RAID 10（又叫RAID 1+0或鏡像條帶）陣列結(jié)合了RAID 0和RAID 1兩者的功能特性，從而提供了高性能、容錯(cuò)的磁盤輸入/輸出操作。在RAID 0中，讀取/寫入操作跨多個(gè)驅(qū)動(dòng)器并路執(zhí)行；在RAID 1中，一模一樣的數(shù)據(jù)寫入到兩個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器上。

在本教程中，我將介紹如何使用5只相同的8 GiB磁盤，構(gòu)建一個(gè)軟件RAID 10陣列。雖然用來(lái)構(gòu)建RAID 10陣列的最大磁盤數(shù)量是4只（比如一組條帶化的兩個(gè)鏡像），但我們將增添一只額外的備用驅(qū)動(dòng)器，以防其中一個(gè)主驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)故障。我們還將介紹一些工具，你以后可以用來(lái)分析RAID陣列的性能。

請(qǐng)注意：全面深入地介紹RAID 10及其他分區(qū)方案（以及不同尺寸的驅(qū)動(dòng)器和文件系統(tǒng)）的所有優(yōu)缺點(diǎn)不在本文的探討范圍之內(nèi)。

RAID 10陣列是如何工作的？

如果你需要實(shí)施一種支持輸入/輸出密集型操作（比如數(shù)據(jù)庫(kù)、電子郵件和網(wǎng)站服務(wù)器）的存儲(chǔ)解決方案，RAID 10是正確的選擇。下面會(huì)介紹其中原委。不妨先看一看下圖。

鏡像1和鏡像2的條帶

設(shè)想一下某個(gè)文件由上圖中的數(shù)據(jù)塊A、B、C、D和E組成。每個(gè)RAID 1鏡像集（比如鏡像1或鏡像2）將數(shù)據(jù)塊復(fù)制到兩個(gè)設(shè)備中的每一個(gè)。由于這種配置，寫入性能有所下降，因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)塊都要寫入兩次，每只磁盤各寫入一次，而相比從單只讀盤讀取數(shù)據(jù)，讀取性能依然沒(méi)有變化。優(yōu)點(diǎn)在于，這種方案提供了冗余性，因?yàn)槌敲總€(gè)鏡像中的多只磁盤出現(xiàn)故障，否則可以維持正常的磁盤輸入/輸出操作。

RAID 0條帶的工作原理是，把數(shù)據(jù)劃分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊，并將數(shù)據(jù)塊A寫入到鏡像1，同時(shí)將數(shù)據(jù)塊B寫入到鏡像2，依次類推，因而提高了總體的讀取和寫入性能。另一方面，沒(méi)有一個(gè)鏡像含有向主集提交的任何一部分?jǐn)?shù)據(jù)的完整信息。這意味著，如果其中一個(gè)鏡像出現(xiàn)故障，整個(gè)RAID 0組件（以及因而RAID 10集）就無(wú)法操作，數(shù)據(jù)出現(xiàn)無(wú)法恢復(fù)的丟失。

構(gòu)建RAID 10陣列

RAID 10陣列有兩種可能的構(gòu)建方案：復(fù)雜方案（只要一步就能構(gòu)建），或嵌套方案（構(gòu)建方法是，先構(gòu)建兩個(gè)或多個(gè)RAID 1陣列，然后把它們用作RAID 0中的組件設(shè)備）。在本教程中，我們將介紹構(gòu)建復(fù)雜的RAID 10陣列，原因在于這種陣列讓我們可以使用數(shù)量為奇數(shù)或偶數(shù)的磁盤，并且可以作為單一RAID設(shè)備來(lái)加以管理，而不是介紹嵌套方案（只允許數(shù)量為偶數(shù)的驅(qū)動(dòng)器，必須作為嵌套設(shè)備來(lái)加以管理， RAID 1和RAID 0分開(kāi)來(lái)處理）。

假設(shè)你已安裝了mdadm，該后臺(tái)程序在你的系統(tǒng)上運(yùn)行。想了解詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)參閱這篇教程：http://xmodulo.com/create-software-raid1-array-mdadm-linux.html。另外假設(shè)已在每只磁盤上創(chuàng)建了主分區(qū)sd[bcdef]1。因而，ls -l /dev | grep sd[bcdef]的輸出應(yīng)該是這樣：

接下來(lái)使用下面這個(gè)命令，構(gòu)建一個(gè)RAID 10陣列：

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

該陣列構(gòu)建完畢后（構(gòu)建過(guò)程應(yīng)該用不了幾分鐘），# mdadm --detail /dev/md0的輸出應(yīng)該是這樣：

在我們繼續(xù)下一步之前有幾點(diǎn)需要予以說(shuō)明。

1. Used Dev Space表明了陣列所使用的每個(gè)成員設(shè)備的容量。

2. Array Size是指陣列的總大小。就RAID 10陣列而言，這相當(dāng)于（N*C）/M，其中N是指活動(dòng)設(shè)備的數(shù)量，C是指活動(dòng)設(shè)備的容量，M則指每個(gè)鏡像中的設(shè)備數(shù)量。所以在這里，（N*C）/M相當(dāng)于（4*8GiB）/2 = 16GiB。

3. Layout指數(shù)據(jù)布局的具體細(xì)節(jié)。可能的布局值如下所示。

•n（默認(rèn)選項(xiàng)）：意味著 near拷貝。一個(gè)數(shù)據(jù)塊的多個(gè)拷貝在不同的設(shè)備中處于相似的偏移（offset）。這種布局提供的讀取和寫入性能與RAID 0陣列的性能相似。

•o表明offset拷貝。不是數(shù)據(jù)段在條帶里面復(fù)制，而是整個(gè)條帶被復(fù)制，但由一個(gè)設(shè)備輪轉(zhuǎn)，那樣重復(fù)數(shù)據(jù)塊分布在不同的設(shè)備上。因而，隨后的數(shù)據(jù)塊拷貝在下一個(gè)驅(qū)動(dòng)器中，下移一個(gè)數(shù)據(jù)段。想讓你的RAID 10陣列使用這種布局，將--layout=o2添加到用來(lái)構(gòu)建陣列的命令。

•f 表明far拷貝（偏移全然不同的多個(gè)拷貝）。這種布局提供了較好的讀取性能，卻提供了較差的寫入性能。因而，這種方案最適合需要支持的讀取操作比寫入操作多得多的系統(tǒng)。想讓你的RAID 10陣列使用這種布局，將--layout=f2添加到用來(lái)構(gòu)建陣列的命令。

--layout選項(xiàng)中n、f和o后面所跟的數(shù)字表明了所需的每個(gè)數(shù)據(jù)塊的副本數(shù)量。默認(rèn)值是2，但它可以是磁盤中設(shè)備數(shù)量的2倍數(shù)。通過(guò)提供數(shù)量足夠的副本，你就能盡量減少單個(gè)驅(qū)動(dòng)器的輸入/輸出影響。

4. Chunk Size，按照Linux RAID維基，數(shù)據(jù)段大小（chunk size）指寫入到設(shè)備的最小單位的數(shù)據(jù)。最優(yōu)化的數(shù)據(jù)段大小取決于輸入/輸出操作的速度以及相關(guān)文件的大小。如果寫入大文件，只要確保數(shù)據(jù)段相當(dāng)大，有望看到較低的開(kāi)銷，而主要存儲(chǔ)小文件的陣列有望更加得益于較小的數(shù)據(jù)段。想為你的RAID 10陣列指定某個(gè)數(shù)據(jù)段大小，將--chunk=desired_chunk_size添加到用來(lái)構(gòu)建陣列的命令。

遺憾的是，沒(méi)有一應(yīng)俱全的方法可以提升性能。下面是值得考慮的幾個(gè)指導(dǎo)準(zhǔn)則。

•文件系統(tǒng)：總的來(lái)說(shuō)，XFS據(jù)說(shuō)是最好的文件系統(tǒng)，而EXT4仍然是個(gè)不錯(cuò)的選擇。

•最佳化布局：far布局提升了讀取性能，但降低了寫入性能。

•副本數(shù)量：更多的副本盡量減小了輸入/輸出影響，但需要更多的磁盤時(shí)也增加了成本。

•硬件：固態(tài)硬盤比傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)磁盤更有可能顯示性能提升的優(yōu)點(diǎn)（在同一環(huán)境下）。

使用DD測(cè)試RAID性能

下列基準(zhǔn)測(cè)試可以用來(lái)核查我們的RAID 10陣列（/dev/md0）的性能。

1. 寫入操作

256MB大小的單個(gè)文件被寫入到設(shè)備上：

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

512字節(jié)被寫入1000次：

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

由于dsync標(biāo)記，dd繞過(guò)系統(tǒng)文件緩存，執(zhí)行同步寫入到RAID陣列的操作。這個(gè)選項(xiàng)用來(lái)消除RAID性能測(cè)試期間的緩存效應(yīng)。

2. 讀取操作

256KiB*15000（3.9 GB）從陣列拷貝到/dev/null：

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

使用Iozone測(cè)試RAID性能

Iozone（http://www.iozone.org）是一種文件系統(tǒng)基準(zhǔn)測(cè)試工具，讓我們可以測(cè)量的眾多磁盤輸入/輸出操作，包括隨機(jī)讀取/寫入、順序讀取/寫入和重新讀取/重新寫入。它可以將結(jié)果導(dǎo)出到微軟Excel或LibreOffice Calc文件。

將Iozone安裝到CentOS/RHEL 7上

啟用Repoforge軟件庫(kù)，然后執(zhí)行下列命令：

# yum install iozone

將Iozone安裝到Debian 7上

# aptitude install iozone3

下面這個(gè)iozone命令將在RAID-10陣列中執(zhí)行所有測(cè)試：

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

•-R：生成與Excel兼容的報(bào)告，并發(fā)送到標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備。

•-a：在全自動(dòng)模式下運(yùn)行iozone，涵蓋所有測(cè)試和可能的記錄/文件大小。記錄大?。?k至16M，文件大?。?4k至512M。

•-b /tmp/md0.xls：將測(cè)試結(jié)果存儲(chǔ)在某個(gè)指定的文件。

但愿本文有所幫助。如果您對(duì)于提升RAID 10的性能方面有何想法或高招，歡迎交流。謝謝閱讀，希望能幫到大家，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注腳本之家，我們會(huì)努力分享更多優(yōu)秀的文章。

英文：http://xmodulo.com/setup-raid10-linux.html

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