CentOS5.1 mdadm 及 LVM 的试验

 

有这样一个需求：为内部网络的 PC 提供共享存储、备份，没有太强的读写压力，资金投入也有限，但需要够安全，而且为逐渐增长的数据量考虑，需要扩容方便。
于是，打算通过 mdadm 和 LVM 来实现。用这样的硬件：内部空间够大，电源够强劲，扇热要好，支持多个 SATA 接口的塔式机。
为了不浪费空间，用一块小硬盘装系统，比如一块 20G 的 IDE 硬盘。3块别的老 PC 上拆下来 80G SATA 硬盘。

在 VMware 上模拟了一下。因为需要模拟 SATA 硬盘，建立虚拟机时用了 SCSI 硬盘。要选择 RedHat Enterprise 版才能支持 SCSI 硬盘。
使用 VMware-gsx-server-3.2.1 发现在较大的（试验了 160G/250G）虚拟硬盘上的 RAID5 recovery 到尾声时会死机，重启后又要从头再来，但依然会死机，周而复始。换成 VMware-server-1.0.3 后就没有问题了。
在 hda 安装了 CentOS 5.1 ，最小化安装。安装过程没有对 sda, sdb, sdc 进行分区。

用 mdadm 创建 RAID
# mdadm -C /dev/md0 -l5 -n3 -c128 /dev/sd[a,b,c]
参数所代表的意思可以用 man mdadm 查看。
基本命令
# mdadm -A /dev/md0 #启动阵列
# mdadm -S /dev/md0 #停止阵列（停止前必须先 umount）
# mdadm -D /dev/md0 #显示阵列详细信息

# watch "cat /proc/mdstat"
可以看到 RAID 的 recovery 过程。
此时 RAID 已经可以使用了。

LVM 初始化
# vgscan
创建 PV
# pvcreate /dev/md0
创建 VG
# vgcreate vga /dev/md0
创建 LV
# lvcreate -l 40959 -n lv1 vga
在 LV 上建立文件系统
# mkfs -t ext3 -L /data /dev/vga/lv1
挂载
# mkdir /data
# mount -t ext3 -o defaults /dev/vga/lv1 /data
测试
# cd /data
# dd if=/dev/zero of=test bs=1024k count=1k
# dd if=test of=/dev/null

recovery 结束后，生成 /etc/mdadm.conf 文件，在系统重启后自动启用 RAID
# mdadm -Ds > /etc/mdadm.conf
编辑 /etc/mdadm.conf 文件，在顶部加入如下一行：
DEVICE /dev/sd*

在 /etc/fstab 尾部加入一行
LABEL=/data /data ext3 defaults 0 0
重启后自动挂载。

接着，模拟这样一种状况：为了扩容，要给 RAID 加入一块硬盘。
关机，给 VM 添加一块 80G 的 SCSI 硬盘后启动。
给 RAID 添加硬盘
# mdadm /dev/md0 -a /dev/sdd
此时，新添加的硬盘会被作为 spare
把 RAID 设备设置为4个，使用新硬盘
# mdadm -G /dev/md0 -n4
扩充 PV
# pvresize /dev/md0
扩充 LV
# lvextend -l +20480 /dev/vga/lv1
扩大文件系统大小
# resize2fs /dev/vga/lv1
此命令可在 mount 时操作。并且同时 dd 模拟写入和读取文件，除了速度变慢，没有发现异常。

再来模拟这样一种情况：空间又被用完了，需要更大的存储空间，再找来3块 160G 的硬盘扩容。为了安全，还是把这三块硬盘组成 RAID5 。
关机，给 VM 添加三块 160G 的 SCSI 硬盘后启动。
CentOS5(RHEL5) 使用了 udev 来管理系统设备文件名，/dev 目录下只有 md0，需要手动建立 RAID 设备。
# mknod /dev/md1 b 9 1
# chown root:disk /dev/md1
# chmod 640 /dev/md1
为了在重启后能自动创建 md1 ，还需如下设置
# mkdir /etc/udev/devices
# cp -a /dev/md1 /etc/udev/devices/

建立 RAID
# mdadm -C /dev/md1 -l5 -n3 -c128 /dev/sd[e,f,g]

创建 PV
# pvcreate /dev/md1
扩充 VG
# vgextend vga /dev/md1
扩充 LV
# lvextend -l +81919 /dev/vga/lv1
扩充分区大小：
# resize2fs /dev/vga/lv1
此间，继续使用 dd 模拟读写，没有问题。
把第二个 RAID 的配置也写入配置文件
# mdadm -Ds | grep md1 >> /etc/mdadm.conf

模拟设备损坏的情况
将 /dev/sdb 标记为已损坏的设备
# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb
移除损坏的设备
# mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb
此时可用 dd 模拟读写。
更换设备并重新添加到 RAID 中
# mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb
会重新 recovery ，同样，可以 dd 模拟下读写。

如果发现缺失某个设备后 RAID 不能启动，可以使用剩余设备启动 RAID
# mdadm -A --run /dev/md1 /dev/sde /dev/sdf

此后又再给 md1 添加了一块硬盘 sdh 进行相应测试，还是正常的。

特殊情况，去掉一个 PV
# umount /data
# resize2fs -f /dev/vga/lv1 240G
# lvreduce -l -81919 /dev/vga/lv1
# vgreduce vga /dev/md1
不建议在生产系统上减小 LV
这本来是想用来试验大 PV 替换小 PV 的，但为了安全，还是把老 LV 的数据复制到新的 LV 后再做打算。

有了更大的硬盘（250G*4, VMware 只能创建小于 256G 的虚拟硬盘）用来扩容，为了留出机箱空间并降低电力消耗，需要把老硬盘上的数据转移到新硬盘。
先用新硬盘组成的 RAID5
# mknod /dev/md2 b 9 2
# chown root:disk /dev/md2
# chmod 640 /dev/md2
# cp -a /dev/md2 /etc/udev/devices/
# mdadm -C /dev/md2 -l5 -n4 -c128 /dev/sd[i,j,k,l]
# mdadm -Ds | grep md2 >> /etc/mdadm.conf

依然使用 LVM
# pvcreate /dev/md2
# vgcreate vg0 /dev/md2
# lvcreate -l 191999 -n lv1 vg0
# mkfs -t ext3 /dev/vg0/lv1

把 /dev/vg0/lv1 挂载上后便可以复制数据了，cp, rsync 都行。

当有大量小文件时，用 dd 复制，并把块设置的大些，速度会非常快。
为保证数据同步，先卸载
# umount /data
然后复制
# dd if=/dev/vga/lv1 of=/dev/vg0/lv1 bs=16MB
用 dd 复制还可以跳过 mkfs 的过程。
在 VMware 中，就算没有使用预分配空间的磁盘模式，也会进行完全复制填满磁盘空间。可以在复制开始一会儿后就结束 dd 进程，节约空间和时间。

挂载，检查一下数据完整性
# mount -t ext3 -o defaults /dev/vg0/lv1 /mnt

用 dd 复制会把新的 LV 容量变成和老的一样大，需要调整容量
# resize2fs /dev/vg0/lv1

没有问题的话，就修改 LV 卷标，以便系统重启后能挂载新的 LV
# e2label /dev/vga/lv1 /backup
# e2label /dev/vg0/lv1 /data

如果要把老的 LV 转移到另外的机器上，需要备份 LVM 卷组信息以及 mdadm 的配置
先查看一下 /etc/lvm/backup/vga 是否存在，没有的话就创建备份
# vgcfgbackup
把 /etc/lvm/backup/vga 和 /etc/mdadm.conf 备份到远程主机上。
这还可以用于恢复存储服务器操作系统崩溃而导致的 LVM 不可用。比如 hda 损坏了。

重装系统时，千万不要对 sd* 进行操作—重建分区表，这会导致 LVM 信息的丢失。
在真实设备上操作时，为了安全，可以先安装完系统再给硬盘通电。

先恢复 RAID
把 mdadm.conf 恢复到新系统的 /etc 目录下，启动 RAID
# mdadm -A /dev/md0
# mdadm -A /dev/md1
再恢复 LVM
# vgcfgrestore -f vga vga
第一个 vga 是备份的文件名，第二个是要还原的 Volume Group Name 。如果 vga 这个卷组名被占用了，需要重命名。
# vgscan
# pvscan
然后启动 VG
# vgchange -a y vga
再扫描 LV
# lvscan
恢复完成，可以挂载并使用了。

至此，VMware 试验完成，可在真实硬件设备上试验了。