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Linux mdadm 使用教程：轻松管理 RAID 阵列 🛠️

1. mdadm 简介​

mdadm 是一个 Linux 系统中的软件 RAID（冗余磁盘阵列）管理工具。它可以帮助创建、管理和监控 RAID 设备，以提升磁盘性能或实现数据冗余。

1.1 基础命令格式​

mdadm 命令的通用格式如下：

mdadm [操作] <阵列>
  • 模式：创建、组装、管理等。

1.2 常用模式与参数对照表​

模式/参数功能描述示例命令
--create创建新的 RAID 阵列mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sd[b-c]1
--assemble组装现有 RAID 阵列并激活mdadm --assemble /dev/md0 /dev/sd[b-c]1
--add添加新设备到现有阵列mdadm --add /dev/md0 /dev/sdd1
--re-add掉线设备重新添加到现有阵列mdadm --re-add /dev/md0 /dev/sdd1
--remove从 RAID 阵列中移除设备mdadm --remove /dev/md0 /dev/sdc1
--fail标记 RAID 中某设备为故障状态mdadm --fail /dev/md0 /dev/sdc1
--detail显示 RAID 阵列的详细状态信息mdadm --detail /dev/md0
--scan扫描系统中的 RAID 阵列mdadm --detail --scan
--stop停止运行中的 RAID 阵列mdadm --stop /dev/md0
--help
$ mdadm --help

# mdadm工具描述
# mdadm用于构建、管理和监控Linux的md设备（即RAID阵列）

# 使用概述
使用方法：
    # 创建新的RAID阵列
    mdadm --create device options...
            从未使用的设备创建新阵列。
    
    # 组装现有的RAID阵列
    mdadm --assemble device options...
            组装之前创建的阵列。
    
    # 在没有标准元数据的情况下构建或组装阵列
    mdadm --build device options...
            在没有元数据的情况下创建或组装阵列。
    
    # 管理现有的RAID阵列
    mdadm --manage device options...
            对现有阵列进行更改。
    
    # 处理md设备的杂项操作
    mdadm --misc options... devices
            报告或修改与md相关的各种设备。
    
    # 调整或重塑活动的RAID阵列
    mdadm --grow options device
            调整/重塑活动阵列
    
    # 增量添加或移除设备
    mdadm --incremental device
            根据需要添加或移除设备到阵列中
    
    # 监控RAID阵列的变化
    mdadm --monitor options...
            监控一个或多个阵列的显著变化。
    
    # 管理阵列的简写
    mdadm device options...
            简写为 --manage。

# 设备名称处理的解释
# 任何不以'-'开头的参数都被视为设备名，
# 或者对于--examine-bitmap来说，是文件名。
# 第一个这样的名称通常是md设备的名称。随后的名称通常是组件设备的名称。

# 获得更详细帮助的说明
# 对于上述主要模式的详细帮助，请在模式后使用 --help
# 例如：
#         mdadm --assemble --help
# 对于选项的通用帮助，请使用
#         mdadm --help-options
--add 区别 --re-add

在 mdadm 命令中，--add 和 --re-add 选项用于向 RAID 阵列添加或重新添加设备，但它们有不同的使用场景：

  1. --add：

    • 用途：用于将一个新的或未使用的设备添加到现有的 RAID 阵列中。
    • 场景：当你想扩展阵列的容量或者替换一个损坏的设备时使用。添加的设备必须是新的或未使用过的，不包含任何 RAID 元数据。
    • 例子： 
      sudo mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/sdb1
    • 注意：如果设备已经包含了与阵列不匹配的元数据，--add 可能会失败。

  2. --re-add：

    • 用途：用于将一个之前属于 RAID 阵列但由于某种原因被移除或失败的设备重新添加到阵列中。
    • 场景：当你修复或更换了阵列中的一个设备，并希望它重新加入到阵列中时使用。设备必须包含与阵列匹配的 RAID 元数据。
    • 例子： 
      sudo mdadm --manage /dev/md0 --re-add /dev/sdb1
    • 注意：如果设备不包含正确的元数据或已经被其他阵列使用，--re-add 操作将不会成功。

区别总结：

  • --add 用于添加新的设备，适合扩展阵列或替换损坏设备。
  • --re-add 用于重新添加之前属于阵列的设备，通常在设备修复或更换后使用。

在使用这两个选项时，确保你清楚设备的状态以及阵列的当前配置。错误地使用这些选项可能会导致数据丢失或阵列配置问题。使用 mdadm --detail /dev/md0 查看阵列的详细信息来确保你添加的设备与阵列的配置匹配。

2. 安装 mdadm​

2.1 确认是否已安装​

在大多数 Linux 发行版中，mdadm 并不默认安装。可以通过以下命令检查是否已安装：

mdadm --version

2.2 安装 mdadm​

根据系统的包管理工具，运行以下命令：

  • Debian/Ubuntu:

    sudo apt update && sudo apt install mdadm -y

  • CentOS/RHEL:

    sudo yum install mdadm -y

  • Arch Linux:

    sudo pacman -S mdadm

3. 创建 RAID 阵列​

以下以 RAID 0（条带化）和 RAID 1（镜像）为例说明操作步骤。

3.1 确认可用磁盘​

列出系统中的所有磁盘：

lsblk

选择未分区的磁盘（例如 /dev/sdb 和 /dev/sdc）。

3.2 创建 RAID​

RAID 0 示例：

sudo mdadm --create /dev/md0 --level=0 --raid-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc

RAID 1 示例：

sudo mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc

参数说明：​

  • /dev/md0：创建的 RAID 设备。设备名：前缀md + 数字0～127。
  • --level：指定 RAID 级别。1就是RAID1，0就是RAID0...
  • --raid-devices：磁盘数量。
  • /dev/sdb /dev/sdc：参与 RAID 的磁盘。

4. 配置 RAID 文件系统​

4.1 创建文件系统​

例如创建 ext4 文件系统：

sudo mkfs.ext4 /dev/md0

4.2 挂载 RAID 设备​

创建挂载点并挂载：

sudo mkdir /mnt/raid
sudo mount /dev/md0 /mnt/raid

验证挂载：

df -h | grep /mnt/raid

4.3 配置开机自动挂载​

编辑 /etc/fstab 文件，添加以下内容：

/dev/md0   /mnt/raid   ext4   defaults   0   0

5. 查看和监控 RAID 阵列​

5.1 查看 RAID 信息​

cat /proc/mdstat
Details

以下是/proc/mdstat文件内容的中文翻译：

$ cat /proc/mdstat
Personality : [raid1] [raid0] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] 
md127 : 活动的 raid1 sdf1[0] sdg1[1]
      1953381440 个块，超级块版本 1.2 [2/2] [UU]
      位图: 0/15 页 [0KB]，65536KB 块大小

md1 : 活动的 raid1 sdc1[1] sdb1[0]
      838728704 个块，超级块版本 1.2 [2/2] [UU]
      位图: 3/7 页 [12KB]，65536KB 块大小

未使用的设备: <none>

解释：​

  • Personality：这里列出了系统支持的RAID类型（或称为RAID级别）。

  • md127 和 md1：

    • 活动的 raid1：表示这是一个活跃的RAID 1阵列（镜像）。
    • sdf1[0] sdg1[1] 和 sdc1[1] sdb1[0]：列出了阵列中的磁盘和它们的顺序。
    • 块数：显示了阵列的总块数，块是存储的最小单位。
    • 超级块版本：指的是RAID阵列的超级块版本，这里是1.2。
    • [2/2] [UU]：表示阵列有2个成员，并且它们都处于活动状态（U表示Up，活动状态）。
    • 位图：表示阵列中用于跟踪同步状态的位图大小和使用情况。
    • 块大小：表示阵列中使用的块大小。

  • 未使用的设备：这里显示没有未使用的设备。

这个文件提供了系统中所有RAID阵列的当前状态信息，包括阵列的类型、成员、状态和大小等。

5.2 查看详细信息​

sudo mdadm --detail /dev/md0
Details

以下是sudo mdadm --detail /dev/md1命令输出内容的中文翻译：

$ sudo mdadm --detail /dev/md1
/dev/md1:
           版本 : 1.2
     创建时间 : 2023年12月30日 星期六 00:24:11
        RAID级别 : raid1
        阵列大小 : 838728704 (799.87 GiB 858.86 GB)
     使用设备大小 : 838728704 (799.87 GiB 858.86 GB)
      RAID设备数 : 2
     总设备数 : 2
       持久性 : 超级块是持久的

     意图位图 : 内部

       更新时间 : 2024年11月28日 星期四 23:26:41
             状态 : 清洁 
    活动设备 : 2
   工作设备 : 2
    故障设备 : 0
     备用设备 : 0

一致性策略 : 位图

              名称 : k455l:1  (本地主机k455l)
              UUID : 7629c5bd:aa805db6:7f1a7d44:6f16df3d
            事件 : 3359356

    编号   主设备号   次设备号   RAID设备 状态
       0       8       17        0      活动同步   /dev/sdb1
       1       8       33        1      活动同步   /dev/sdc1

解释：

  • 版本：RAID阵列的超级块版本，这里是1.2。
  • 创建时间：阵列的创建时间。
  • RAID级别：这里是RAID 1（镜像）。
  • 阵列大小：阵列的总大小，显示为字节、GiB和GB。
  • 使用设备大小：每个设备在阵列中的使用大小。
  • RAID设备数和总设备数：表示阵列中使用的设备数量和总设备数量。
  • 持久性：表示超级块是否持久存储。
  • 意图位图：用于跟踪同步状态的位图类型。
  • 更新时间：阵列最后一次更新的时间。
  • 状态：当前阵列的状态，这里是“清洁”，表示没有未同步的数据。
  • 活动设备、工作设备、故障设备、备用设备：显示当前阵列中设备的状态信息。
  • 一致性策略：使用位图来确保数据的一致性。
  • 名称：阵列的名称和所属主机。
  • UUID：阵列的唯一标识符。
  • 事件：阵列中发生的事件数量。
  • 编号、主设备号、次设备号、RAID设备、状态：列出阵列中每个设备的详细信息，包括其在阵列中的状态和位置。

6. 停止和移除 RAID​

6.1 停止 RAID​

安全停止 RAID 阵列，通常用于维护或故障修复。

sudo mdadm --stop /dev/md0

6.2 组装 RAID​

将现有的 RAID 阵列组装并激活。 示例

sudo mdadm --assemble /dev/md0 /dev/sd[b-c]1

参数说明

/dev/md0：要组装的阵列名称。 /dev/sd[b-c]1：组装 RAID 所需的设备。

信息

组装RAID说白了就是重新启动停止的 RAID 。 RAID的启动方式有两种，一是手动（创建、组装 RAID），二是开机自启动（配置文件）。

6.3 删除 RAID​

sudo mdadm --remove /dev/md0
sudo mdadm --zero-superblock /dev/sdb /dev/sdc
数据无价

掉盘？RAID 降级？还能再抢救一下！

7. 配置 RAID 自动组装​

7.1 生成配置文件​

扫描系统中所有可用的 RAID 阵列，写入 /etc/mdadm/mdadm.conf 配置文件：

sudo mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm/mdadm.conf
注意

不保存配置的话，下次开机就不会自动装配 RAID ，也就是不存在 /dev/md[0-127]。你可以再手动装配一次，然后保存配置。

7.2 更新 initramfs​

确保 RAID 阵列在系统引导时正常加载（适用于 Debian/Ubuntu 系统）：

sudo update-initramfs -u

8 常见故障处理方式​

8.1 磁盘故障​

  • 症状：阵列状态显示有故障设备，系统日志有错误信息。
  • 处理： 
    sudo mdadm /dev/mdX --remove failed_disk
    sudo mdadm /dev/mdX --add new_disk
    sudo mdadm --misc --action=repair /dev/mdX

8.2 阵列降级​

  • 症状：阵列状态显示为“降级”，设备失效。
  • 处理：检查状态，替换和重建磁盘。

8.3 数据同步问题​

  • 症状：同步进程问题。
  • 处理：检查状态，重新启动同步，确保磁盘健康。

8.4 阵列无法启动​

  • 症状：启动时阵列不被组装。
  • 处理： 
    sudo mdadm --assemble --scan
    sudo mdadm --assemble /dev/mdX /dev/sdX1 /dev/sdY1

8.5 性能问题​

  • 症状：阵列性能低。
  • 处理：检查磁盘性能，调整阵列参数，确保无瓶颈。

8.6 阵列丢失​

  • 症状：系统无法识别RAID。
  • 处理：检查配置，手动创建阵列。

8.7 假故障​

假故障是指非硬盘故障导致的阵列降级、丢失，比如：我的 nas 是使用笔记本 + 硬盘柜 组成的，有时候不小心碰掉到 usb 数据线，插回数据线 RAID 已经降级或丢失。

  • 症状：数据线松动导致的阵列降级。
  • 处理：把掉线的盘重新加入阵列。
sudo mdadm /dev/mdX --re-add /dev/sdcX1
  • 症状：数据线松动导致的阵列丢失。
  • 处理：重新装配阵列。
sudo mdadm --assemble /dev/mdX /dev/sdX1 /dev/sdY1

注意事项：​

  • 备份数据：操作前备份。
  • 监控日志：定期检查系统日志。
  • RAID冗余：确保有足够冗余。

9. 总结 😊​

使用 mdadm 配置 RAID 是一种高效的方式来优化磁盘性能或增加数据冗余。希望本教程对你有所帮助！别忘了收藏在线知识库（ www.zxzsk.com ）哦！😊

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