Программный RAID под Linux

Введение

Это руководство посвящено установке, настройке и администрированию mdadm программного RAID в системах Linux.
Предпосылками
  • Установленная ОС Linux
  • Выделенный сервер с несколькими дисками
  • Корневой доступ

Шаг 1 - Подготовка

Сначала вы должны подумать о том, какую систему RAID вы хотите запустить. Это зависит от цели и количества дисков, установленных на самом сервере.
Примечание. RAID не следует рассматривать как резервную копию данных, поскольку он не обеспечивает защиту от потери данных. Это только увеличивает доступность данных.

Шаг 1.1 - Выбор уровня RAID

Выбор правильного уровня RAID не прост и зависит от нескольких факторов:
  • Сколько дисков у сервера?
  • Каковы твои цели?
    • Больше места для хранения / меньше доступности
    • Более высокая доступность / Меньше места для хранения
Вот список наиболее часто используемых уровней RAID:
RAID0 :
Если существует группа из двух или более разделов, разделы логически объединяются в один раздел. Здесь доступность уменьшается. Если один из дисков неисправен автоматически, все данные будут потеряны .
  • профессионал
    • Объединяет доступное пространство для хранения.
    • Увеличивает производительность диска.
  • против
    • В случае сбоя диска данные всех дисков будут потеряны.
RAID1 :
Если существует группа из двух или более разделов, данные зеркально отображаются в каждом разделе.
  • профессионал
    • Увеличивает надежность / доступность данных.
    • Увеличивает скорость чтения данных.
  • против
    • Доступное пространство для хранения уменьшено вдвое.
RAID5 :
Группа из трех или более разделов, в которой данные отражаются в двух из трех разделов. Так называемые «четности» хранятся на третьем разделе, с помощью которого можно восстанавливать данные на неисправных дисках в RAID.
Узнайте больше о RAID5
  • профессионал
    • Повышенная надежность / доступность данных.
    • Оптимальное использование хранилища
    • Увеличивает скорость чтения данных.
  • против
    • Меньшая производительность при доступе к записи
Список дополнительных уровней RAID, которые используются реже:
  • Линейный: объединить несколько разделов
  • Multipath: нет RAID, но сопоставление файла двум разным путям в одном разделе (зеркалирование).
  • Faulty: эмулирует неисправную систему RAID для тестовых случаев
  • Уровень 4: как и уровень 0, но с дополнительным устройством для битов четности (повышенная надежность).
  • Уровень 6: как и уровень 5, но с двумя независимыми битами четности на сегмент (повышенная надежность).

Шаг 1.2 - Список дисков в системе

Для краткого и понятного списка всех доступных блочных устройств lsblkможно использовать команду . Вот пример вывода:
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda 8:0 0 232.9G 0 disk 
├─sda1 8:1 0 10G 0 part /
├─sda2 8:2 0 208.1G 0 part /home/han/data
<font color=#38B0DE>-=─sda3=- Proudly Presents 
sr0 11:0 1 1024M 0 Rome
Для списка с более подробной информацией, fdisk -lмогут быть использованы. Вот пример вывода:
Disk /dev/sda: 80.0 GByte, 80026361856 Byte
255 heads, 63 sectors/track, 9729 cylinders
Units = cylinder of 16065 × 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x92669266

   Device boot.     Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 1 1305 10482381 83 Linux
/dev/sda2 1306 3977 21462840 83 Linux
/dev/sda3 4508 9729 41945715 83 Linux
/dev/sda4 3978 4507 4257225 82 Linux Swap / Solaris
Примечание . Для программного RAID-массива необязательно добавлять весь диск в RAID-массив. Отдельных разделов достаточно.

Шаг 2 - Создание программного RAID

Шаг 2.1 - Подготовка дисков

Сначала диски должны быть отформатированы соответственно.
Создайте новую пустую таблицу разделов на диске:
  • Для больших 2 ТБ накопителей или ПК с UEFI:
    sudo parted /dev/sda mklabel gpt
  • Для дисков меньше 2 ТБ и BIOS:
    sudo parted /dev/sda mklabel msdos
Создайте раздел на диске:
sudo parted -a optimal -- /dev/sda mkpart primary 2048s -8192s
Если вы хотите использовать весь диск, просто введите «0% 100%» вместо «2048 с-8192 с».
Подсказка : 8192 сектора в конце диска намеренно оставлены неиспользованными для подготовки к сбоям. Это позволяет вам использовать диски с несколькими секторами в качестве замены из-за свободного места.
Отметьте вновь созданный раздел как раздел RAID:
sudo parted /dev/sda set 1 raid on

Шаг 2.2 - Создание программного RAID

Под Linux mdadmэто основной инструмент. Это интерфейс к функциям RAID ядра.
Для создания RAID 1 достаточно следующей команды:
sudo mdadm --create /dev/md0 --auto md --level=1 --raid-devices=2 /dev/sda1 /dev/sdb2
Для создания RAID 5 достаточно следующей команды:
sudo mdadm --create /dev/md0 --auto md --level=5 --raid-devices=4 /dev/sda1 /dev/sdb2 /dev/sdc3 /dev/sdd4
Параметры в деталях:
  • --create /dev/md0- Создает новую конечную точку с именем md0. Если конечные точки с таким именем уже существуют, выберите другое свободное имя (md1, md2 и т. Д.).
  • --auto md - Создает «классическую» конечную точку без предварительного разбиения.
  • --level= - Тип уровня RAID.
  • --raid-devices - Количество отдельных устройств, из которых должен состоять RAID.
  • /dev/sde1 /dev/sde2 ...- Отдельные устройства для объединения. Порядок идентификаторов или, в идеале, идентификаторов соответствующих физических устройств, должен быть записан, если RAID необходимо собрать вручную в чрезвычайной ситуации.
Вновь созданное блочное устройство mdXможно использовать немедленно, а систему можно также выключить или перезапустить в течение этого времени. Текущий статус создания RAID можно узнать с помощью следующей команды:
watch cat /proc/mdstat
Примерное издание:
Personalities : [raid0] [raid1]
mdX : active raid1 sda1[1] sdb1[0]
      8384448 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
      [==============>.......] check = 74.7% (6267520/8384448) finish=0.1min speed=202178K/sec
Отформатируйте вновь созданный RAID:
sudo mkfs.ext4 /dev/md0
Интеграция RAID:
sudo mount /dev/mdX /mnt/md0
Автоматическая интеграция RAID:
Здесь соответствующая строка должна быть введена в файл /etc/fstab:
/dev/mdX /mnt/md0 xt4 defaults 0 2
(Необязательно) Диски Hotspare : Диски / разделы Hotspare - это те, которые обычно не используются. Они используются, если один из активных дисков / разделов системы RAID имеет ошибку или неисправен. Если в программном рейде не определен диск горячего резервирования, восстановление поврежденного RAID-массива необходимо запустить вручную. Если имеется горячий резерв, восстановление будет начато автоматически. Горячий резервный диск можно добавить с помощью следующей команды.
mdadm --add /dev/md/X /dev/sdX1

Шаг 3 - Удаление программного RAID

Чтобы удалить программный RAID, необходимо выполнить следующие шаги:
  1. Остановите RAID:
    sudo umount /dev/md0
sudo mdadm --stop /dev/md0
  2. Удалить записи автоматического монтирования (например /etc/fstab)
  3. Удалить записи RAID в mdadm.conf.
  4. Удалить суперблок используемых разделов:
    sudo mdadm --zero-superblock /dev/sda1 /dev/sdb1
  5. Отключить флаг RAID:
    sudo parted /dev/sda set 1 raid off

Шаг 4 - Управление программным RAID

Шаг 4.1 - Получить статус RAID

Краткий список всех RAID-массивов в системе можно получить с помощью вывода файла /proc/mdstat.
Personalities : [raid1] [linear] [multipath] [raid0] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] 
md0 : active raid1 sdb1[1] sda1[0]
      8380416 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
      
md2 : active raid1 sdb3[1] sda3[0]
      536739840 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
      bitmap: 3/4 pages [12KB], 65536KB chunk

md1 : active raid1 sdb2[1] sda2[0]
      1047552 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
      
unused devices: <none>
Более точный вывод делается с помощью команды:
sudo mdadm --detail /dev/md/2
Вот пример вывода:
/dev/md/2:
           Version : 1.2
     Creation Time : Fri Feb 22 17:19:37 2019
        Raid Level : raid1
        Array Size : 536739840 (511.88 GiB 549.62 GB)
     Used Dev Size : 536739840 (511.88 GiB 549.62 GB)
      Raid Devices : 2
     Total Devices : 2
       Persistence : Superblock is persistent

     Intent Bitmap : Internal

       Update Time : Sun May 26 13:49:02 2019
             State : clean 
    Active Devices : 2
   Working Devices : 2
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 0

Consistency Policy : bitmap

              Name : rescue:2
              UUID : c76e5446:f3c41fbc:0b62ca86:803a7e88
            Events : 2170

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8        3        0      active sync   /dev/sda3
       1       8       19        1      active sync   /dev/sdb3

Шаг 4.2 - Заменить неисправный диск

Для этого сначала необходимо удалить неисправный диск из RAID:
sudo mdadm --manage /dev/md/0 -r /dev/sda1
Если диск горячего резервирования недоступен, новый диск должен быть разбит на разделы. Важно, чтобы новый диск имел те же разделы, что и неисправный диск!
Для разбиения нового диска достаточно скопировать таблицу разделов с существующего диска.
Для разделенных на MBR дисков:
sfdisk --dump /dev/sda > sda_parttable_mbr.bak # Backs up partition table
sfdisk -d /dev/sda | sfdisk /dev/sdb # Copy partition table from sda to sdb
Для GPT-дисков:
sgdisk --backup=sda_parttable_gpt.bak /dev/sda # Create a backup of the partition table
sgdisk --load-backup=sda_parttable_gpt.bak /dev/sdb # Copy the created backup of the partition table to sdb
Если новый диск правильно разделен, его можно снова добавить в систему RAID:
sudo mdadm --manage /dev/md/0 -a /dev/sda1
Чтобы начать процесс восстановления, новому добавленному диску должен быть присвоен статус faulty:
sudo mdadm --manage --set-faulty /dev/md/0 /dev/sda1
Ход можно снова отслеживать с помощью команды watch cat /proc/mdstat.
Как только восстановление RAID завершено, раздел должен быть удален из RAID и добавлен снова, чтобы удалить состояние «неисправен». Это делается с помощью команд:
sudo mdadm --manage /dev/md/0 -r /dev/sda1 # To be removed
sudo mdadm --manage /dev/md/0 -a /dev/sda1 # To be added again
* * Примечание . Если система находится на самом RAID-массиве, необходимо установить загрузчик на соответствующий диск. Это делается с помощью следующей команды:
update grub && grub-install /dev/sda

Шаг 4.3 - Расширить RAID

Только RAID с уровнями 1, 5 и 6 могут быть расширены.
Новый раздел должен быть сначала добавлен в качестве горячего резерва:
sudo mdadm /dev/md0 --add /dev/sda1
Теперь RAID можно расширить с помощью нового диска:
sudo mdadm --grow --raid-devices=5 /dev/md0 --backup-file=/root/md0.bak
Примечание : в указанном файле --backup-fileсохраняются критические области (обычно несколько МБ). Если во время расширения происходит сбой системы, расширение можно продолжить позже, используя следующую команду:
sudo mdadm /dev/md0 --continue --backup-file=/tmp/md0.bak
Файл резервной копии не должен быть расположен на RAID, чтобы быть расширенным! Использование backup-fileне обязательно, но настоятельно рекомендуется.
Файловая система должна быть расширена, чтобы можно было использовать только что созданное пространство хранения. Расширение происходит с помощью следующих команд:
sudo umount /dev/md0 /mnt    # Unmount the file system
sudo fsck.ext4 -f /dev/md0   # Force the check, even if it has recently been checked
sudo resize2fs /dev/md0      # Extend file system to maximum size
sudo mount /dev/md0 /mnt     # Mount the file system again

Шаг 4.4 - RAID-мониторы

Для мониторинга RAID эта запись может быть сохранена как crontab ( sudo crontab -e):
0 0 * * * /usr/share/mdadm/checkarray --cron --all --quiet >/dev/null 2>&1 # Runs every day at 00:00 AM

Вывод

В этой статье мы рассказали, как выбрать подходящий уровень RAID для вашего проекта, а затем настроить его в системах Linux, используя mdadm. Кроме того, будут обсуждаться административные задачи, такие как расширение RAID или замена неисправных жестких дисков.
Предыдущее руководство Следующее руководство

Добавить комментарий

Автору будет очень приятно узнать обратную связь о своем руководстве.

Комментариев 0