Linux/Software-RAID/Anlegen: Unterschied zwischen den Versionen

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=Festplatten-Cache=
Das Hauptwerkzeug für alle Arbeiten an Software-RAIDs unter Linux ist mdadm.


*Bei einem Software-RAID ist es empfehlenswert den Schreib-Cache von Festplatten zu deaktivieren, um bei einem Stromausfall keinen Datenverlust zu erleiden.
=mdadm=
*Ausnahme sind dabei SSDs mit integrierten Kondensatoren, die den Cache-Inhalt bei einem Stromausfall noch auf den Flash-Speicher schreiben (z.B. Intel DC S3510 Series SSDs).


==Status Festplatten-Cache überprüfen==
*[[mdadm|mdadm]] bildet die Schnittstelle zu den RAID-Funktionen des Kernels.


*Überprüfen, ob der Write-Cache einer Festplatte aktiviert oder deaktiviert ist. Hier bei der Festplatte sda.
*Hiermit werden auch RAID-Verbunde erstellt.
 
==RAID anlegen==
*Z.B über zwei Partitionen.
# mdadm --create /dev/Name_des_RAIDs --auto md --level=RAID-Level --raid-devices=Anzahl_der_Partitionen /dev/Name_der_Partition /dev/Name_der_Partition
 
=Dateisystem=
 
*Um den RAID-Verbund als Datenträger zu nutzen, muss noch ein Dateisystem erstellt werden, z. B. ext4.
 
==Anlegen==
 
# mkfs.ext4 /dev/Name_des_RAIDs
 
==Komplexe RAIDs==
*Bei komplexeren Verbunden wie RAID 0, 5, 6 oder 10 sollte auf das optimale [[RAID#Alignment (Ausrichtung)|Alignment]] geachtet werden, um optimale Leistung zu ermöglichen.
 
# mkfs.ext4 -b 4096 -E stride=128,stripe-width=384 /dev/Name_des_RAIDs
 
=RAID mounten=
 
*Das RAID muss noch in die Verzeichnisstruktur eingebunden werden.
 
*Dies geschieht einfach mittels mount, z. B. am Mountpunkt /media/daten.
 
==Manuell und transient (nicht dauerhaft)==
 
# mount /dev/Name_des_RAIDs /media/daten
 
==Automatisch und persistent (dauerhaft)==
*Öffnen der fstab mit dem Editor vi.
 
# vi /etc/fstab
 
*Eintrag für das RAID vornehmen.
*Besser man verwendet die UUID, diese ist absolut eindeutig.
 
UUID=''ausgelesene UUID''    /media/daten      ext4      defaults 0 2
 
===UUID auslesen===
 
====blkid====
 
# blkid –c /dev/Name_des_RAIDs
 
/dev/Name_des_RAIDs: UUID="'''ausgelesene UUID'''" TYPE="Art_des_Dateisystems"
 
Mehr Info: [[blkid|blkid]]
 
=Über Ausfälle per E-Mail benachrichtigt werden=
*Dafür muss für mdadm eine Konfigurationsdatei erstellt werden.
*Mehr Info: [[mdadm#mdadm.conf|mdadm.conf]]
==mdadm.conf erstellen==
 
# su -c "/usr/share/mdadm/mkconf > /etc/mdadm/mdadm.conf"
 
==mdadm.conf editieren==
*In der mdadm.conf muss dafür in der Zeile...
'''MAILADDR root'''
*...root durch die gewünschte E-Mail-Adresse ersetzt werden.
'''MAILADDR xzy@abc.org'''
*Dafür muss der E-Mail-Versand durch das System eingerichtet sein, z. B. via Postfix als Satellitensystem.
 
=RAID-Optimierung=
 
==Datenträger-Cache==
 
*Bei einem Software-RAID ist es empfehlenswert den Schreib-Cache von Datenträger zu deaktivieren, um bei einem Stromausfall keinen Datenverlust zu erleiden.
*Ausnahme sind dabei SSDs mit integrierten Kondensatoren, die den Cache-Inhalt bei einem Stromausfall noch auf den Flash-Speicher schreiben (z. B. Intel DC S3510 Series SSDs).
 
===Status Datenträger-Cache überprüfen===
 
*Überprüfen, ob der Write-Cache einer Datenträger aktiviert oder deaktiviert ist. Hier bei der Datenträger sda.


  # hdparm -i /dev/sda
  # hdparm -i /dev/sda
*Ausgabe:


  Model=INTEL SSDMCEAC060B3, FwRev=LLLi, SerialNo=CVLI303201QK060K
  Model=INTEL SSDMCEAC060B3, FwRev=LLLi, SerialNo=CVLI303201QK060K
Zeile 23: Zeile 92:
  AdvancedPM=yes: unknown setting '''WriteCache=enabled'''
  AdvancedPM=yes: unknown setting '''WriteCache=enabled'''
  Drive confirms to: unknown:  ATA/ATAP-2,3,4,5,6,7
  Drive confirms to: unknown:  ATA/ATAP-2,3,4,5,6,7
 
  * signifies the current active mode
  * signifies the current active mode


*'''WriteCache=enabled''': Festplatten-Cache ist hier also zur Zeit aktiviert.
*'''WriteCache=enabled''': Datenträger-Cache ist hier also zur Zeit aktiviert.


==Festplatten-Cache deaktivieren==
===Datenträger-Cache deaktivieren===


*Mit einem Editor die Konfigurationsdatei von hdparm unter /etc/hdparm.conf öffnen, z.B. mit vim.
*Mit einem Editor die Konfigurationsdatei von hdparm unter /etc/hdparm.conf öffnen, z. B. mit vim.
*Dort in der Zeile '''#write_cache = off''' Auskommentierung aufheben und Änderung speichern.
*Dort in der Zeile '''#write_cache = off''' Auskommentierung aufheben und Änderung speichern.


Zeile 39: Zeile 108:


  # hdparm -i /dev/sda
  # hdparm -i /dev/sda
*Ausgabe:


  Model=INTEL SSDMCEAC060B3, FwRev=LLLi, SerialNo=CVLI303201QK060K
  Model=INTEL SSDMCEAC060B3, FwRev=LLLi, SerialNo=CVLI303201QK060K
Zeile 53: Zeile 120:
  AdvancedPM=yes: unknown setting '''WriteCache=disabled'''
  AdvancedPM=yes: unknown setting '''WriteCache=disabled'''
  Drive confirms to: unknown:  ATA/ATAP-2,3,4,5,6,7
  Drive confirms to: unknown:  ATA/ATAP-2,3,4,5,6,7
 
  * signifies the current active mode
  * signifies the current active mode


*Der Festplatten-Cache ist nun deaktiviert.
*Der Datenträger-Cache ist nun deaktiviert.
 
=Partitionierung=
 
*Zunächst müssen die Bezeichnungen der zu verwendenden Festplatten bekannt sein.
*Auf jeder Festplatte wird eine Partition erstellt, die (fast) den gesamten Platz der Platte einnimmt. 
*Die Schritte müssen für jedes Laufwerk, das am RAID teilnehmen soll, mit der entsprechenden Bezeichnung vom eigenen System wiederholt werden:
 
==Neue, leere Partitionstabelle auf dem Laufwerk erstellen.==
 
===Neuere PCs mit UEFI Bios:===
# parted /dev/sda mklabel gpt
 
===Ältere PCs mit altem Bios:===
# parted /dev/sda mklabel msdos
 
==Einzelne Partition erstellen:==
 
# parted -a optimal -- /dev/sda mkpart primary 2048s -8192s 
 
*Möchte man die gesamte Platte nutzen, gibt man statt "2048s -8192s" einfach "0% 100%" an.
*Über den Parameter -a optimal kümmert sich parted um weitere Anpassungen, falls nötig.
*Es ist auch möglich, die Laufwerke unpartitioniert zusammenzufassen.
*Dies birgt jedoch einige Nachteile.
**Zunächst verkompliziert es das Alignment und kann damit zu Geschwindigkeitseinbußen führen.
**Außerdem kann im Falle eines Defekts nur ein Laufwerk mit genau gleicher oder höherer Sektorzahl als Ersatz benutzt werden.
 
==Neue Partition als RAID-Partition markieren:==
 
# parted /dev/sda set 1 raid on
 
=Software-RAID anlegen=
 
*Das Hauptwerkzeug für alle Arbeiten an Software-RAIDs unter Linux ist mdadm.
 
*Es bildet die Schnittstelle zu den RAID-Funktionen des Kernels.
 
*Mehr Informationen finden sich im Abschnitt [[Linux:Software-RAID#MDADM|MDADM]]. Hiermit werden auch RAID-Verbunde erstellt:
 
==RAID 1 über zwei Partitionen, sde1 und sdf1:==
 
# mdadm --create /dev/md0 --auto md --level=1 --raid-devices=2 /dev/sde1 /dev/sdf1
 
==Software-RAID 5 über vier Partitionen:==
 
# mdadm --create /dev/md0 --auto md --level=5 --raid-devices=4 /dev/sde1 /dev/sdf1 /dev/sdg1 /dev/sdh1
 
Für weitere Infos siehe [[Linux:Befehl:mdadm|Linux:Befehl:mdadm]].
 
=Dateisystem=
 
*Um den RAID-Verbund als normales Speicherlaufwerk zu nutzen, muss noch ein Dateisystem darauf erstellt und dieses ins System eingebunden werden, z.B. ext4.
*Im Falle eines RAID 1 ist dies recht einfach:
 
# mkfs.ext4 /dev/md0
 
*Bei komplexeren Verbunden wie RAID 0, 5, 6 oder 10 sollte das Dateisystem auf das RAID angepasst werden, um optimale Leistung zu ermöglichen.
 
*Dafür muss zunächst die sog. "Chunk Size", also die Datenmenge, die in einem einzelnen Schreibvorgang geschrieben wird, bekannt sein.
 
*Diese lässt sich wie folgt ermitteln:
 
# mdadm -D /dev/md0 | grep "Chunk Size"
 
*Bei einem RAID 5 mit Standardeinstellungen liefert dies Beispielsweise:
 
    Chunk Size : 512K
 
*Es werden also 512 KiB Chunks verwendet.
 
*Hieraus können, zusammen mit der Anzahl der Partitionen und des RAID-Levels, die Dateisystem-Parameter berechnet werden.
 
*Am einfachsten geht das mittels eines [https://busybox.net/~aldot/mkfs_stride.html Raid-Stride-Calculators].
 
*Alternativ können die Parameter auch von Hand ermittelt werden:
**'''block-size''' - Die Größe der Dateisystemblöcke in Bytes. Heutzutage werden fast ausschließlich 4096 Byte (4 KiB) Blöcke verwendet.
**'''stride-size''' - Die Chunk Size umgerechnet in Dateisystemblöcke. Bei 512 KiB Chunk Size mit 4 KiB Blöcken ergibt sich (512 KiB/ 4 KiB) = 128.
**'''stripe-width''' - Die Größe eines Datenstreifens, also die Menge an Blöcken, die geschrieben wird, wenn ein voller Chunk auf jedes Laufwerk geschrieben wird. Diese berechnet sich aus (stride-size * Anzahl der effektiv nutzbaren Partitionen).
Bei einem RAID 5 über 4 Partitionen ergibt sich beispielsweise (128 * 3) = 384.
 
*Details zur Anzahl der effektiv nutzbaren Partitionen finden sich im Abschnitt [[Linux:Software-RAID#RAID-Level|RAID-Level]].
 
*Sind die Parameter ermittelt, wird das Dateisystem erstellt:
 
# mkfs.ext4 -b 4096 -E stride=128,stripe-width=384 /dev/md0
 
=RAID mounten=
 
*Das RAID muss noch in die Verzeichnisstruktur eingebunden werden.
 
*Dies geschieht einfach mittels mount, z.B. am Mountpunkt /media/daten.
 
# mount /dev/md0 /media/daten
 
*Damit das System beim Start das Dateisystem selber einhängt, muss eine entsprechende Zeile in die Datei /etc/fstab eingetragen werden:
 
/dev/md0    /media/daten      ext4      defaults 0 2
 
=mdadm.conf aktualisieren=
 
*Alle Informationen zum RAID werden auf jeder verwendeten Partition in den sog. [[Linux:Software-RAID#RAID Superblock|Superblock]] geschrieben (auch Metadaten genannt).
 
*Der Kernel sucht beim Starten automatisch nach diesen Superblöcken und startet alle voll funktionsfähigen RAIDs, ohne dass eine Konfigurationsdatei nötig ist.
 
*Trotzdem kann es sinnvoll sein, eine Konfigurationsdatei zu erstellen, z.B. wenn man über Ausfälle am RAID per E-Mail benachrichtigt werden möchte.
 
*Die Konfigurationsdatei kann bequem mit einem Skript von mdadm erstellt werden und enthält dann direkt alle Definitionen aller momentan aktiven RAIDs:


# su -c "/usr/share/mdadm/mkconf > /etc/mdadm/mdadm.conf"
=Anwendung=
==RAID 1 über zwei Partitionen anlegen==


Achtung!
*z.B mit den Partitionen sde1 und sdf1:
  Je nach Konfiguration kommt es zu Fehlern in der mdadm.conf.
  # mdadm --create /dev/md0 --auto md --level=1 --raid-devices=2 /dev/sde1 /dev/sdf1
Daher ist es sinnvoll diese zu überprüfen. Typische Fehler sind, wenn das RAID-System nicht wie im Beispiel als md0 sondern als md127 nach einem Neustart angezeigt wird.
Das System kommt mit der Option "-name" in der mdadm.conf nicht klar.
Diese Option auskommentieren und System neu starten.
Um bei Ausfällen per E-Mail benachrichtigt zu werden, muss in der neuen Datei
/etc/mdadm/mdadm.conf die Zeile


  '''MAILADDR root'''
==RAID 5 über vier Partitionen anlegen==


  '''root''' durch die gewünschte E-Mail-Adresse ersetzt werden.
*z. B. mit den Partitionen sde1, sdf1, sdg1 und sdh1:
Dafür muss der E-Mail-Versand durch das System eingerichtet sein, z.B. via Postfix als Satellitensystem.
  # mdadm --create /dev/md0 --auto md --level=5 --raid-devices=4 /dev/sde1 /dev/sdf1 /dev/sdg1 /dev/sdh1


*Über die Konfigurationsdatei können sehr viele Details der RAIDs angepasst werden.
==Dateisystem anlegen==


*Nähere Informationen liefert die Manpage von [https://linux.die.net/man/5/mdadm.conf mdadm.conf].
# mkfs.ext4 /dev/md0


*Generell gilt bei neu aufgesetzten RAIDs allerdings: Je weniger, desto besser.
=weitere Artikel zum Thema=


*Standardmäßig werden alle wichtigen Informationen (Metadaten) direkt auf den beteiligten Partitionen gespeichert, auch wenn nachträglich Änderungen vorgenommen werden.
[[Linux:Software-RAID:Wartung|Linux:Software-RAID:Wartung]]


*Andererseits haben die Parameter aus der mdadm.conf Vorrang.
[[Linux:Software-RAID:Fehlerbehebung|Linux:Software-RAID:Fehlerbehebung]]


*So ist es z.B. möglich, alle am RAID beteiligten Partitionen in der Datei anzugeben.
[[RAID:Komplexe Aufgaben|RAID:Komplexe Aufgaben]]


*Ändert sich jedoch die Reihenfolge der Festplatten (z.B. bei Austausch des Controllers, Umstecken der Kabel, Anschließen eines USB-Sticks etc.) ließe sich das RAID nicht mehr starten.
[[Linux:Software-RAID|Linux:Software-RAID]]


*Auch dann nicht, wenn in den Superblöcken der RAID-Laufwerke die richtigen Metadaten (unabhängig von den Buchstabenbezeichnungen) gespeichert sind.
[[Linux:Software-RAID:Vorbereitung|Linux:Software-RAID:Vorbereitung]]


*Dieses Problem lässt sich nur dann beheben, wenn die falschen Angaben in der mdadm.conf korrigiert oder explizit übergangen werden.
=Quellen=
[https://wiki.ubuntuusers.de/Software-RAID/ https://wiki.ubuntuusers.de/Software-RAID/]


*Damit die Konfiguration beim Booten verfügbar ist, muss schließlich noch die Initrd aktualisiert werden:
[https://www.thomas-krenn.com/de/wiki/Linux_Software_RAID https://www.thomas-krenn.com/de/wiki/Linux_Software_RAID]


# update-initramfs -u -k all
[https://wiki.hetzner.de/index.php/Seriennummern_von_Festplatten_und_Hinweise_zu_defekten_Festplatten#Ermitteln_der_Seriennummer_einer_Festplatte https://wiki.hetzner.de/index.php/Seriennummern_von_Festplatten_und_Hinweise_zu_defekten_Festplatten#Ermitteln_der_Seriennummer_einer_Festplatte]


[[Category:Linux:Storage]]
[[Kategorie:Linux/Software-RAID]]

Aktuelle Version vom 28. Mai 2023, 08:02 Uhr

Das Hauptwerkzeug für alle Arbeiten an Software-RAIDs unter Linux ist mdadm.

mdadm

  • mdadm bildet die Schnittstelle zu den RAID-Funktionen des Kernels.
  • Hiermit werden auch RAID-Verbunde erstellt.

RAID anlegen

  • Z.B über zwei Partitionen.
# mdadm --create /dev/Name_des_RAIDs --auto md --level=RAID-Level --raid-devices=Anzahl_der_Partitionen /dev/Name_der_Partition /dev/Name_der_Partition

Dateisystem

  • Um den RAID-Verbund als Datenträger zu nutzen, muss noch ein Dateisystem erstellt werden, z. B. ext4.

Anlegen

# mkfs.ext4 /dev/Name_des_RAIDs

Komplexe RAIDs

  • Bei komplexeren Verbunden wie RAID 0, 5, 6 oder 10 sollte auf das optimale Alignment geachtet werden, um optimale Leistung zu ermöglichen.
# mkfs.ext4 -b 4096 -E stride=128,stripe-width=384 /dev/Name_des_RAIDs

RAID mounten

  • Das RAID muss noch in die Verzeichnisstruktur eingebunden werden.
  • Dies geschieht einfach mittels mount, z. B. am Mountpunkt /media/daten.

Manuell und transient (nicht dauerhaft)

# mount /dev/Name_des_RAIDs /media/daten

Automatisch und persistent (dauerhaft)

  • Öffnen der fstab mit dem Editor vi.
# vi /etc/fstab
  • Eintrag für das RAID vornehmen.
  • Besser man verwendet die UUID, diese ist absolut eindeutig.
UUID=ausgelesene UUID     /media/daten      ext4      defaults 0 2

UUID auslesen

blkid

# blkid –c /dev/Name_des_RAIDs

/dev/Name_des_RAIDs: UUID="ausgelesene UUID" TYPE="Art_des_Dateisystems"

Mehr Info: blkid

Über Ausfälle per E-Mail benachrichtigt werden

  • Dafür muss für mdadm eine Konfigurationsdatei erstellt werden.
  • Mehr Info: mdadm.conf

mdadm.conf erstellen

# su -c "/usr/share/mdadm/mkconf > /etc/mdadm/mdadm.conf"

mdadm.conf editieren

  • In der mdadm.conf muss dafür in der Zeile...
MAILADDR root
  • ...root durch die gewünschte E-Mail-Adresse ersetzt werden.
MAILADDR xzy@abc.org
  • Dafür muss der E-Mail-Versand durch das System eingerichtet sein, z. B. via Postfix als Satellitensystem.

RAID-Optimierung

Datenträger-Cache

  • Bei einem Software-RAID ist es empfehlenswert den Schreib-Cache von Datenträger zu deaktivieren, um bei einem Stromausfall keinen Datenverlust zu erleiden.
  • Ausnahme sind dabei SSDs mit integrierten Kondensatoren, die den Cache-Inhalt bei einem Stromausfall noch auf den Flash-Speicher schreiben (z. B. Intel DC S3510 Series SSDs).

Status Datenträger-Cache überprüfen

  • Überprüfen, ob der Write-Cache einer Datenträger aktiviert oder deaktiviert ist. Hier bei der Datenträger sda.
# hdparm -i /dev/sda

Model=INTEL SSDMCEAC060B3, FwRev=LLLi, SerialNo=CVLI303201QK060K
Config={ Fixed }
RawCHS=16383/16/63, TrkSize=0, SectSize=0, ECCbytes=0
BuffType=unknown, BuffSize=unknown, MaxMultSect=16, MultSec=16
CurrCHS=16383/16/63, CurSecs=16514064, LBA=yes, LBAsects=117231408
IORDY=on/off, tPIO={min:120,w/IORDY:120}, tDMA={min:120,rec:120}
PIO modes:  pio0 pio3 pio4
DMA modes:  mdma0 mdma1 mdma2
UDMA modes: udma0 udma1 udma2 udma3 udma4 udma5 *udma6
AdvancedPM=yes: unknown setting WriteCache=enabled
Drive confirms to: unknown:  ATA/ATAP-2,3,4,5,6,7

* signifies the current active mode
  • WriteCache=enabled: Datenträger-Cache ist hier also zur Zeit aktiviert.

Datenträger-Cache deaktivieren

  • Mit einem Editor die Konfigurationsdatei von hdparm unter /etc/hdparm.conf öffnen, z. B. mit vim.
  • Dort in der Zeile #write_cache = off Auskommentierung aufheben und Änderung speichern.
# -W Disable/enable the IDE drive's write-caching feature
write_cache = off
  • Nach einem Systemneustart sieht das Ergebnis wie folgt aus:
# hdparm -i /dev/sda

Model=INTEL SSDMCEAC060B3, FwRev=LLLi, SerialNo=CVLI303201QK060K
Config={ Fixed }
RawCHS=16383/16/63, TrkSize=0, SectSize=0, ECCbytes=0
BuffType=unknown, BuffSize=unknown, MaxMultSect=16, MultSec=16
CurrCHS=16383/16/63, CurSecs=16514064, LBA=yes, LBAsects=117231408
IORDY=on/off, tPIO={min:120,w/IORDY:120}, tDMA={min:120,rec:120}
PIO modes:  pio0 pio3 pio4
DMA modes:  mdma0 mdma1 mdma2
UDMA modes: udma0 udma1 udma2 udma3 udma4 udma5 *udma6
AdvancedPM=yes: unknown setting WriteCache=disabled
Drive confirms to: unknown:  ATA/ATAP-2,3,4,5,6,7

* signifies the current active mode
  • Der Datenträger-Cache ist nun deaktiviert.

Anwendung

RAID 1 über zwei Partitionen anlegen

  • z.B mit den Partitionen sde1 und sdf1:
# mdadm --create /dev/md0 --auto md --level=1 --raid-devices=2 /dev/sde1 /dev/sdf1

RAID 5 über vier Partitionen anlegen

  • z. B. mit den Partitionen sde1, sdf1, sdg1 und sdh1:
# mdadm --create /dev/md0 --auto md --level=5 --raid-devices=4 /dev/sde1 /dev/sdf1 /dev/sdg1 /dev/sdh1

Dateisystem anlegen

# mkfs.ext4 /dev/md0

weitere Artikel zum Thema

Linux:Software-RAID:Wartung

Linux:Software-RAID:Fehlerbehebung

RAID:Komplexe Aufgaben

Linux:Software-RAID

Linux:Software-RAID:Vorbereitung

Quellen

https://wiki.ubuntuusers.de/Software-RAID/

https://www.thomas-krenn.com/de/wiki/Linux_Software_RAID

https://wiki.hetzner.de/index.php/Seriennummern_von_Festplatten_und_Hinweise_zu_defekten_Festplatten#Ermitteln_der_Seriennummer_einer_Festplatte

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