在 Linux 上配置软件 RAID

项目
02/02/2017

一种比较常见的情况是，在 Azure 中的 Linux 虚拟机上使用软件 RAID 将多个附加的数据磁盘显示为单个 RAID 设备。通常，与仅使用单个磁盘相比，使用此方法不但可改进性能，而且还可提高吞吐量。

附加数据磁盘

配置 RAID 设备需要两个或更多空数据磁盘。创建 RAID 设备的主要原因是为了提高磁盘的 IO 性能。根据 IO 需求，可以选择附加存储在标准存储且一个磁盘最多具有 500 IO/ps 的磁盘，或高级存储且一个磁盘最多具有 5000 IO/ps 的磁盘。本文不详细介绍如何为 Linux 虚拟机预配和附加数据磁盘。请参阅 Microsoft Azure 文章附加磁盘，详细了解如何在 Azure 上为 Linux 虚拟机附加空数据磁盘。

重要

请勿混合使用不同大小的磁盘，否则会导致 RAID 集的性能被限制为运行速度最慢磁盘的性能。

安装 mdadm 实用程序

Ubuntu

sudo apt-get update
sudo apt-get install mdadm

CentOS 和 Oracle Linux
```
sudo yum install mdadm
```
SLES 和 openSUSE
```
zypper install mdadm
```

创建磁盘分区

在此示例中，我们在 /dev/sdc 上创建单个磁盘分区。该新磁盘分区将命名为 /dev/sdc1。

启动 fdisk ，以开始创建分区

sudo fdisk /dev/sdc
Device contains neither a valid DOS partition table, nor Sun, SGI or OSF disklabel
Building a new DOS disklabel with disk identifier 0xa34cb70c.
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
After that, of course, the previous content won't be recoverable.

WARNING: DOS-compatible mode is deprecated. It's strongly recommended to
                switch off the mode (command 'c') and change display units to
                sectors (command 'u').

在提示符处按 N 键，以创建新分区：
```
Command (m for help): n
```

接下来，按 P 键以创建主分区：

Command action
        e   extended
        p   primary partition (1-4)

按 1 键，以选择分区号 1：
```
Partition number (1-4): 1
```
选择新分区的起始点，或者按 <enter> 接受默认值，将该分区放在驱动器可用空间的开头：
```
First cylinder (1-1305, default 1):
Using default value 1
```
选择分区大小，如键入“+10G”创建一个 10 GB 的分区。或者，按 <enter> 创建跨整个驱动器的单个分区：
```
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1-1305, default 1305): 
Using default value 1305
```
接下来，将该分区的 ID 和类型从默认的 ID“83”(Linux) 更改为 ID“fd”(Linux raid auto)：
```
Command (m for help): t
Selected partition 1
Hex code (type L to list codes): fd
```

最后，将分区表写入驱动器并退出 fdisk：

Command (m for help): w
The partition table has been altered!

创建 RAID 阵列

以下示例将给位于三个不同数据磁盘（sdc1、sdd1、sde1）上的三个分区设置带区（RAID 级别 0）。运行此命令后会创建一个名为 /dev/md127 的新 RAID 设备。另请注意，如果这些数据磁盘以前属于另一失效的 RAID 阵列，则可能有必要将 --force 参数添加到 mdadm 命令：
```
sudo mdadm --create /dev/md127 --level 0 --raid-devices 3 \
    /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1
```
在新 RAID 设备上创建文件系统

CentOS、Oracle Linux、SLES 12、openSUSE 和 Ubuntu
```
sudo mkfs -t ext4 /dev/md127
```
SLES 11
```
sudo mkfs -t ext3 /dev/md127
```
SLES 11 - 启用 boot.md 并创建 mdadm.conf
```
sudo -i chkconfig --add boot.md
sudo echo 'DEVICE /dev/sd*[0-9]' >> /etc/mdadm.conf
```
注意

在 SUSE 系统中进行这些更改后，可能需要重新启动。在 SLES 12 中，不需要执行此步骤。

将新文件系统添加到 /etc/fstab

重要

错误地编辑 /etc/fstab 文件可能会导致系统无法引导。如果没有把握，请参考分发的文档来获取有关如何正确编辑该文件的信息。另外，建议在编辑前备份 /etc/fstab 文件。

为新文件系统创建所需的安装点，例如：
```
sudo mkdir /data
```
编辑 /etc/fstab 文件时，使用 UUID 引用文件系统，而非设备名称。使用 blkid 实用程序确定新文件系统的 UUID：
```
sudo /sbin/blkid
...........
/dev/md127: UUID="aaaaaaaa-bbbb-cccc-dddd-eeeeeeeeeeee" TYPE="ext4"
```

在文本编辑器中打开 /etc/fstab，并为新文件系统添加条目，例如：

UUID=aaaaaaaa-bbbb-cccc-dddd-eeeeeeeeeeee  /data  ext4  defaults  0  2

或在 SLES 11 上：

/dev/disk/by-uuid/aaaaaaaa-bbbb-cccc-dddd-eeeeeeeeeeee  /data  ext3  defaults  0  2

然后，保存并关闭 /etc/fstab。

测试该 /etc/fstab 条目是否正确：
```
sudo mount -a
```
如果此命令导致错误消息，请检查 /etc/fstab 文件中的语法。

接下来，运行 mount 命令以确保文件系统已装入：
```
mount
.................
/dev/md127 on /data type ext4 (rw)
```
（可选）防故障引导参数

fstab 配置

许多分发版包括 nobootwait 或 nofail 装载参数，这些参数可以添加到 /etc/fstab 文件中。这些参数允许装入某特定文件系统时失败，并且允许 Linux 系统继续引导，即使它无法正确装入 RAID 文件系统也无妨。有关这些参数的详细信息，请查阅分发文档。

示例 (Ubuntu)：
```
UUID=aaaaaaaa-bbbb-cccc-dddd-eeeeeeeeeeee  /data  ext4  defaults,nobootwait  0  2
```
Linux 引导参数

除了以上参数，还可以使用内核参数“bootdegraded=true”启用系统引导功能，即使发现 RAID 已损坏或降级（例如，如果意外从虚拟机移除数据驱动器）。默认情况下，这也可能会导致系统无法启动。

请参阅发行版文档，了解如何正确编辑内核参数。例如，在许多分发（CentOS、Oracle Linux、SLES 11）中，可以手动将这些参数添加到“/boot/grub/menu.lst”文件。在 Ubuntu 中，可将此参数添加到“/etc/default/grub”的 GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT 变量。

TRIM/UNMAP 支持

某些 Linux 内核支持 TRIM/UNMAP 操作以放弃磁盘上未使用的块。这些操作主要适用于标准存储，以通知 Azure 已删除的页不再有效可以丢弃。如果创建了较大的文件，并将其删除，则放弃页可以节省成本。

注意

如果将阵列的区块大小设置为小于默认值 (512 KB)，则 RAID 可能不会发出丢弃命令。这是因为主机上的 unmap 粒度也是 512KB。如果通过 mdadm 的 --chunk= 参数修改了阵列的区块大小，则内核可能会忽略 TRIM/unmap 请求。

在 Linux VM 中有两种方法可以启用 TRIM 支持。与往常一样，有关建议的方法，请参阅分发：

在 /etc/fstab 中使用 discard 装载选项，例如：

UUID=aaaaaaaa-bbbb-cccc-dddd-eeeeeeeeeeee  /data  ext4  defaults,discard  0  2

在某些情况下，discard 选项可能会影响性能。此处，还可以从命令行手动运行 fstrim 命令，或将其添加到 crontab 以定期运行：

Ubuntu
```
# sudo apt-get install util-linux
# sudo fstrim /data
```
RHEL/CentOS
```
# sudo yum install util-linux
# sudo fstrim /data
```