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| ==Pro Software-RAID== | | ==Pro Software-RAID== |
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| *Günstig bis kostenlos - Software RAIDs gibt es als Open-Source-Software. | | *Software-RAIDs gibt es als Open-Source-Software. |
| *Geht die Installation des Betriebssystems kaputt, kann das RAID oft noch mit einer neuen Installation des gleichen Betriebssystems wieder eingelesen werden. | | *Bei Defekt des Betriebssystems, kann das RAID oft noch mit einer neuen Installation des gleichen Betriebssystems wieder eingelesen werden. |
| *Bei Software-RAIDs auf BIOS-Ebene (Host-RAID-Systemen) ist das nicht immer so. | | *Bei Software-RAIDs auf BIOS-Ebene (Host-RAID-Systemen) ist das nicht immer so. |
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| ==Contra Software-RAID== | | ==Contra Software-RAID== |
| *Benutzt den Prozessor und verbraucht Ressourcen. | | *Benutzt den Prozessor und verbraucht Ressourcen. |
| **=> Der Rechner kann bei komplexen Systemen langsamer werden.
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| *Bei einem RAID, das auf dem Betriebssystem (OS) eingerichtet wurde, profitiert das OS selber nicht vom RAID. | | *Bei einem RAID, das auf dem Betriebssystem (OS) eingerichtet wurde, profitiert das OS selber nicht vom RAID. |
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| ==Pro Hardware-RAID== | | ==Pro Hardware-RAID== |
| *RAID-Controller - Alle Berechnungen werden von einem extra Chip gemacht. | | *Entlastung der Host-CPU.Alle Berechnungen werden vom RAID-Controller gemacht. |
| **=> Entlastung der Host-CPU.
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| *Steht schon beim Booten zur Verfügung. | | *Steht schon beim Booten zur Verfügung. |
| **=> Das OS profitiert vom RAID. | | **Das OS profitiert vom RAID. |
| *Unterstützt eine Vielzahl von Betriebssystemen. | | *Unterstützt eine Vielzahl von Betriebssystemen. |
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| *Je nach Metadaten-Version liegt dieser an unterschiedlichen Stellen. | | *Je nach Metadaten-Version liegt dieser an unterschiedlichen Stellen. |
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| *Weiterführende Informationen zum Superblock findet man unter: | | *Mehr Info: [https://RAID.wiki.kernel.org/index.php/RAID_superblock_formats https://RAID.wiki.kernel.org/index.php/RAID_superblock_formats] |
| **[https://RAID.wiki.kernel.org/index.php/RAID_superblock_formats https://RAID.wiki.kernel.org/index.php/RAID_superblock_formats]
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| ==Superblock Metadaten-Version 0.90== | | ==Superblock Metadaten-Version 0.90== |
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| *Der version-0.90 Superblock ist 4.096 Byte groß und liegt in einem 64 KiB aligned block am Ende eines Devices. | | *Der version-0.90 Superblock ist 4.096 Byte groß und liegt in einem 64 KiB aligned block am Ende eines Devices. |
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| *Der Superblock beginnt ja nach Devicegröße frühestens 128 KiB vor dem Ende des Devices, bzw. spätestens 64 KiB vor dem Ende des Devices. | | *Der Superblock beginnt ja nach Devicegröße frühestens 128 KiB vor dem Ende des Devices, bzw. spätestens 64 KiB vor dem Ende des Devices. |
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| *Um die Adresse des Superblocks zu berechnen, wird die Device-Größe auf ein vielfaches von 64 KiB abgerundet und dann 64 KiB vom Ergebnis abgezogen. | | *Um die Adresse des Superblocks zu berechnen, wird die Device-Größe auf ein vielfaches von 64 KiB abgerundet und dann 64 KiB vom Ergebnis abgezogen. |
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| *Einschränkungen der Metadaten-Version 0.90: | | *Einschränkungen der Metadaten-Version 0.90 |
| **Maximal 28 Devices in einem Array. | | **Maximal 28 Devices in einem Array. |
| **Jedes Device kann maximal 2 TiB groß sein. | | **Jedes Device kann maximal 2 TiB groß sein. |
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| ==Superblock Metadaten-Version 1.*== | | ==Superblock Metadaten-Version 1.*== |
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| *Die Position des Superblock hängt von der Version der Metadaten ab: | | *Die Position des Superblock hängt von der Version der Metadaten ab |
| **Version 1.0: Der Superblock liegt am Ende des Devices. | | **Version 1.0: Der Superblock liegt am Ende des Devices. |
| **Version 1.1: Der Superblock liegt am Anfang des Devices. | | **Version 1.1: Der Superblock liegt am Anfang des Devices. |
| **Version 1.2: Der Superblock liegt 4 KiB nach dem Beginn des Devices. | | **Version 1.2: Der Superblock liegt 4 KiB nach dem Beginn des Devices. |
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| =Komplexe Aufgaben= | | = HowTo = |
| | | # [[Linux:Software-RAID:Vorbereitung]] |
| *Dieser Abschnitt fasst komplexere Szenarien und Methoden zusammen, die im normalen Betrieb nicht auftreten, aber für Nutzer mit speziellen Anforderungen nützlich sein können.
| | # [[Linux:Software-RAID:Anlegen]] |
| | | # [[Linux:Software-RAID:Wartung]] |
| ==Resync und Rebuild beschleunigen==
| | # [[Linux:Software-RAID:Fehlerbehebung]] |
| | | # [[Linux:Software-RAID:Aufgaben]] |
| *Wie eingangs erläutert ermöglicht ein RAID unterbrechungsfreien Zugriff auf die gespeicherten Daten auch während eines Ausfalls.
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| *Daten können also auch während eines '''Resyncs''' oder '''Rebuilds''' gelesen und geschrieben werden, wenn auch mit verringerter Geschwindigkeit.
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| *Lese- und Schreibzugriffe wirken sich umgekehrt wiederum auf die Geschwindigkeit von Resnyc- und Rebuild-Vorgängen aus.
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| *Die Balance zwischen Lese-/Schreib-Performance und Resync-/Rebuild-Geschwindigkeit kann über zwei (virtuelle) Dateien im proc-System gesteuert werden:
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| {|class="wikitable"
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| |+
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| | Pfad|| Standardwert (in KiB/s)|| Bedeutung
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| |-
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| | /proc/sys/dev/RAID/speed_limit_min|| 1000|| Das System wird ggf. Lese- und Schreibzugriffen verlangsamen, falls die Resync-/Rebuild-Geschwindigkeit unter diesen Wert zu fallen droht.
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| |-
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| | /proc/sys/dev/RAID/speed_limit_max|| 200000|| Das System wird Rebuild und Resync höchstens mit dieser Geschwindigkeit durchführen und eventuellen Überschuss für Lese-/Schreib-Zugriffe frei halten.
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| |}
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| *Da der Standard-Maximalwert von knapp 200 MiB/s die Leistung normaler Festplatten (mit Ausnahme von SSDs) übersteigt, wird das System effektiv immer versuchen, '''Resync''' und '''Rebuild''' so schnell wie möglich zu beenden, falls keine Lese- oder Schreibzugriffe stattfinden.
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| *Falls sich Zugriffe nicht vermeiden lassen (zum Beispiel, wenn das root-Dateisystem auf dem RAID liegt) und '''Rebuild/Resync''' trotzdem Vorrang haben sollen, kann die Mindestgeschwindigkeit temporär auf einen praktisch nicht erreichbaren Wert angehoben werden:
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| # su -c "echo 200000 > /proc/sys/dev/RAID/speed_limit_min"
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| *Gerade im Fall des root-Dateisystems kann die damit einhergehende verringerte Lese- und Schreibgeschwindigkeit jedoch zu einem instabilem, effektiv nicht mehr nutzbaren System führen.
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| *Änderung an den Standardwerten sind daher mit Vorsicht zu genießen.
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| *Bei einem Neustart werden automatisch die Standardwerte wiederhergestellt.
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| *Um den Wert per Hand zurückzusetzen:
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| # su -c "echo 1000 > /proc/sys/dev/RAID/speed_limit_min"
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| *In Einzelfällen kann das Aushängen des Dateisystems (falls möglich) den Vorgang beschleunigen.
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| *Im Regelfall wird dies jedoch keinen Vorteil bringen.
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| *In jedem Fall widerspricht dies natürlich dem Grundgedanken eines RAIDs, die Daten in jedem Fall verfügbar zu halten:
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| # umount /dev/md0
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| *Generell sollte man von diesen Möglichkeiten keine Wunder erwarten.
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| *'''Resync''' und '''Rebuild''' erfordern im Allgemeinen das komplette Lesen und Neubeschreiben aller beteiligten Laufwerke und können damit maximal so schnell durchgeführt werden, wie es das langsamste, am RAID beteiligte, Laufwerk erlaubt.
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| *Zeiten im Bereich von mehreren Tagen sind bei entsprechender Größe völlig normal.
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| *Wenn man möchte, kann man während der Vorgänge mit watch den Fortschritt kontrollieren:
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| # watch cat /proc/mdstat
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| *Die Anzeige kann mit Strg + C beendet werden.
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| ==Wechsel des Betriebssystems==
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| *Für den Fall, dass man das Betriebssystem neu aufsetzen muss oder ein zweites Betriebssystem auf dem Rechner installieren will, kann man das Software-RAID weiter verwenden – sofern das Betriebssystem nicht direkt auf dem Software-RAID angelegt ist.
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| *Dazu muss auf dem neuen System das Paket...
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| mdadm
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| Paketliste zum Kopieren:
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| # apt install mdadm
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| Oder mit apturl installieren, Link:
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| apt://mdadm
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| *...installiert werden.
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| *Spätestens bei einem Neustart sollten bestehenden Arrays automatisch erkannt und gestartet werden.
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| *Falls dies nicht funktioniert, weil z.B. Arrays mit alten Superblock-Versionen vorhanden sind, kann man dies auch per Hand aktivieren:
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| Achtung!
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| Auf keinen Fall darf man hier die Optionen "--create" verwenden, da sonst die Lesbarkeit auf den beteiligten Partitionen zerstört wird.
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| *Das RAID nutzbar machen:
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| **RAID aus den gefundenen Superblöcken neu assemblieren:
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| # mdadm --assemble --scan
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| *Hat man mehrere Software-RAIDs und möchte ein bestimmtes RAID zusammenführen, kann man dies durch die Angabe der UUID des entsprechenden RAIDs tun:
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| # mdadm --assemble --scan --uuid=6c926c35:380d7ab2:3603cf0e:ecfa67b9
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| **Durch die Angabe der einzelnen Partitionen:
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| # mdadm --assemble /dev/md0 /dev/sde1 /dev/sdf1 /dev/sdg1
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| **Soll von dem neuen RAID-Verbund gebootet werden (Root-Dateisystem), dann muss noch der Bootloader installiert und das initramfs aktualisiert werden.
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| ==Live System==
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| *Um auf einen RAID-Verbund mittels einer Live-CD bzw. eines Live-USB zuzugreifen, muss das Programmpaket mdadm mit...
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| # apt install --no-install-recommends mdadm
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| *...installiert werden.
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| *Die Option --no-install-recommends verhindert dabei die Installation des Mail-Server Postfix.
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| *Anschließend werden mit:
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| # mdadm --assemble --scan
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| *alle gefundenen RAID-Verbunde aktiviert.
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| *Mit dem Befehl:
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| # cat /proc/mdstat
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| *kann man dann wieder die gefundenen RAID-Verbunde anzeigen.
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| *Nun wird das RAID noch mit:
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| # mkdir /media/RAID
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| # mount /dev/md0 /media/RAID
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| *in den Verzeichnisbaum integriert.
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| *Jetzt kann man die Daten im Verzeichnis /media/RAID lesen (bei Bedarf auch verändern), sowie auf eine externe Festplatte oder in ein Netzwerkverzeichnis kopieren.
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| *Wenn man auf defekte/fehlende Festplatten zugreifen muss, dann schlägt ein --assemble --scan fehl und die Partitionen müssen einzeln assemblieren werden.
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| *Dazu wird z.B. sda1 als Quelle angegeben (bei RAID 0 nicht möglich):
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| # mdadm --assemble --run /dev/md0 /dev/sda1
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| *Dabei bewirkt das --run, dass der Verbund aktiviert wird.
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| *Nach dem Einhängen in den Verzeichnisbaum sollte man auf die Daten zugreifen können.
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| *Weitere Möglichkeiten, z.B. bei der Reparatur des RAID, bieten die Root-Directory-, die Chroot- oder die Setup-Methode.
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| ==Kombinierte RAIDs==
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| *Wem die oben genannten Möglichkeiten nicht ausreichen, kann auch nach eigenen Anforderungen verschiedenen RAID-Arten kombinieren.
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| ===RAID51===
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| *So ist es zum Beispiel möglich, zwei RAID 5 zu spiegeln, also als RAID 1 zu betreiben:======
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| **Aus sde1, sdf1 und sdg1 wird ein RAID 5 erstellt
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| **Aus sdh1, sdj1 und sdk1 wird ebenfalls ein RAID 5 erstellt
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| **Aus den beiden RAID 5 wird dann ein RAID 1 erstellt:
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| # mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=5 --RAID-devices=3 /dev/sde1 /dev/sdf1 /def/sdg1
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| # mdadm --create --verbose /dev/md1 --level=5 --RAID-devices=3 /dev/sdh1 /dev/sdj1 /dev/sdk1
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| # mdadm --create --verbose /dev/md2 --level=1 --RAID-devices=2 /dev/md0 /dev/md1
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| *Ein solcher Verbund würde als RAID 51 bezeichnet werden, also ein RAID 1 über mehrere RAID 5.
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| *Im Allgemeinen sind solche exotischen Kombinationen zwar selten sinnvoll (je komplexer, desto fehleranfälliger sind Wartung und Reparatur), aber prinzipiell sind beliebige Kombinationen möglich.
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| ===RAID10===
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| *Eine sinnvolle Kombination, ein RAID 0 über mehrere RAID 1, also ein RAID 10, wird direkt von mdadm als RAID-Level unterstützt und muss nicht wie hier beschrieben per Hand angelegt werden.
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| *Alternativ verwendet man auch gerne mehrere RAIDs in Zusammenarbeit mit LVM, da dieses einen sehr flexiblen Umgang mit RAID-Verbünden ermöglicht.
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| *Zudem sind dadurch auch sehr große Dateisysteme mit etlichen Terabytes und sogar Petabytes realisierbar.
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| ==RAID auflösen==
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| *Um den Verbund eines RAID aufzulösen, d.h. die Ressourcen wieder freizugeben, geht man wie folgt vor:
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| *Stoppen des RAID-Verbundes:
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| # umount /dev/md0
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| # mdadm --stop /dev/md0
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| *In der /etc/fstab die aufgelösten RAIDs entfernen.
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| *Mit einem Editor in der mdadm.conf die Array-Angaben löschen.
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| *Den Superblock der entfernten Partitionen löschen, hier am Beispiel von sde1 und sdf1:
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| # mdadm --zero-superblock /dev/sde1 /dev/sdf1
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| *Die Partitions-ID wieder auf normale Linux-ID ändern (bei MBR) beziehungsweise das RAID-Flag der Partition ausschalten (bei GPT).
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| *Auf die vorhandenen Daten kann anschließend nicht mehr zugegriffen werden.
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| *Die Partitionen auf den Festplatten sind aber immernoch vorhanden, solange diese nicht überschrieben werden.
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| ==Bootloader==
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| *Betreibt man einen RAID-Verbund als Systemlaufwerk, ist es praktisch, wenn das System auch noch nach Ausfall einer Festplatte hochfahren kann.
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| *Das wird z.B. bei ferngewarteten Rechnern benötigt, auf die man keinen direkten Zugriff hat.
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| *Da sich der Bootloader GRUB 2 in der Standardkonfiguration nur auf einem der Laufwerke installiert, muss man etwas nachhelfen.
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| *Dazu installiert man den Bootloader auf allen dem RAID-Verbund angehörenden Laufwerken.
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| *'''MPT''': Installation des Bootloaders in alle MBR aller beteiligten Festplatten (grub-install /dev/sdX), wobei die neu eingerichteten Festplatten anzugeben sind.
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| *Am schnellsten geht es mit dem Befehl:
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| # dpkg-reconfigure grub-pc
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| *und der anschließenden Auswahl der gewünschten Festplatten.
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| *'''GPT''': Der Bootloader muss in die entsprechenden Boot-Partitionen installiert werden.
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| *Z.B. bei einer Installation mit GPT und BIOS bricht die Installation von GRUB 2 sonst ab und weist mit einer Fehlermeldung auf die fehlende Partition hin.
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| grub-installer: /usr/sbin/grub-setup: warn: This GPT partition label has no BIOS Boot Partition; embedding won't be possible!
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| *Damit die Boot-Partitionen durch die [https://de.wikipedia.org/wiki/Initrd initrd] auch einwandfrei gemountet werden, sollte nach Änderung die mdadm.conf und initrd aktualisiert werden.
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| ==USB und RAID==
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| *RAID 0 (stripping) ist denkbar ungeeignet für ein USB-RAID, da bei diesem das Entfernen einer Platte direkt zum Defekt des RAID-Verbunds führt.
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| *Mit RAID 5 und 6 kann es kritisch werden, es sollte aber funktionieren, auch wenn davon stark abzuraten ist.
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| *RAID 1 (mirror) mit mehreren Partitionen auf verschiedenen USB-Festplatten ist prinzipiell kein Problem, auch wenn davon im Allgemeinen abzuraten ist.
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| *Wer trotzdem sicher ist, dass in Spezialfällen ein RAID mit USB-Geräten sinnvoll ist, sollte folgendes beachten:
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| **Bei USB-Festplatten muss man unterbinden, dass ein Benutzer versucht, diese einzuhängen, bzw. dass das System dies am Anfang nicht selbst probiert.
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| **Da alle am RAID beteiligten Partitionen die gleiche UUID haben sollten, kann man die /etc/fstab auf diese abstellen und um die Parameter nouser und noauto erweitern.
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| ==RAID 1 zu RAID 0 konvertieren==
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| Ausgangssituation
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| */dev/md0 ist ein RAID 1 aus /dev/sda1 und /dev/sdb1.
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| Ziel
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| */dev/md0 soll ein RAID 0 aus beiden Partitionen werden.
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| Vorgehen
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| # mdadm --grow /dev/md0 -l 0
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| mdadm: level of /dev/md0 changed to RAID0
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| */dev/sda1 wurde aus dem RAID 1 entfernt.
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| # mdadm --zero-superblock /dev/sda1
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| # mdadm --grow /dev/md0 --level=4 --RAID-devices=2 --add /dev/sda1 --backup-file=/root/RAID.bak
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| mdadm: level of /dev/md0 changed to RAID4
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| mdadm: added /dev/sda1
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| mdadm: Need to backup 128K of critical section..
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| mdadm: /dev/md0: could not set level to RAID0
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| /dev/md0 ist jetzt ein RAID 4 das gesynced wird.
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| *RAID 4 ist hier ein notwendiger Zwischenschritt. Synchronisation abwarten...
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| *Dann RAID 4 zu RAID 0 konvertieren
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| # mdadm --grow /dev/md0 --level=0 --RAID-devices=2 --backup-file=/root/RAID.bak
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| *Wieder das Reshaping abwarten...
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| watch mdadm -D /dev/md0
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| *Fertig ist das RAID 0.
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| =weiterführende Artikel=
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| [https://wiki.itw-berlin.net/index.php?title=Linux:Software-RAID:Anlegen Linux:Software-RAID:Anlegen] | |
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| [https://wiki.itw-berlin.net/index.php?title=Linux:Software-RAID:Wartung Linux:Software-RAID:Wartung] | |
| | |
| [https://wiki.itw-berlin.net/index.php?title=Linux:Software-RAID:Fehlerbehebung Linux:Software-RAID:Fehlerbehebung] | |
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| =Quellen= | | =Quellen= |
| Zeile 350: |
Zeile 83: |
| #[https://RAID.wiki.kernel.org/index.php/RAID_superblock_formats https://RAID.wiki.kernel.org/index.php/RAID_superblock_formats] | | #[https://RAID.wiki.kernel.org/index.php/RAID_superblock_formats https://RAID.wiki.kernel.org/index.php/RAID_superblock_formats] |
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| [[Category:Linux:Storage]] | | [[Kategorie:Linux/Software-RAID]] |