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Howto RAID logiciel sous Linux

Sous Linux, on peut utiliser du RAID logiciel : c’est géré via le module noyau md-mod qui permet de faire des volumes RAID0/1/5 (et autres) sur des périphériques bloc.

Installation

# apt install mdadm

$ /sbin/mdadm -V
mdadm - v3.3.2 - 21st August 2014
$ /sbin/modinfo md_mod
filename:       /lib/modules/3.16.0-4-amd64/kernel/drivers/md/md-mod.ko
alias:          block-major-9-*
alias:          md
description:    MD RAID framework
license:        GPL
depends:        
intree:         Y
vermagic:       3.16.0-4-amd64 SMP mod_unload modversions 
parm:           start_dirty_degraded:int

Création d’un volume RAID

On doit ensuite créer des partitions de type Linux raid autodetect (code ’FD’) :

Par exemple avec parted :

# parted /dev/sdz
(parted) mkpart logical 51,5GB 200GB
(parted) align-check optimal 8
8 aligned
(parted) set 8 raid on
(parted) p
[...]
 8      51,5GB  200GB   148GB   logical                raid

Par exemple 2 partitions /dev/sdy1 et /dev/sdz1 de tailles identiques pour créer un volume RAID1. On initialise le ainsi le RAID :

# mdadm --create /dev/md42 --chunk=64 --metadata=default --level=raid1 --raid-devices=2 /dev/sdy1 /dev/sdz1
# mdadm --query /dev/md42
/dev/md0: 1332.53GiB raid1 2 devices, 0 spares. Use mdadm --detail for more detail.
# mdadm --detail /dev/md42
/dev/md0:
        Version : 1.2
  Creation Time : Fri Nov 19 17:22:46 2010
     Raid Level : raid1
     Array Size : 1397260542 (1332.53 GiB 1430.79 GB)
  Used Dev Size : 1397260542 (1332.53 GiB 1430.79 GB)
   Raid Devices : 2
  Total Devices : 2
    Persistence : Superblock is persistent

    Update Time : Sat Nov 20 01:05:41 2010
          State : active
 Active Devices : 2
Working Devices : 2
 Failed Devices : 0
  Spare Devices : 0

           Name : cap:0  (local to host cap)
           UUID : 02549957:1e2c95c8:306391ad:c979ee50
         Events : 35

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       33        0      active sync   /dev/sdy1
       1       8       49        1      active sync   /dev/sdz1

Vous avez donc /dev/md42 : un périphérique de stockage utilisable. Vous pouvez maintenant le formater, par exemple en ext4 :

# mkfs.ext4 /dev/md42

Vous devez répéter cette opération pour avoir plusieurs volumes RAID, notamment pour avoir plusieurs partitions (/var, /usr/, /home, etc.), vous aurez donc de multiples partitions Linux raid autodetect sur vos disques.

Chaque volume RAID doit être présent dans /etc/mdadm/mdadm.conf avec son UUID (c’est géré automatiquement en thérie) :

ARRAY /dev/md42 UUID=457bb528:02ab827a:a7d2dac2:42fd5302

Opérations sur les disques et volumes RAID

Remplacer un disque

Cas classique : vous avez un disque défectueux (prenons /dev/sdz) et plusieurs volumes RAID, par exemple md1, md2, etc. Voici précisément comment le remettre en place :

En table de partitions DOS :

# sfdisk -d /dev/sda > /tmp/part.out
# sfdisk -f /dev/sdz < /tmp/part.out
# partprobe /dev/sdz

En table de partitions GPT (valable à partir de Debian 7) :

# apt install gdisk
# sgdisk -R=/dev/sdz /dev/sda
# sgdisk -G /dev/sdz

Puis on restaure les partitions, par exemple :

# mdadm /dev/md1 --add /dev/sdz1
mdadm: added /dev/sdz1
# mdadm /dev/md2 --add /dev/sdz2
mdadm: added /dev/sdz2
# mdadm /dev/md3 --add /dev/sdz3
mdadm: added /dev/sdz3
# mdadm /dev/md5 --add /dev/sdz5
mdadm: added /dev/sdz5
# mdadm /dev/md6 --add /dev/sdz7
mdadm: added /dev/sdz7

Note : sfdisk peut nécessiter d’avoir un disque déjà partitionné, le contournement est de créer une partition quelconque avant de l’utiliser avec un disque vierge.

Sortir une partition d’un volume RAID

Si vous devez sortir un disque d’un volume RAID pour une raison ou une autre :

# mdadm /dev/md42 --fail /dev/sdz1
mdadm: set /dev/sdz1 faulty in /dev/md42
# mdadm /dev/md42 --remove /dev/sdz1
mdadm: re-added /dev/sdz1

Désactiver un volume RAID

# mdadm --stop /dev/md42
mdadm: stopped /dev/md42

Créer un volume RAID sans disposer de tous les disques

On peut vouloir (re-)créer un volume RAID sans pour autant disposer de tous les disques au moment de l’opération (récupération des données d’un ancien disque lorsqu’on ne dispose que de deux emplacements par exemple) :

# mdadm --create /dev/md42 --level=1 --force --raid-devices=1 /dev/sdy1

On peut alors formater /dev/md42, et copier les fichiers dessus, avant d’ajouter le disque manquant à la grappe (remplacement du disque original dans cet exemple) :

# mdadm --manage /dev/md42 --add /dev/sdz1
# mdadm --grow /dev/md42 --raid-devices=2
# cat /proc/mdstat
Personalities : [raid1] 
md42: active raid1 sdy1[1] sdz1[0]
      1893933820 blocks super 1.2 [2/1] [U_]
      [>....................]  recovery =  4.0% (75859776/1893933820) finish=493.5min speed=61391K/sec

Vérification d’un volume RAID

Pour lancer une vérification d’un volume RAID :

# /usr/share/mdadm/checkarray /dev/md42
checkarray: I: check queued for array md42.

# cat /proc/mdstat
md42: active raid1 sdw1[3] sdx1[0] sdy1[1] sdy1[2]
      203712 blocks [4/4] [UUUU]
      [==========>..........]  check = 52.0% (106240/203712) finish=1.5min speed=1032K/sec

Note : attention, cette vérification est évidemment gourmande en I/O disque

Pour annuler une vérification en cours :

# /usr/share/mdadm/checkarray --cancel /dev/md42
checkarray: I: cancel request queued for array md42.

Monitoring

Pour voir les volumes RAID en activité :

# mdadm --detail --scan

Le fichier /proc/mdstat

Ce pseudo-fichier contient la liste des volumes RAID avec le type, l’état, les disques utilisés :

# cat /proc/mdstat
md1 : active raid1 sdb1[1] sda1[0]
      512896 blocks [2/2] [UU]
      
md2 : active raid1 sdb2[1] sda2[0]
      1023936 blocks [2/2] [UU]
      
md3 : active raid1 sdb3[1] sda3[0]
      10239936 blocks [2/2] [UU]

Le [UU] indique que les disques sont opérationnels. Si un des disques est en erreur, le U sera remplacé par un _.

Le démon mdadm

Un démon mdadm est lancé par défaut pour détecter la panne d’un disque dur (entre autre), et envoyer un email le cas échéant.

# ps -ef |grep mdadm
root 3858 1 0 Apr15 ? 00:00:19 /sbin/mdadm --monitor --pid-file /var/run/mdadm/monitor.pid --daemonise --scan --syslog

On s’assurera que le fichier /etc/default/mdadm contient les informations :

INITRDSTART='all'
AUTOSTART=true
AUTOCHECK=true
START_DAEMON=true

Dès qu’une panne disque est détectée, mdadm inscrit l’information dans syslog :

May 10 14:28:44 serveur mdadm[3858]: Fail event detected on md device /dev/md42, component device /dev/sdz1

Un mail est également envoyé à root (par défaut) pour l’informer de la situation. Le destinataire du mail peut se changer dans le fichier de configuration /etc/mdadm/mdadm.conf grâce à la directive MAILADDR :

MAILADDR notification@example.com

mdadm day

Tous les 1er dimanches du mois, un script est lancé en crontab pour lancer une vérification de tous les volumes RAID :

$ grep -v ^# /etc/cron.d/mdadm 

57 0 * * 0 root if [ -x /usr/share/mdadm/checkarray ] && [ $(date +\%d) -le 7 ]; then /usr/share/mdadm/checkarray --cron --all --idle --quiet; fi

Si nécessaire d’interrompre cette vérification : /usr/share/mdadm/checkarray --cancel --all

Plomberie

superblock

https://raid.wiki.kernel.org/index.php/RAID_superblock_formats

Le RAID logiciel sous Linux réserve un peu de place sur chaque périphérique : c’est le superblock. Cet espace contient les metadatas : taille, journal, bitmap (si activé), bad blocks log, etc. Il y a plusieurs formats de superblock (0.9, 1, 1.0, 1.1…) : le défaut est désormais 1.2

Avec le format 1.2, 4K sont réservés au début du périphérique pour les metadatas. Cela rend indispensable la compréhension de ce format pour son utilise (exemple : GRUB doit forcément comprendre le format 1.2 pour pouvoir lire les données).

FAQ

Changer la taille du cache

Pour synchroniser un volume RAID (la valeur par défaut de 4096K) :

# echo 32768 > /sys/block/md42/md/stripe_cache_size

Note : Attention, cela consomme davantage de CPU/RAM.

Activer le bitmap

Cela permet d’identifier les blocs modifiés et gagner du temps en cas de future resynchronisation.

# mdadm --grow --bitmap=internal /dev/md42

Note : C’est activé par défaut en Debian 8. Avec des méta-donées en v1.20.

Erreur “does not have a valid v0.90 superblock”

Si vous obtenez des erreurs du type :

kernel: md: invalid raid superblock magic on sda1
kernel: md: sda1 does not have a valid v0.90 superblock, not importing!

C’est que l’auto-détection du noyau Linux n’a pas fonctionné (il paraît que c’est obsolète).

Il faut donc manuellement ajouter les lignes correspondant au volume RAID dans le fichier /etc/mdadm/mdadm.conf grâce à l’outil /usr/share/mdadm/mkconf.

Erreur “does not appear to be active”

Si un volume est inactif (par exemple après le changement d’un disque) :

# cat /proc/mdstat 
Personalities : [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] 
md9 : inactive sda10[0](S) sdc10[2](S) sdb10[5](S)
      5568856791 blocks super 1.2

Vous avez beau tout faire pour le réactiver :

# mdadm /dev/md9 --remove /dev/sdd10
# mdadm --stop /dev/md9
# mdadm --assemble /dev/md9
# mdadm  --detail /dev/md9 
mdadm: md device /dev/md9 does not appear to be active.
# mdadm --stop /dev/md9
# mdadm --assemble --force /dev/md9
mdadm: device 4 in /dev/md9 has wrong state in superblock, but /dev/sdd10 seems ok
mdadm: /dev/md9 assembled from 3 drives and 1 spare - not enough to start the array while not clean - consider --force.

Mais rien à faire, votre volume reste inactif… même avec 4 disques :

# cat /proc/mdstat 
Personalities : [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] 
md9 : inactive sda10[0](S) sdd10[4](S) sdc10[2](S) sdb10[5](S)
      7425142388 blocks super 1.2

La solution est d’invoquer une prière vaudoue et de lancer --assemble --force --scan :

# mdadm --stop /dev/md9 
mdadm: stopped /dev/md9
# mdadm --assemble --force --scan /dev/md9 
mdadm: clearing FAULTY flag for device 3 in /dev/md9 for /dev/sdd10
mdadm: Marking array /dev/md9 as 'clean'
mdadm: failed to add /dev/sdd10 to /dev/md9: Device or resource busy
mdadm: /dev/md9 has been started with 3 drives (out of 4).

Votre volume est désormais actif, il vous reste qu’à ajouter le nouveau disque pour lancer la reconstruction.