raid实验报告

1、课 程 实 验 报 告课程名称： 计算机组成原理 专业班级：计算机科学与技术1107班学 号： 姓 名： 指导老师： 报告日期： 2013-11-2 计算机科学与技术学目录【实验环境】3【实验内容】3【实验原理】3【实验步骤】5（1）创建RAID 08Raid0的速度测试12创建RAID 113Raid1的使用16Raid1的速度测试17Raid1故障测试：19创建RAID 522Raid5的使用24Raid5的速度测试25RAID5故障测试27Raid阵列速度的说明。34【实验思考】35Raid0+135查看raid36速度测试37Raid0+537查看Raid0+5信息38Raid0+5速

2、度测试39实验体会39【实验环境】Linux虚拟机【实验内容】创建RAID 0和RAID 1创建RAID 5并测试其有效性【实验原理】一、 Linux下的RAIDLinux系统在安装的过程中就可以使用RAID。在使用当中，利用一些工具，可以实现比Windows还要强大得多的功能，比如RAID 0+1和RAID 0+5。在Linux下既可以对整块硬盘做RAID，也可以对其某一个分区做RAID。Linux下常用来做软RAID的工具主要有两个：一个是mdadm，另一个是raidtools。在本实验中我选用了mdadm。在Linux下利用mdadm为非启动盘做软RAID比较简单。在实验步骤中，分别给出

3、了Linux下RAID 0、RAID 1和RAID 5的制作过程。RAID0：RAID0并不是真正的RAID结构，没有数据冗余，RAID0连续地分割数据并并行地读/写于多个磁盘上。因此具有很高的数据传输率，但RAID0在提高性能的同时，并没有提供数据可靠性，如果一个磁盘失效，将影响整个数据。因此RAID0不可应用于需要数据高可用性的关键应用。RAID1：RAID1通过数据镜像实现数据冗余，在两对分离的磁盘上产生互为备份的数据。RAID1可以提高读的性能，当原始数据繁忙时，可直接从镜像中读取数据。RAID1是磁盘阵列中费用最高的，但提供了最高的数据可用率。当一个磁盘失效，系统可以自动地交换到镜像

4、磁盘上，而不需要重组失效的数据。RAID5：RAID5没有单独指定的奇偶盘，而是交叉地存取数据及奇偶校验信息于所有磁盘上。在RAID5上，读/写指针可同时对阵列设备进行操作，提供了更高的数据流量。RAID5更适合于小数据块，随机读写的数据。RAID3与RAID5相比，重要的区别在于RAID3每进行一次数据传输，需涉及到所有的阵列盘。而对于RAID5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，可进行并行操作。在RAID5中有“写损失”，即每一次写操作，将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。二、 mdadm说明(一) mdadm的7种主要操作方式(1) cr

5、eate创建一个带超级块的磁盘阵列。(2) assemble将之前建立的磁盘阵列变为活跃的(active)。(3) build用于创建没有超级块的磁盘阵列。(4) manage用于对在一个磁盘阵列上的一个或多个设备做一些操作，如添加(add)、移除(remove)和使失败(fail)，还包括以下功能：run/stop/readonly/readwrite。(5) misc用于对单个设备的操作，它们可能是磁盘阵列的几部分，所以是零超级块，检测可能是适当的。它们可能是md阵列，因此run，stop，rw，ro，detail这些操作也是可以的。(6) monitor查看磁盘阵列并显示改变。(7) g

6、row允许改变一个磁盘阵列的关键属性，比如大小，设备数量等。(二) create/build常用操作create/build常用操作如下表所示。参数或选项说明-add或-a添加或热添加磁盘-fail或-f将RAID中的磁盘标记为已坏-remove或-r从RAID中移除磁盘(注意：只有先将磁盘标识为已坏，才能移除)-set-faulty-fail功能相同-run或-R开始运行一个已创建的阵列-stop或-S停止运行一个阵列，释放它所有的磁盘资源-readonly或-o标记阵列为只读-readwrite或-w标记阵列为可读写-zero-supterblock从一个设备中去掉MD超级块-raid-d

7、isks创建RAID时需要用到的硬盘或分区数-spare-disks创建RAID时作用侯补的硬盘或分区数，当组RAID的硬盘或分区出现问题被取下时，被设定为修补的硬盘或分区会自动补缺。三、 mdadm命令示例(1) 利用sdb1，sdc1，sdd1创建一个RAID 1名为md0，其中sdb1和sdd1是组成md0的磁盘，sdc1是md0的备份盘，如果sdb1或sdd1出现问题，系统会自动将sdc1顶替该磁盘，使md0重归于完整。具体命令如图所示。(2) 停止md0的运行，并释放它的所有资源：mdadm -stop /dev/md0。(3) 查看md0详情：mdadm -detail /dev/

8、md0。(4) 将md0中的sdb1标记为已坏：mdadm /dev/md0 -fail /dev/sdb1。(5) 将sdb1移除出md0:mdadm /dev/md0 -remove /dev/sdb1。(三) mdadm配置文件为了保证在每次重启系统时，RAID都能正常运行，需要创建或修改/etc/mdadm.conf文件，将RAID的信息写入文件的最下方。写入信息包括RAID用到的硬盘和组成方式，上面示例的配置文件写法如图2.5.52所示。【实验步骤】一、 添加磁盘进入Linux虚拟机界面，点击“虚拟机硬盘设置”。然后以相同的方式添加七块硬盘。在弹出的对话框中设置添加硬盘的路径并设置磁

9、盘大小442G(学号)，如图所示，然后单击“下一步”直到完成。相同方法，共添加七块虚拟硬盘。完成后如下图：六块硬盘添加完成后，点击“开启此虚拟机”，进入Linux系统。注意在实验过程中不要关闭虚拟机。（1）创建RAID 0(1) Raid的搭建用到mdadm命令，因此我们先获取权限。终端输入 sudo su 。然后在控制台中输入命令：fdisk -l，查看当前系统硬盘情况。观察各盘大小。发现显示为47.2G ，和我们创建时的44G有点差别。(2) 为了用起来方便，我们采用sdb和sdc来创建RAID0。首先对sdb和sdc格式化为创建raid的磁盘格式。终端输入：fdisk /dev/sdb输

10、入n进行选择。输入t选择格式fd，不要忘记w保存。对sdc同样操作。格式化后，输入fdisk l 查看，发现sdb1和sdc1变为linux raid autodetect格式。(3) 在控制台中输入命令：mdadm -C -v /dev/md127 -l0 -n2 /dev/sdb1 /dev/sdc1如图所示。Raid建立完成后会自动启动，因此不需要额外的操作。(4) 输入命令mdadm -D /dev/md0查看 RAID0 的信息。如下图：(5) 输入命令：cat /proc/mdstat查看目前磁盘阵列的运行情况，如图所示。Raid0的使用（1）输入：fdisk-l/dev/md12

11、7，查看/dev/md127 设备是否存在，以及它的容量，它应该接近sdb和sdc两块硬盘大小之和，如图所示。图中显示md127大小为94.5GB（2）创建文件系统。输入mkfs.ext3 /dev/md127（3）：挂载文件系统并使用输入命令：mkdir /softraid0 mount /dev/md127 /softraid0df l /dev/md127 （4）：RAID 的自动挂载，输入命令：gedit /etc/fstab 编辑文件，在下面加入：/dev/md127 /softraid0 ext3 defaults 0 0这样系统重新启动后会自动将/dev/md127 挂接到 /s

12、oftraid0 目录下!Raid0的速度测试1. 采用hdparm测试。输入命令：hdparm -tT /dev/md127 经过多次测试，硬盘的读取效率稳定在540MB/sec左右，硬盘快取的读取效率稳定在2550M/sec左右。2. 采用系统自带的软件测试。注：方法1和方法2测试的数据不一样。RAID0的随机读取性能：很好RAID0的随机写入性能：很好RAID0的持续读取性能：很好RAID0的持续写入性能：很好RAID0的优点：最快的读写性能，如果每块硬盘拥有独立的控制器性能将会更好。RAID0的缺点：任何一块硬盘出现故障所有的数据都会丢失，大部分的控制器都是通过软件实现的，所以效能并不

13、好。创建RAID 11. 格式化磁盘sdd，sde。2. 在终端中输入命令：mdadm -C -v /dev/md126 -l1 -n2 /dev/sdd1 /dev/sde1。如图所示。3. 输入命令mdadm -D /dev/md126查看 RAID1 的信息。如下图：4. 输入命令：cat /proc/mdstat查看目前磁盘阵列的运行情况，如图所示。当RAID1创建成功后，需要计算每个条带的校验和信息并写入到相应磁盘上，所以RAID阵列有一个冗余组数据同步的初始化过程(resync)。 Raid1的使用（1）输入：fdisk-l/dev/md126，查看/dev/md126 设备是否存

14、在，以及它的容量，它应该接近一块硬盘大小，如图所示。图中显示md126大小为47.2GB（2）创建文件系统。输入mkfs.ext3 /dev/md126（3）：挂载文件系统并使用输入命令：mkdir /softraid1 ;mount /dev/md126 /softraid1df l /dev/md126 将raid1挂载到softraid1文件夹下（4）：RAID 的自动挂载。输入命令gedit /etc/fstab 编辑文件，在下面加入：/dev/md126 /softraid1 ext3 defaults 0 0这样系统重新启动后会自动将/dev/md126 挂接到 /softraid

15、1 目录下!Raid1的速度测试1. 命令测试输入命令hdparm tT /dev/md126 经过多次测试，速度稳定在500MB/sec左右。2. 软件测试RAID1的随机读取性能：好RAID1的随机写入性能：好RAID1的持续读取性能：一般RAID1的持续写入性能：好RAID1的优点：数据高可靠性，易于实现，设计简单。RAID1的缺点：比RAID0相比速度较慢，特别是写入速度，另外就是我们仅仅能使用一半的硬盘容量。Raid1故障测试： 首先我们在raid1挂载的盘里面写入一个测试文档。我们模拟删除其中一个盘，删除前：删除以及删除后：我们发现此时raid1阵列只包含一个盘，因此此时挂载到so

16、ftraid1文件夹下的应该为sde1，因此我们查看是否存在刚才建立的测试文件。发现测试文档依然存在，并且内容不变。因此说明了raid1具有备份功能。创建RAID 51. 格式化磁盘sdf、sdg、sdh2. 输入命令：mdadm -C -v /dev/md125 -l5 -n3 /dev/sdf1 /dev/sdh1 /dev/sdg1 3. 输入命令mdadm -D /dev/md125查看 RAID5 的信息。如下图：4. 输入命令：cat /proc/mdstat查看目前磁盘阵列的运行情况，如图所示。当RAID1创建成功后，需要计算每个条带的校验和信息并写入到相应磁盘上，所以RAID阵

17、列有一个冗余组数据同步的初始化过程(resync)。Raid5的使用（1）输入：fdisk-l/dev/md125，查看/dev/md125 设备是否存在，以及它的容量，它应该接近两块硬盘大小之和，如图所示。图中显示md125大小为94.4GB（2）创建文件系统。输入mkfs.ext3 /dev/md125（3）：挂载文件系统并使用输入命令：mkdir /softraid5mount /dev/md125 /softraid5df l /dev/md125 将raid5挂载到softraid5文件夹下（4）：RAID 的自动挂载。输入命令gedit /etc/fstab 编辑文件，在下面加入：

18、/dev/md125 /softraid5 ext3 defaults 0 0这样系统重新启动后会自动将/dev/md125 挂接到 /softraid5 目录下!Raid5的速度测试1. Hdparm命令测试读取速度输入命令hdparm -tT /dev/md125 经过多次测试，速度稳定在480MB/sec左右。2. 软件测试（系统自带）RAID5的随机读取性能：非常好（当使用大数据块时）RAID5的随机写入性能：一般RAID5的持续读取性能：好（当使用小数据块时）RAID5的持续写入性能：一般RAID5的优点：不需要专门的校验码磁盘，读取速度快，而且解决了写入速度相对较慢的问题。RAID

19、5的缺点：写入性能依然不尽如人意。RAID5故障测试1. 为了使创建文件和复制文件简单，因此首先获取文件夹的权限。2. 在softraid5里面新建一个文件。文档里内容：下面对RAID5故障检测：RAID 做好以后，并不是万事大吉了，还要进行日常维护；比如某个硬盘（或分区）坏掉，我们可以 在不停机的情况下换上。或者我们为 RAID 做一个冗余的硬盘或分区，当 RAID 发生故障时，冗余硬盘或 分区自动推上工作，能实现零停机任务3. 首先采用模拟磁盘损坏起初raid状态输入命令：mdadm /dev/md125 -fail /dev/sdf，在md125中将sdh标记为已坏，然后查看RAID情况

20、。输入命令：cat /proc/mdstat查看目前磁盘阵列的运行情况。显示sdf0(F)，表示sdf这个盘已经损坏。输入命令：mdadm /dev/md125 -r /dev/sdf1，在md125中将sdf移除掉。然后再查看RAID情况。查看softraid5文件夹下面的文件发现softraid5文件夹下面的文件raid5测试文档依然存在，并且内容存在。我们向raid5阵列添加一个新盘。然后再查看RAID情况。发现raid5盘正在重建，Rebuild Status 为RAID 的构建进度，比如 30% complete ，表示构建到 30%。一段时间后重建完成。然后查看softraid5里

21、面的文件。发现测试文档存在，这就验证了raid5的文件备份功能。4. 采用删除磁盘测试首先关闭虚拟机，然后删除raid5对应的三个盘中的任意一个。重启时系统会有如下信息，输入y查看RAID运行情况。（再次开机后，系统把raid0对应为md127，raid1对应为md125，raid5对应为md126）raid5为active，说明raid5依旧在工作。打开sortraid5，建立的文档仍然可读出，说明移除一个盘之后RAID 5依然可用。目前raid5仅剩下两个盘了，为此我们再模拟删除一个盘。输入cat /proc/mdstat：到了这步之后，raid5的三块硬盘别移除了两块，现在重启重启。此时

22、我发现无论我如何操作，输入mdadm S /dev/md125 （停止raid5），再次重启也是不能，因此raid5至少要有两块盘存在，否则信息无法恢复。raid5共有三块盘，删掉其中一块硬盘，另外两块可以恢复出原有信息，当再删掉一块时就无法恢复信息。因此验证了raid5的功能。Raid阵列速度的说明。在前面的实验中，我对每一个raid均进行了速度的测试，发现raid0、raid1、raid5阵列的读取速度相当，用hdparm命令测试的结果表明速度速度相当；用系统自带的磁盘管理软件，发现速度虽然和hdparm测试的不相同，但是他们的速度也是相当的，因此得出结论，raid读取速度相当，但是rai

23、d0raid1raid5。在用系统自带的磁盘软件进行写入测试时，发现raid0的写入速度为2.9G/S而raid1的写入速度为1.7G/S，raid5写入速度为408.7M/S。由此可以得出raid阵列的写入速度差距很大。由于raid0不需要备份，没有冗余信息，因此在写入的时候速度就很快。Raid1让组成Raid1模式的硬盘互为镜像，当你向硬盘中写入数据的时候，两个硬盘同时存储相同的数据，因此Raid1的写入速度大概是Raid0的一半。Raid5使用至少三块硬盘来实现阵列，它既能实现Raid0的加速功能也能实现Raid1的备份数据功能，在阵列当中有三块硬盘的时候，它将会把所需要的存储的数据按照

24、用户定义的分割大小分割成文件碎片存储到两块硬盘当中，此时，阵列当中的第三块硬盘不接收文件碎片，它接收到的是用来校验存储在另外两块硬盘当中数据的一部分数据，这部分校验数据是通过一定的算法产生的，可以通过这部分数据来恢复存储在另外两个硬盘上的数据。因此Raid5在写入信息的时候是向三块盘写入数据，并且一个盘中的数据是经过计算得到的，因此写入速度要慢的多。以上的速度测试验证了这个结论。【实验思考】尝试创建RAID 0+1：首先应该创建三个RAID 0，然后再将已经创建的RAID 0当作一块磁盘处理，两个RAID 0构造一个RAID 1。Raid0+1 RAID 0+1 是磁盘分段及镜像的结合，结合了

25、 RAID 0及 RAID 1最佳的优点。它采用就是2组RAID 0的磁盘阵列互为镜像，也就是它们之间又成为了一个RAID 1的阵列。在每次写入数据时，磁盘阵列控制器会将数据同时写入两组“大容量阵列硬盘组”(RAID 0)中。虽然其硬盘使用率只有50%，但它却是具有最高效率的划分方式。首先先建立2个raid0的磁盘阵列，这里不在意义累赘说明。下面就是用3个raid0建立一个raid1.终端输入：mdadm -C -v /dev/md122 -l1 -n2 /dev/md123 /dev/md124查看raid0+1的重建进度。查看raid速度测试RAID0+1的随机读取性能：很好RAID0+1的随机写入性能：好RAID0+1的持续读取性能：很好RAID0+1的持续写入性能：好RAID0+1的优点：相对于单块硬盘具有更高的读写性能，而且大大提高了数据的安全性。RAID0+1的缺点：成本较高，至少需要4块硬盘。Raid0+5尝试创建RAID 0+5：首先应该创建三个RAID 0，然后再将已经创建的RAID 0当作一块磁盘处理，三个RAID 0构造一个RAID 5。