影响。

4. Chunk Size，按照Linux RAID维基，数据段大小（chunk size）指写入到设备的最小单位的数据。最优化的数据段大小取决于输入/输出操做的速度以及相关文件的大小。若是写入大文件，只要确保数据段至关大，有望看到较低的开销，而主要存储小文件的阵列有望更加得益于较小的数据段。想为你的RAID 10阵列指定某个数据段大小，将--chunk=desired_chunk_size添加到用来构建阵列的命令。

遗憾的是，没有包罗万象的方法能够提高性能。下面是值得考虑的几个指导准则。

•文件系统：总的来讲，XFS听说是最好的文件系统，而EXT4仍然是个不错的选择。

•最佳化布局：far布局提高了读取性能，但下降了写入性能。

•副本数量：更多的副本尽可能减少了输入/输出影响，但须要更多的磁盘时也增长了成本。

•硬件：固态硬盘比传统的旋转磁盘更有可能显示性能提高的优势（在同一环境下）。

使用DD测试RAID性能

下列基准测试能够用来核查咱们的RAID 10阵列（/dev/md0）的性能。

1. 写入操做

256MB大小的单个文件被写入到设备上：

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

512字节被写入1000次：

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

因为dsync标记，dd绕过系统文件缓存，执行同步写入到RAID阵列的操做。这个选项用来消除RAID性能测试期间的缓存效应。

2. 读取操做

256KiB*15000（3.9 GB）从阵列拷贝到/dev/null：

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

使用Iozone测试RAID性能

Iozone（http://www.iozone.org）是一种文件系统基准测试工具，让咱们能够测量的众多磁盘输入/输出操做，包括随机读取/写入、顺序读取/写入和从新读取/从新写入。它能够将结果导出到微软Excel或LibreOffice Calc文件。

将Iozone安装到CentOS/RHEL 7上

启用Repoforge软件库，而后执行下列命令：

# yum install iozone

将Iozone安装到Debian 7上

# aptitude install iozone3

下面这个iozone命令将在RAID-10阵列中执行全部测试：

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

•-R：生成与Excel兼容的报告，并发送到标准输出设备。

•-a：在全自动模式下运行iozone，涵盖全部测试和可能的记录/文件大小。记录大小：4k至16M，文件大小：64k至512M。

•-b /tmp/md0.xls：将测试结果存储在某个指定的文件。

希望本文有所帮助。若是您对于提高RAID 10的性能方面有何想法或高招，欢迎交流。

 

来自为知笔记(Wiz)