红帽企业 Linux 3: 系统管理指南 2 (zt)

wusong

第 3章 . 独立磁盘冗余阵列（RAID）
3.1. RAID 是什么?
RAID 的基本目的是把多个小型廉价的磁盘驱动器合并成一组阵列来达到大型昂贵的驱动器所无法达到的性能或冗余性。这个驱动器阵列在计算机眼中就如同一个单一的逻辑贮存单元或驱动器。

RAID 是一种在多个磁盘上分散信息的方法。它使用磁盘分条（disk striping，RAID 级别 0）、磁盘镜像（disk mirroring，RAID 级别 1）、和带有奇偶校验的磁盘分条（disk striping with parity，RAID 级别 5）之类的技术来达到冗余性，减低潜伏时间，并且（或者）增加磁盘读写的带宽，提高从硬盘崩溃中恢复的能力。

RAID 的基本原理是，数据必须使用一致的形式被分散到阵列中的驱动器上。要打到这个目的，数据必须被分割成大小一致的“块”（大小通常是32K或64K，也可使用不同大小）。每一块都会根据所用的 RAID 级别而写入其中的一个硬盘驱动器。当数据要被读取时，这个进程就会反过来进行，造成多个驱动器好象是一个大驱动器的假象。

3.2. 谁应该使用 RAID
任何需要使大量数据便于存取的人（如一般的系统管理员）都可以从 RAID 技术中受益。使用 RAID 的主要原因包括：


加快速度

使用一个虚拟磁盘，从而增加贮存容量

减少磁盘失效带来的不利影响

3.3. 硬件 RAID 和软件 RAID
RAID 技术有两种：硬件 RAID 和软件 RAID。

3.3.1. 硬件 RAID
基于硬件的系统从主机之外独立地管理 RAID 子系统，并且它在主机处把每一组 RAID 阵列只显示为一个磁盘。

连接到 SCSI 控制器的，把 RAID 阵列表示为单个 SCSI 驱动器的设备就是一个硬件 RAID 的例子。一个外部的 RAID 系统把所有 RAID“处理智能”都转移到位于内部磁盘子系统中的控制器中。整个子系统都通过一个普通的 SCSI 控制器连接到主机上，对主机而言，它就象一个单一的磁盘。

RAID 控制器还以卡的形式出现。该卡充当操作系统的 SCSI 控制器，但却控制所有驱动器本身的实际通讯。在这些情况下，你把驱动器插入到 RAID 控制器中，就如同插入 SCSI 控制器中一样，但这之后，你把它们添加到 RAID 控制器的配置里，操作系统却决不会知道其中的区别。

3.3.2. 软件 RAID
软件 RAID 在内核磁盘（块设备）编码中实现各类 RAID 级别。因为它不需要昂贵的磁盘控制器卡或热交换底盘[1]，软件 RAID 提供了最廉价的解决方法。它还可以用在较便宜的 IDE 磁盘以及 SCSI 磁盘。使用今日的快速 CPU，软件 RAID 的性能能够超出硬件 RAID。

Linux 内核的 MD 驱动程序是完全独立于硬件的 RAID 解决方案的范例。基于软件的阵列性能独立于服务器 CPU 的性能和载量之外。

关于在安装中配置软件 RAID 的信息，请参阅第12章 。

以下为那些对软件 RAID 功能感兴趣的用户列举了一些最重要的特性：


使用线程的进程重建

基于内核的配置

不必重建而可在 Linux 机器间迁移阵列

使用空闲的系统资源在后台重建阵列

对可热交换的驱动器的支持

对 CPU 的自动检测以便利用某些 CPU 优化功能

注[1] 热交换底盘允许你不必给系统断电而移除硬盘驱动器。

3.4. RAID 级别和线形支持
RAID 支持各类配置，包括级别 0、1、4、5、和线形。这些 RAID 类型的定义如下：


级别0 — RAID 级别0，经常被称作“分条”，它是面向性能的分条数据映射技术。这意味着被写入阵列的数据被分割成条，然后被写入阵列中的其它磁盘成员，从而允许低费用的高度 I/O 性能，但是它不提供冗余性。级别0阵列的贮存能力等于硬件 RAID 所有成员磁盘的总能力或软件 RAID 中所有成员分区的总能力。

级别1 — RAID 级别1，或“镜像”，被使用的时期长于任何其它形式的 RAID。级别1通过在阵列中的每个成员磁盘上写入相同的数据（在磁盘上留一个“镜像”副本）来提供冗余性。由于镜像的简单性和高度的数据可用性，它目前仍然很流行。使用两个以上磁盘操作的级别1可能会在读取时使用并行访问来获得高速数据传输，但是它更常用的是独立操作以提供高速 I/O 传输率。级别1提供了极佳的数据可靠性，并提高了读取任务繁重的程序的执行性能，但是它相对的费用也较高。[1]级别1阵列的贮存能力与硬件 RAID 中被镜像的硬盘之一或软件 RAID 中被镜像的分区之一的贮存能力相同。

级别4 — 级别4使用集中到单个磁盘驱动器上的奇偶校验[2]来保护数据。它更适合于事务性的 I/O 而不是大型文件传输。由于专职的奇偶校验磁盘代表了固有瓶颈，级别4极少在没有写回缓存之类技术陪同的情况下使用。虽然 RAID 级别4在某些分区方案中是一种可选项目，它在红帽企业 Linux RAID 安装中却不是一个允许的选项。[3]硬件级别4的贮存能力相当于所有成员磁盘去掉一个后的贮存能力。软件级别4的贮存能力相当于所有成员分区去掉一个后的贮存能力（如果它们的大小相同的话）。

级别5 — 这是最普遍的 RAID 类型。通过在某些或全部阵列成员磁盘驱动器中分布奇偶校验，RAID 级别5避免了级别4中固有的写入瓶颈。唯一的性能瓶颈是奇偶计算进程。使用现代的 CPU 和软件 RAID，这种情况通常不是什么大问题。与级别4一样，其结果是非对称性能，读取大大地超过了写入性能。级别5经常与写回缓存一起使用来减低这种非对称性。硬件级别5的贮存能力相当于所有成员磁盘去掉一个后的贮存能力。软件 RAID 级别5的贮存能力相当于所有成员分区去掉一个后的贮存能力（如果它们的大小相同）。

线形 RAID — 线形 RAID 是一种用简单的驱动器聚组来创建一个较大的虚拟驱动器的方法。在线形 RAID 中，区块从一个成员驱动器到另一个成员驱动器被依次分配，只有在第一个驱动器被完全填充后，才转到下一个驱动器。这种聚组没有提供任何性能方面的利益，因为 I/O 操作不太可能在成员驱动器间被分开。线形 RAID 也没有提供任何冗余性，事实上，它降低了可靠性 — 如果任何一个成员驱动器失效了，整个阵列都不能被使用。它的贮存能力是所有成员磁盘的总和。

注[1] RAID 级别1的代价很高，因为你把相同的信息写入阵列中的所有磁盘，这浪费了驱动器空间。譬如，如果你设立了 RAID 级别1，因而你的根分区（/）存在于两个大小各为40G的驱动器上，你虽然总共有80G空间，却只能实际利用其中的40G，因为另外的40G就如同前40G的镜像一样。

[2] 奇偶校验的信息是基于阵列中的其它磁盘成员的内容来计算的。当阵列中的某个磁盘上的数据失效时，这则信息就会被用来重建数据。然后，在替换失效磁盘之前，被重建的数据可以用来满足失败磁盘上的 I/O 请求；在替换失效磁盘之后，它可以用来在新磁盘上重建数据。

[3] RAID 级别4与级别5所占空间相同，但是级别5却优于级别4。由于这个原因，级别4不被支持。

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第 4章 . 逻辑卷管理器（LVM）
4.1. LVM 是什么？
LVM 是一种把硬盘驱动器空间分配成逻辑卷的方法，这样硬盘就不必使用分区而被简易地重划大小。

使用 LVM，硬盘驱动器或硬盘驱动器集合就会分配给一个或多个物理卷（physical volumes）。物理卷无法跨越一个以上驱动器。

物理卷被合并成逻辑卷组（logical volume group），唯一的例外是 /boot/ 分区。/boot/ 分区不能位于逻辑卷组，因为引导装载程序无法读取它。如果你想把 / 分区放在逻辑卷上，你需要创建一个分开的 /boot/ 分区，它不属于卷组的一部分。

由于物理卷无法跨越多个驱动器，如果你想让逻辑卷组跨越多个驱动器，你就应该在每个驱动器上创建一个或多个物理卷。



图 4-1. 逻辑卷组

逻辑卷组被分成逻辑卷（logical volumes），它们被分配了挂载点（如 /home 和 /），以及文件系统类型（如 ext3）。当“分区”达到了它们的极限，逻辑卷组中的空闲空间就可以被添加给逻辑卷来增加分区的大小。当某个新的硬盘驱动器被添加到系统上，它可以被添加到 逻辑卷组中，逻辑卷是可以扩展的分区。



图 4-2. 逻辑卷

另一方面，如果系统使用 ext3 文件系统来分区，硬盘驱动器将被分隔成指定大小的分区。如果某分区被填满，要扩展该分区的大小并不那么容易。即便某分区被移到另一个硬盘驱动器上，原来的硬盘驱动器空间必须得被重新分配为不同的分区或不被使用。

LVM 支持必须被编译入内核。默认的红帽内核中已编译入了 LVM 支持。

要了解在安装过程中配置 LVM 的详情，请参阅第13章 。

4.2. 其它资料
使用这些资料来进一步学习 LVM。

4.2.1. 安装了的文档

rpm -qd lvm — 该命令显示了 lvm 软件包中的所有可用文档，包括说明书页。

4.2.2. 有用的网站

http://www.sistina.com/products_lvm.htm — LVM 网站，包含总览、到邮件列表的链接等等。

http://tldp.org/HOWTO/LVM-HOWTO/ — 来自 Linux 文档计划的 LVM HOWTO。