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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
掛載RAID陣列的檔案系統。
(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。
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
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。
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。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。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。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
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。