CentOS 7 RAID配置续

CentOS 7 RAID配置续

独立冗余磁盘阵列（Redundant Array of Independent Disks，RAID），是把多块独立的磁盘（物理磁盘）按照一定的方式组合构建磁盘组（逻辑磁盘）。相比单个磁盘，能够提升存储性能和数据可靠性。

经过上文的实验配置，我们已经把创建、添加磁盘、重组阵列、文件系统扩容，按顺序实现了一遍。不过这些对于raid来说，还是缺少可靠性的测试验证。另外，操作归操作，还一和操作相关的各个理论，也是有补充的必要。所以，这个续篇，先接上文，补充一下和raid相关的理论。然后，再补上可靠性验证的操作。

调整文件系统大小

调整文件系统大小（不要与调整分区或卷大小混淆）可用于将物理卷上的空间变为可用状态，或使用物理卷上可用的其他空间。

调整文件大小指导原则

调整任何文件系统的大小都存在一定的风险，可能会造成数据遗失。

警告：
为了避免数据丢失，请确保在开始任何调整大小任务之前备份我们的数据。

计划调整文件系统大小时，请考虑以下指导原则。

支持调整大小的文件系统

文件系统必须支持调整大小才能利用卷可用空间增加功能。

文件系统 实用程序 增大大小（增大） 减小大小（收缩）
Btrfs btrfs filesystem resize 联机 联机
XFS xfs_growfs 联机 不支持
Ext2 resize2fs 联机或脱机 仅限脱机
Ext3 resize2fs 联机或脱机 仅限脱机
Ext4 resize2fs 联机或脱机 仅限脱机
ReiserFS resize_reiserfs 联机或脱机 仅限脱机

增大文件系统的大小

我们可以将文件系统增大到设备上的最大可用空间，或指定一个准确大小。请确保在尝试增加文件系统的大小之前先增加设备或逻辑卷的大小。

为文件系统指定精确大小时，请确保新大小满足以下条件：

  • 新大小必须大于现有数据的大小；否则会发生数据丢失。
  • 新大小必须等于或小于当前设备大小，因为文件系统大小不能超出可用空间。

减小文件系统的大小

当减小设备上的文件系统的大小时，请确保新的大小满足以下条件：

  • 新大小必须大于现有数据的大小；否则会发生数据丢失。
  • 新大小必须等于或小于当前设备大小，因为文件系统大小不能超出可用空间。
    如果还计划减小用于保存文件系统的逻辑卷的大小，请确保在尝试减小设备或逻辑卷的大小之前先减小文件系统的大小。

重要：XFS
XFS格式文件系统的大小无法减少，因为XFS不支持此功能。

更改Btrfs文件系统的大小

装入 Btrfs 文件系统后，我们可以使用 btrfs filesystem resize 命令来更改该文件系统的大小。装入了文件系统时，增加和缩小大小均受支持。

使用 btrfs filesystem resize 命令通过下列其中一种方法更改文件系统的大小：

  • 要将文件系统大小扩展为设备的最大可用大小，请输入
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sudo btrfs filesystem resize max /mnt
  • 要将文件系统扩展为指定大小，请输入
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sudo btrfs filesystem resize SIZE /mnt

将 SIZE 替换为所需大小（以字节为单位）。我们还可以为值指定单位，例如 50000K (KB)、250M (MB) 或 2G (GB)。我们也可以在值前面加上加号 (+) 或减号 (-)，分别指定增加或缩小至目前的大小：

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sudo btrfs filesystem resize +SIZE /mnt
sudo btrfs filesystem resize -SIZE /mnt

通过输入以下命令，检查已装入文件系统的调整大小的结果

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df -h

磁盘可用 (df) 命令显示磁盘的总大小、使用的块数以及文件系统上可用的块数。-h 选项会以可辨识的格式列印大小，如 1K、234M 或 2G。

更改XFS文件系统的大小

装入 XFS 文件系统后，我们可以使用 xfs_growfs 命令来增加该文件系统的大小。XFS 文件系统的大小无法减少。

  • 使用 xfs_growfs 命令增加文件系统的大小。下面的示例会将文件系统的大小扩充为最大可用值。请参见 man 8 xfs_growfs 了解更多选项。
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sudo xfs_growfs -d /mnt
  • 通过输入以下命令，检查已装入文件系统的调整大小的结果
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df -h

磁盘可用 (df) 命令显示磁盘的总大小、使用的块数以及文件系统上可用的块数。-h 选项会以可辨识的格式列印大小，如 1K、234M 或 2G。

更改Ext2、Ext3、Ext4文件系统的大小

不管是否装入了相应的分区，都可以使用 resize2fs 命令增加 Ext2、Ext3 和 Ext4 文件系统的大小。若要减少 Ext 文件系统的大小，需要将其卸载。

  • 要将文件系统大小扩展为名为 /dev/sda1 的设备的最大可用大小，请输入
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sudo resize2fs /dev/sda1

如果未指定大小参数，大小将默认为该分区的大小。

  • 若要将文件系统更改为特定大小，请输入
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sudo resize2fs /dev/sda1 SIZE

SIZE 参数指定为文件系统请求的新大小。如果不指定任何单位，则大小参数的单位是文件系统的块大小。也可以选择在大小参数后面加上下列其中一种单位指示项：s 表示 512 字节扇区；K 表示 KB（1 KB 为 1024 字节）；M 表示 MB；G 表示 GB。

  • 通过输入以下命令，检查已装入文件系统的调整大小的结果
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df -h

磁盘可用 (df) 命令显示磁盘的总大小、使用的块数以及文件系统上可用的块数。-h 选项会以可辨识的格式列印大小，如 1K、234M 或 2G。

更改Reiser文件系统的大小

ReiserFS 文件系统在装入或卸载时可增加大小。若要减少其大小，则需要将其卸载。

使用以下其中一种方法，更改名为 /dev/sda2 的设备上文件系统的大小：

  • 要将文件系统大小扩展为设备的最大可用大小，请输入
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sudo resize_reiserfs /dev/sda2

不指定大小时，这会将卷增加到分区的完整大小。

  • 要将文件系统扩展为指定大小，请输入
1
sudo resize_reiserfs -s SIZE /dev/sda2

将 SIZE 替换为所需大小（以字节为单位）。我们还可以为值指定单位，例如 50000K (KB)、250M (MB) 或 2G (GB)。我们也可以在值前面加上加号 (+) 或减号 (-)，分别指定增加或缩小至目前的大小：

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sudo resize_reiserfs -s +SIZE /dev/sda2
sudo resize_reiserfs -s -SIZE /dev/sda2
  • 通过输入以下命令，检查已装入文件系统的调整大小的结果
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df -h

磁盘可用 (df) 命令显示磁盘的总大小、使用的块数以及文件系统上可用的块数。-h 选项会以可辨识的格式列印大小，如 1K、234M 或 2G。

以上信息，参考自suse官方文档。

常见的RAID磁盘阵列

RAID级别 简介 读写性能 安全性能 磁盘使用率 最少磁盘需求
RAID0 RAID0将数据分条存储在多个磁盘上，可实现并行读写，提供最快的读写速率。 多个磁盘并行读写获取更高性能 最差,没有冗余能力，一个磁盘损坏，整个RAID阵列数据都不可用 100% 两块
RAID1 通过构造数据镜像实现数据冗余，阵列中一半的磁盘容量投入使用，另一半磁盘容量用来做镜像，提供数据备份。 读性能：与单个磁盘相同写性能：需要将数据写入是两个磁盘，写性能低于单个磁盘 最高,提供磁盘数据的完整备份，当阵列中的一个磁盘失效时，系统可以自动采用镜像磁盘的数据 50% 两块
RAID10 结合RAID1和RAID0两种磁盘阵列，先将磁盘两两组建成RAID1镜像，再组建RAID0将数据分条存储。 读性能：RAID0相同,写性能：RAID1相同 和RAID1的安全性能相同 50% 四块
RAID5 RAID5不需要单独指定数据校验磁盘，而是将每块磁盘生成的校验信息分块存储至阵列中的每块磁盘中。 读性能：和RAID0相同写性能：由于要写入奇偶校验信息，写性能低于单个磁盘 比RAID10的安全性能低 66.7% 三块

以上信息参考自华为云文档。

测试

模拟一个磁盘故障，测试磁盘阵列及数据是否受影响。

之前已经创建的磁盘阵列，可以查看到热备盘及数据盘的状态。

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[root@haproxy-node-a home]# mdadm -E /dev/md0 
mdadm: No md superblock detected on /dev/md0.
[root@haproxy-node-a home]# mdadm -D /dev/md0 
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Fri Sep 16 14:04:54 2022
        Raid Level : raid5
        Array Size : 83816448 (79.93 GiB 85.83 GB)
     Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
      Raid Devices : 5
     Total Devices : 6
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Sat Sep 17 12:35:48 2022
             State : clean 
    Active Devices : 5
   Working Devices : 6
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 1

            Layout : left-symmetric
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

              Name : haproxy-node-a:0  (local to host haproxy-node-a)
              UUID : 7860ea0c:fb5693d3:176f627f:be6979c7
            Events : 149

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0     252       16        0      active sync   /dev/vdb
       1     252       32        1      active sync   /dev/vdc
       4     252       48        2      active sync   /dev/vdd
       5     252       80        3      active sync   /dev/vdf
       3     252       64        4      active sync   /dev/vde

       6     252       96        -      spare   /dev/vdg

在md0挂载的目录中创建一个文件test.txt。
内容如下：

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[root@haproxy-node-a home]# cat test.txt 
this is a test file!

模拟vde磁盘故障

使用命令模拟vde磁盘故障，操作见下：

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[root@haproxy-node-a home]# mdadm --manage /dev/md0 --fail /dev/vde
mdadm: set /dev/vde faulty in /dev/md0
[root@haproxy-node-a home]# mdadm -D /dev/md0 
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Fri Sep 16 14:04:54 2022
        Raid Level : raid5
        Array Size : 83816448 (79.93 GiB 85.83 GB)
     Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
      Raid Devices : 5
     Total Devices : 6
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Sat Sep 17 12:41:36 2022
             State : clean, degraded, recovering 
    Active Devices : 4
   Working Devices : 5
    Failed Devices : 1
     Spare Devices : 1

            Layout : left-symmetric
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

    Rebuild Status : 0% complete

              Name : haproxy-node-a:0  (local to host haproxy-node-a)
              UUID : 7860ea0c:fb5693d3:176f627f:be6979c7
            Events : 151

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0     252       16        0      active sync   /dev/vdb
       1     252       32        1      active sync   /dev/vdc
       4     252       48        2      active sync   /dev/vdd
       5     252       80        3      active sync   /dev/vdf
       6     252       96        4      spare rebuilding   /dev/vdg     # 原有的热备盘vdg已经在重构了。

       3     252       64        -      faulty   /dev/vde       # 这里可以看到vde状态已经出错

这里可以查看vdg的重构进度：

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[root@haproxy-node-a home]# cat /proc/mdstat 
Personalities : [raid6] [raid5] [raid4] 
md0 : active raid5 vdg[6] vdf[5] vdd[4] vde[3](F) vdc[1] vdb[0]
      83816448 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [5/4] [UUUU_]
      [====>................]  recovery = 21.2% (4448384/20954112) finish=17.5min speed=15645K/sec
      
unused devices: <none>

接下来是等待重构完成。

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[root@haproxy-node-a home]# mdadm -D /dev/md0 
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Fri Sep 16 14:04:54 2022
        Raid Level : raid5
        Array Size : 83816448 (79.93 GiB 85.83 GB)
     Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
      Raid Devices : 5
     Total Devices : 6
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Sat Sep 17 13:02:45 2022
             State : clean 
    Active Devices : 5
   Working Devices : 5
    Failed Devices : 1
     Spare Devices : 0

            Layout : left-symmetric
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

              Name : haproxy-node-a:0  (local to host haproxy-node-a)
              UUID : 7860ea0c:fb5693d3:176f627f:be6979c7
            Events : 176

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0     252       16        0      active sync   /dev/vdb
       1     252       32        1      active sync   /dev/vdc
       4     252       48        2      active sync   /dev/vdd
       5     252       80        3      active sync   /dev/vdf
       6     252       96        4      active sync   /dev/vdg      # 热备盘已经正常同步。

       3     252       64        -      faulty   /dev/vde

我们可以验证，在一块磁盘故障的情况下，数据是否存在变化。

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[root@haproxy-node-a home]# ll
total 4
-rw-r--r--. 1 root root 21 Sep 17 12:34 test.txt
[root@haproxy-node-a home]# cat test.txt 
this is a test file!

在单块硬盘故障的情况下，热备盘会自动重构，故障盘状态为faulty，磁盘阵列中的数据保持不变。

移除故障盘

如上实验，已经故障的vde磁盘，可以移除，并添加新的磁盘，用于替代热备，来保证数据的完整性。

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[root@haproxy-node-a home]# mdadm /dev/md0 -r /dev/vde
mdadm: hot removed /dev/vde from /dev/md0               # 移除了故障的磁盘
[root@haproxy-node-a home]# mdadm -D /dev/md0 
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Fri Sep 16 14:04:54 2022
        Raid Level : raid5
        Array Size : 83816448 (79.93 GiB 85.83 GB)
     Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
      Raid Devices : 5
     Total Devices : 5
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Sat Sep 17 13:08:40 2022
             State : clean 
    Active Devices : 5
   Working Devices : 5
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 0

            Layout : left-symmetric
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

              Name : haproxy-node-a:0  (local to host haproxy-node-a)
              UUID : 7860ea0c:fb5693d3:176f627f:be6979c7
            Events : 177

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0     252       16        0      active sync   /dev/vdb
       1     252       32        1      active sync   /dev/vdc
       4     252       48        2      active sync   /dev/vdd
       5     252       80        3      active sync   /dev/vdf
       6     252       96        4      active sync   /dev/vdg

# 如上状态，vde已经移除，原有的vdg热备盘已经完成raid重构。我们再看一下挂载的目录是否有变化

[root@haproxy-node-a home]# df -hT
Filesystem              Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs                devtmpfs  874M     0  874M   0% /dev
tmpfs                   tmpfs     886M  320K  885M   1% /dev/shm
tmpfs                   tmpfs     886M   17M  869M   2% /run
tmpfs                   tmpfs     886M     0  886M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos-root xfs        47G  2.5G   45G   6% /
/dev/vda1               xfs      1014M  186M  829M  19% /boot
/dev/md0                xfs        80G   34M   80G   1% /home          # 和移除硬盘前一致
tmpfs                   tmpfs     382M     0  382M   0% /run/user/0

换上新的热备盘

到这里，验证的部分，已经完成了磁盘故障，热备盘重构，移除故障盘。接下来，缺的还需要补上，操作参考上一篇的扩容操作，只需要添加一块新的磁盘做为热备盘即可。

添加硬盘并格式化

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[root@haproxy-node-a home]# fdisk -l

Disk /dev/vda: 53.7 GB, 53687091200 bytes, 104857600 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x000a9efb

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/vda1   *        2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/vda2         2099200   104857599    51379200   8e  Linux LVM

Disk /dev/mapper/centos-root: 50.5 GB, 50457477120 bytes, 98549760 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes


Disk /dev/mapper/centos-swap: 2147 MB, 2147483648 bytes, 4194304 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes


Disk /dev/vdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0xaa22accc

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/vdb1            2048    41943039    20970496   fd  Linux raid autodetect

Disk /dev/vdc: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0xbd7a8d98

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/vdc1            2048    41943039    20970496   fd  Linux raid autodetect

Disk /dev/vdd: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x01dada7d

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/vdd1            2048    41943039    20970496   fd  Linux raid autodetect

Disk /dev/vde: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x9b826ee3

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/vde1            2048    41943039    20970496   fd  Linux raid autodetect

Disk /dev/md0: 85.8 GB, 85828042752 bytes, 167632896 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 524288 bytes / 1048576 bytes


Disk /dev/vdf: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0xea86a973

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/vdf1            2048    41943039    20970496   fd  Linux raid autodetect

Disk /dev/vdg: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0xff30ed57

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/vdg1            2048    41943039    20970496   fd  Linux raid autodetect

Disk /dev/vdh: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors     # 新添加的热备盘
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

[root@haproxy-node-a home]# fdisk /dev/vdh      # 格式化新添加的盘
Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).

Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.

Device does not contain a recognized partition table
Building a new DOS disklabel with disk identifier 0xa29b128b.

Command (m for help): n
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1): 
First sector (2048-41943039, default 2048): 
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-41943039, default 41943039): 
Using default value 41943039
Partition 1 of type Linux and of size 20 GiB is set

Command (m for help): t
Selected partition 1
Hex code (type L to list all codes): fd
Changed type of partition 'Linux' to 'Linux raid autodetect'

Command (m for help): w
The partition table has been altered!

Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.

扩容热备盘至md0

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[root@haproxy-node-a home]# mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/vdh
mdadm: added /dev/vdh

再次查看md0状态

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[root@haproxy-node-a home]# mdadm -D /dev/md0 
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Fri Sep 16 14:04:54 2022
        Raid Level : raid5
        Array Size : 83816448 (79.93 GiB 85.83 GB)
     Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
      Raid Devices : 5
     Total Devices : 6
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Sat Sep 17 13:23:08 2022
             State : clean 
    Active Devices : 5
   Working Devices : 6
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 1

            Layout : left-symmetric
        Chunk Size : 512K

Consistency Policy : resync

              Name : haproxy-node-a:0  (local to host haproxy-node-a)
              UUID : 7860ea0c:fb5693d3:176f627f:be6979c7
            Events : 178

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0     252       16        0      active sync   /dev/vdb
       1     252       32        1      active sync   /dev/vdc
       4     252       48        2      active sync   /dev/vdd
       5     252       80        3      active sync   /dev/vdf
       6     252       96        4      active sync   /dev/vdg

       7     252      112        -      spare   /dev/vdh        # 新添加的磁盘已经成为了md0的热备盘

至此已经完成raid 5创建，扩容，调整文件系统大小，模拟磁盘故障，热备盘重构，移除故障盘，添加新的磁盘，格式化，添加至md0，成为新的热备盘。raid 5创建与故障恢复的测试已经完成。

在所有变更磁盘，重构raid后，一定不要忘记重写将mdadm配置信息写入配置文件中。
mdadm -D –scan > /etc/mdadm.conf
这个非常重要。

linux
#security #linux #RAID #mdadm #file system
CentOS 7 RAID配置续
https://ywmy.xyz/2022/09/16/CentOS-7-RAID配置续/
作者
ian
发布于
2022年9月16日
许可协议