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Elastic Compute Service:建立RAID陣列(Linux)

更新時間:Feb 28, 2024

獨立冗餘磁碟陣列RAID(Redundant Array of Independent Disks)是將多塊雲端硬碟按一定的方式組成一個磁碟陣列組。相比單塊雲端硬碟,RAID能夠有效地提高磁碟的容量、讀寫頻寬、可靠性和可用性。

前提條件

已按需建立並掛載多塊具有相同容量和類型的資料盤。具體操作,請參見建立雲端硬碟掛載資料盤

RAID使用建議

RAID層級

下表對比了RAID常見的幾種層級優缺點以及適用情境。

層級

優勢

劣勢

適用情境

RAID 0(條帶)

提供了資料條帶化和並行讀/寫操作,從而提高了效能。

說明

RAID條帶化是指將資料分成固定大小的塊(條帶),然後將這些塊依次分配到不同的磁碟機上。

沒有冗餘功能,如果其中一塊雲端硬碟出現故障,所有資料都將丟失。

適用於需要高效能但無需資料冗餘的情境,如臨時資料存放區、緩衝等。

RAID 1(鏡像)

通過資料鏡像提供了高可靠性。所有資料都會被複製到多塊雲端硬碟上,當一塊雲端硬碟故障時,資料仍然可用。

成本較高,因為至少需要兩倍的雲端硬碟容量來儲存鏡像資料。

適用於對資料保護和可靠性要求較高的應用,如資料庫、檔案伺服器等。

RAID 10

結合了RAID 1和RAID 0,提供了資料冗餘和高效能。RAID 10的優點是具有較高的可靠性和較好的讀/寫效能。

成本較高,因為需要兩倍的雲端硬碟容量來儲存鏡像資料。至少需要四塊雲端硬碟。

適用於對效能和冗餘性要求較高的應用。

在選擇適當的RAID層級時,需要綜合考慮資料保護需求、效能需求、可用的磁碟容量和成本等因素。最好評估不同RAID層級的優缺點,並根據具體的應用需求作出選擇。

假如要按序儲存A、B、C、D、E、F等資料區塊,不同RAID模式的表現情況如下圖所示。

說明

在您使用多塊雲端硬碟做RAID來提高磁碟的容量、讀寫頻寬的同時,請同時考慮執行個體整體對雲端硬碟頻寬的限制。不同執行個體規格的雲端硬碟頻寬節流設定,請參見執行個體規格類型系列

RAID條帶大小

通過使用合適的條帶大小,可以獲得最佳的應用實踐。最適合的條帶大小可能因不同的環境和應用而異。因此,建議在實際使用之前進行測試和效能評估,以確定最佳的條帶大小設定。

根據應用的工作負載類型、I/O模式和系統的特定需求,推薦以下條帶大小:

  • 對於大多數通用用途的工作負載,推薦的條帶大小是64 KB或128 KB。這個範圍在大多數情況下可以提供良好的效能和均衡的讀/寫效能。

  • 如果工作負載主要是順序讀取(例如大型檔案傳輸、視頻編輯等),則更大的條帶大小(例如256 KB或512 KB)可能會提供更好的效能。

  • 如果您的工作負載主要是隨機讀取(例如資料庫應用等),則較小的條帶大小(例如32 KB)可能會提供更好的效能。

重要

在使用過程中,條帶不宜太小。如果條帶太小:

  • 可能會導致檔案在磁碟上的片段化,從而浪費了磁碟空間。

  • 可能會導致磁碟IOPS(每秒讀寫次數)能力先於吞吐頻寬被打滿。較大的條帶大小可以在順序讀取工作負載中提供更高的資料輸送量。

雲端硬碟快照使用限制

如果要使用快照備份RAID陣列中雲端硬碟上的資料,必須保證快照的一致性。預設各雲端硬碟的快照是相互獨立建立的,如果從多個不同步的快照恢複RAID陣列,會影響陣列的完整性。

RAID情境下,建議使用快照一致性組,以確保多塊雲端硬碟資料能夠恢複到同一個時間點,以提供資料的一致性和可靠性。更多資訊,請參見使用快照一致性組

操作步驟

本操作以Ubuntu 22.04版本的ECS執行個體為例,介紹如何使用Linux系統內建的mdadm命令為資料盤建立一個名稱為/dev/md0的RAID陣列。

  1. 遠端連線ECS執行個體。

    關於串連方式的介紹,請參見串連方式概述

  2. 運行以下命令,查看ECS執行個體上所有雲端硬碟資訊。

    lsblk

    結果如下所示。

    image.png

  3. 使用mdadm命令建立RAID陣列/dev/md0。

    請根據您的實際情況,建立RAID 0、RAID 1或者RAID 10層級。

    說明

    如果提示未安裝mdadm,請先運行sudo apt-get install mdadm命令安裝mdadm工具。

    RAID 0層級

    sudo mdadm --create /dev/md0 --level=0 --raid-devices=5 --chunk=512 /dev/vd[bcdef]
    • --level=0:表示使用陣列條帶化的RAID 0層級。

    • --raid-devices=5:表示RAID陣列由五塊雲端硬碟組成。

    • --chunk=512:表示設定RAID陣列的條帶大小為512 KB,請您根據實際需求進行設定。

    • /dev/vd[bcdef]:表示使用/dev/vdb、/dev/vdc、/dev/vdd、/dev/vde和/dev/vdf五塊雲端硬碟組成一個RAID陣列。

    結果如下所示。

    image.png

    RAID 1層級

    sudo mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/vd[bc]
    • --level=1:表示使用陣列鏡像化的RAID 1層級。

    • --raid-devices=2:表示RAID陣列由兩塊雲端硬碟組成。

    • /dev/vd[bc]:表示使用/dev/vdb和/dev/vdc兩塊雲端硬碟組成一個RAID陣列。

    RAID 10層級

    sudo mdadm --create /dev/md0 --level=10 --raid-devices=4 --chunk=512 /dev/vd[bcde]
    • --level=10:表示使用RAID 10層級。

    • --raid-devices=4:表示RAID陣列由四塊雲端硬碟組成。

    • --chunk=512:表示設定RAID陣列的條帶大小為512 KB,請您根據實際需求進行設定。

    • /dev/vd[bcde]:表示使用/dev/vdb、/dev/vdc、/dev/vdd和/dev/vde四塊雲端硬碟組成一個RAID陣列。

  4. 運行以下命令,查看建立的RAID陣列/dev/md0資訊。

    sudo mdadm --detail /dev/md0

    結果如下所示。

    image.png

  5. 運行以下命令,在RAID陣列上建立一個檔案系統,例如ext4檔案系統。

    您也可以建立其他類型的檔案系統。

    sudo mkfs.ext4 /dev/md0

    結果如下所示。

    image.png

  6. 運行以下命令,建立一份包含RAID資訊的設定檔,設定RAID陣列在啟動ECS執行個體時自動重組。

    sudo mdadm --detail --scan | sudo tee -a /etc/mdadm/mdadm.conf
  7. 掛載RAID陣列的檔案系統。

    1. (可選)運行以下命令,建立掛載點,例如/media/raid0

      sudo mkdir /media/raid0
      說明

      您也可以將雲端硬碟掛載到已有目錄下,例如/mnt

    2. 運行以下命令掛載檔案系統,例如將/dev/md0掛載至/media/rad0。

      使用如下mount命令掛載檔案系統時,請根據實際需求選擇對應的掛載參數,以滿足您對檔案系統的資料安全性以及效能的要求。更多資訊,請參見使用mount命令掛載ext4檔案系統

      • (推薦)對檔案系統的資料安全性和效能都有一定要求(資料安全性和效能適中)

        sudo mount /dev/md0 /media/raid0
      • 對檔案系統的資料安全性要求較高(資料安全性較高、效能偏低)

        sudo mount -o rw,atime,sync,barrier,data=journal /dev/md0 /media/raid0
      • 對檔案系統的效能要求較高(效能較高、資料安全性偏低)

        sudo mount -o defaults,noatime,nodiratime,nobarrier,nodelalloc,data=writeback /dev/md0 /media/raid0
    3. 運行以下命令,查看RAID陣列的掛載資訊。

      df -h

      結果如下所示,返回資訊中,檔案系統已經掛載到指定的掛載點。

      image.png

  8. 配置開機自動掛載。

    如果您需要設定開機自動掛載RAID陣列,需要在/etc/fstab中添加RAID陣列的掛載資訊。

    1. 運行以下命令,向/etc/fstab設定檔寫入RAID陣列資訊。

      sudo sh -c "echo `blkid /dev/md0 | awk '{print $2}' | sed 's/\"//g'` /media/raid0 ext4 defaults 0 0 >> /etc/fstab"
      • /dev/md0:磁碟陣列名稱。

      • /media/raid0:掛載點資訊,您需要根據實際環境進行替換。如果需要掛載到其他路徑,您需要修改成對應路徑。

      • ext4:RAID陣列的檔案系統類型,您需要根據已建立的檔案系統類型進行修改。

      • defaults:檔案系統的掛載參數。請您根據實際需求選擇對應的掛載參數,以滿足您對檔案系統的資料安全性以及效能的要求。更多資訊,請參見使用mount命令掛載ext4檔案系統

      說明

      如果您需要在未掛載RAID陣列的情況下啟動ECS執行個體,可以添加nofail配置。即使在安裝雲端硬碟時出現錯誤,nofail配置也允許啟動ECS執行個體。如果您使用的是Ubuntu系統,還需要額外添加nobootwait配置。

    2. 運行以下命令,查詢RAID陣列的掛載資訊是否添加成功。

      cat /etc/fstab

      結果如下所示,返回結果裡出現了/media/raid0的資訊,說明已添加掛載資訊至/etc/fstab檔案。

      image.png

    3. 運行以下命令,掛載/etc/fstab設定檔中的所有檔案系統。如果無報錯輸出,表示您的/etc/fstab配置無誤。

      sudo mount -a
    4. 運行以下命令,檢查掛載結果是否符合您的預期。

      df -Th

      結果如下所示,出現建立檔案系統的資訊,表示檔案系統掛載成功。

      image.png