深入理解Linux MD RAID5技术

"本文将介绍MD RAID5的基本概念和工作原理，并结合给定的代码片段解析其在Linux内核中的实现细节。" MD (Multiple Device) 是Linux内核中的一种软件RAID（Redundant Array of Independent Disks，独立磁盘冗余阵列）实现，它允许用户在没有硬件RAID控制器的情况下创建各种类型的RAID阵列，如RAID0、RAID1、RAID5等。RAID5是一种提供了数据冗余和分布式奇偶校验的RAID级别，可以在不丢失任何数据的情况下承受任意一块磁盘的故障。 在MD RAID5中，数据被分割并分布到多块磁盘上，同时每块磁盘上存储了校验信息，这个校验信息是由其他磁盘的数据计算得出的，从而实现了数据保护。当某块磁盘发生故障时，RAID5可以使用剩余磁盘上的数据和校验信息重建丢失的数据。 在Linux内核中，MD模块提供了一个名为`mddev`的抽象层，用于管理和操作RAID阵列。`block_device_operations`结构体定义了与块设备相关的操作函数指针，如`open`、`release`、`ioctl`等。在给出的代码片段中，`md_fops`就是这样一个结构体，用于处理MD设备的打开、关闭、I/O控制等操作。 `md_open`和`md_release`分别用于打开和关闭MD设备。`md_ioctl`是处理I/O控制请求的关键函数，它通过`md_ioctl_valid`检查命令的有效性，如`RAID_VERSION`获取RAID版本信息，`GET_ARRAY_INFO`获取阵列信息，`ADD_NEW_DISK`添加新磁盘等。`md_ioctl`还会调用`do_md_stop`、`hot_remove_disk`、`add_new_disk`等函数执行具体操作。 `md_set_readonly`和`hot_remove_disk`等函数则负责更改RAID阵列的状态，例如将阵列设置为只读或热插拔磁盘。`md_revalidate`用于重新验证磁盘，确保阵列的正确性。`update_array_info`和`restart_array`等函数则用于更新阵列信息和重启阵列。 在RAID5的具体实现中，`mddev`包含了一个`gendisk`结构体，代表了一个块设备。`Block_device Md_rdev Request_queue gendisk`等表示了与RAID5阵列相关的块设备、设备文件、请求队列以及通用磁盘结构。`disks`字段存储了组成RAID5阵列的所有物理磁盘的信息，而`private`字段则包含了MD RAID5的私有数据。 MD RAID5在Linux内核中是一个功能强大的软件RAID实现，它通过软件模拟RAID阵列，提供了灵活性和数据安全性。通过`md_fops`结构体中的函数，用户可以对RAID5阵列进行各种操作，如创建、修改、监控和维护，确保数据的可靠存储。