如何在Linux上设置RAID 10，确保高性能和容错的磁盘输入/输出？(1)

如何在Linux上设置RAID 10，确保高性能和容错的磁盘输入/输出？(1)

RAID 10又叫RAID 1+0或镜像条带）阵列结合了RAID 0和RAID 1两者的功能特性，从而提供了高性能、容错的磁盘输入/输出操作。在RAID 0中，读取/写入操作跨多个驱动器并路执行；在RAID 1中，一模一样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只比如一组条带化的两个镜像），但我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。我们还将介绍一些工具，你以后可以用来分析RAID阵列的性能。

请注意：全面深入地介绍RAID 10及其他分区方案以及不同尺寸的驱动器和文件系统）的所有优缺点不在本文的探讨范围之内。

RAID 10阵列是如何工作的？

如果你需要实施一种支持输入/输出密集型操作比如数据库、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。每个RAID 1镜像集比如镜像1或镜像2）将数据块复制到两个设备中的每一个。由于这种配置，写入性能有所下降，因为每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。优点在于，这种方案提供了冗余性，因为除非每个镜像中的多只磁盘出现故障，否则可以维持正常的磁盘输入/输出操作。

RAID 0条带的工作原理是，把数据划分成多个数据块，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，因而提高了总体的读取和写入性能。另一方面，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，如果其中一个镜像出现故障，整个RAID 0组件以及因而RAID 10集）就无法操作，数据出现无法恢复的丢失。

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，然后把它们用作RAID 0中的组件设备）。在本教程中，我们将介绍构建复杂的RAID 10阵列，原因在于这种阵列让我们可以使用数量为奇数或偶数的磁盘，并且可以作为单一RAID设备来加以管理，而不是介绍嵌套方案只允许数量为偶数的驱动器，必须作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创建了主分区sd[bcdef]1。因而，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：

在我们继续下一步之前有几点需要予以说明。

1. Used Dev Space表明了阵列所使用的每个成员设备的容量。

2. Array Size是指阵列的总大小。就RAID 10阵列而言，这相当于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则指每个镜像中的设备数量。所以在这里，N*C）/M相当于4*8GiB）/2 = 16GiB。

3. Layout指数据布局的具体细节。可能的布局值如下所示。

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

•o表明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同的设备上。因而，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 表明far拷贝偏移全然不同的多个拷贝）。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。因而，这种方案最适合需要支持的读取操作比写入操作多得多的系统。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后面所跟的数字表明了所需的每个数据块的副本数量。默认值是2，但它可以是磁盘中设备数量的2倍数。通过提供数量足够的副本，你就能尽量减少单个驱动器的输入/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/输出操作的速度以及相关文件的大小。如果写入大文件，只要确保数据段相当大，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，没有一应俱全的方法可以提升性能。下面是值得考虑的几个指导准则。

•文件系统：总的来说，XFS据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布局提升了读取性能，但降低了写入性能。

•副本数量：更多的副本尽量减小了输入/输出影响，但需要更多的磁盘时也增加了成本。

•硬件：固态硬盘比传统的旋转磁盘更有可能显示性能提升的优点在同一环境下）。