Linux/Software-RAID/Wartung

Software-RAID überwachen

• Eine Kurzzusammenfassung für alle RAIDs erhält man mittels

# cat /proc/mdstat 

• Eine Beispielausgabe eines Systems mit mehreren RAID-Verbünden ohne Ausfälle:

Personalities : [raid6] [raid5] [raid4] [raid1] [linear] [multipath] [raid0] [raid10]
md1 : active raid1 sde5[0] sdf5[1]
     195114936 blocks super 1.2 [2/2] [UU]

md0 : active raid1 sdf1[1] sde1[0]
     242676 blocks super 1.2 [2/2] [UU]

md2 : active raid6 sdg1[4] sdh1[5] sdi1[6] sdj1[7] sda1[0] sdd1[3] sdb1[1] sdc1[2]
     2930304000 blocks super 1.2 level 6, 512k chunk, algorithm 2 [8/8] [UUUUUUUU]

• Das Beispiel zeigt zwei RAID 1 (md0 und md1) mit je zwei Partitionen und ein RAID 6 (md2) mit 8 Partitionen.

• In der jeweils zweiten Zeile wird am Ende in eckigen Klammern der Zustand der einzelnen Partitionen angezeigt, wobei ein U bedeutet, dass das jeweilige Gerät in Ordnung (up) ist.

• Ausführliche Informationen zu einem RAID-Device liefert:

# mdadm --detail /dev/md0

Hotspare hinzufügen

• Ein RAID kann Ersatzplatten vorhalten und diese beim Ausfall einer anderen Datenträger automatisch als Ersatz nutzen.

• Solche Platten werden als Hotspares, oft auch einfach nur Spare, bezeichnet.

• Um eine Platte als Spare zu nutzen, muss diese zunächst entsprechend partitioniert werden.

• Danach kann diese zum Verbund hinzugefügt werden, hier am Beispiel des eingänglichen beschriebenen RAID 5 und einer neuen Partition /dev/sdi1:

# mdadm /dev/md0 --add /dev/sdi1 

• Falls nun eine Partition ausfallen sollte, startet automatisch ein Rebuild, die Spare-Partition wird dabei aktiviert und als Ersatz für die ausgefallene Partition genutzt.

Details ermitteln

• Dieses Beispiel zeigt eine ausgefallene Platte in einem RAID 6.

Personalities : [raid6] [raid5] [raid4] [raid1] [linear] [multipath] [raid0] [raid10]
md2 : active raid6 sdj1[7] sdi1[6] sdh1[5] sdg1[4] sdd1[3] sda1[0] sdb1[1] sdc1[2]
     3418688000 blocks super 1.2 level 6, 512k chunk, algorithm 2 [9/8] [UUUUUUUU_]

unused devices: <none>

• In diesem Fall wurde das fehlerhafte Gerät bereits automatisch entfernt.

• Genauere Details, u.a. den Namen des defekten Geräts kann mit mdadm ermittelt werden.

# mdadm --detail /dev/md2

Datenträger wechseln

Achtung!
Bei einem RAID 0 äußert sich der Ausfall einer Platte im Totalausfall des gesamten RAID- Verbunds. 
Das RAID 0 kann daher nicht mit den folgenden Anweisungen repariert werden, sondern muss neu aufgesetzt werden und die hoffentlich vorhandene Datensicherung eingespielt werden.

• Ist das defekte Gerät (hier im Beispiel /dev/sdk1) ermittelt, kann der entsprechende Datenträger ausgetauscht werden.

• Falls der Kernel das Gerät noch nicht aus dem Verbund entfernt hat (d.h. es wird beim Befehl mdadm --detail noch aufgeführt), muss es zunächst aus dem Verbund entfernt werden.

# mdadm /dev/md2 --remove /dev/sdk1 

• Nun kann die entsprechende Platte gewechselt werden.

• Ist eine entsprechende Austauschplatte eingebaut, muss diese zunächst partitioniert werden.

• Die neue Partition muss mindestens die gleiche Anzahl an Sektoren aufweisen, wie die bereits genutzten Partitionen.

• Von einer bestehenden Platte erhält man die Sektorenzahl der Partitionen (hier am Beispiel von /dev/sda) mittels:

# parted /dev/sda u s print  

• Ist die neue Platte entsprechend partitioniert, wird die neue Partition zum RAID-Verbund hinzugefügt (hier am Beispielaustausch von /dev/sdk1 in /dev/md2):

# mdadm /dev/md2 --add /dev/sdk1 

• Im Hintergrund beginnt nun ein Rebuild, aus den noch vorhandenen Partitionen, wird also der Inhalt für die neue Partition berechnet und geschrieben.

• Je nach RAID-Level und Größe dauert ein Rebuild mehrere Stunden bis Tage.

• Das System darf währenddessen neu gestartet oder heruntergefahren werden.

• Ein Systemabsturz kann jedoch zu Datenverlust führen. Manchmal lässt sich der Vorgang beschleunigen.

Hinweis:
Wurden Partitionen einer Platte von verschiedenen RAIDs genutzt, dann kann es vorkommen, dass eine verwendete Datenträger teilweise defekt ist und sich z. B. die Partition von md0 im Status [U_] befindet, während alle anderen im Status [UU] sind. 

• In diesem Fall müssen diese mit dem Befehl...

# mdadm /dev/mdX --fail /dev/sdXY 

• ...alle einzeln in den Modus [U_] versetzt werden.

Controller-Fehler

In Einzelfällen kann es vorkommen, dass aufgrund eines defekten Netzteils (oder Controller) ein RAID nicht mehr funktionsfähig ist.

In so einem Fall liegt oft kein Schaden an den Datenträger vor und das Problem kann mit der folgenden Vorgehensweise behoben werden:

RAID stoppen

# mdadm --stop /dev/md0 

RAID manuell zusammenfügen

• Das RAID muss manuell wieder zusammengefügt werden, dabei ist es wichtig, die letzte funktionierende Konfiguration zu verwenden.

• Bei dem o.g. Beispiel, ein RAID 5 mit 4 Partitionen, bei dem zwei Datenträger wegen Controller-Defekt ausgestiegen sind, müssen die ersten zwei Partitionen verwendet werden, da sie bis zum Ausfall noch zusammen aktiv waren.

RAID reaktivieren

• Nun reaktiviert man das Array mit:

# mdadm --assemble /dev/md0 /dev/sde1 /dev/sdf1 --force 

Weitere Partitionen wieder in den Verbund aufnehmen

• Die weiteren Partitionen können nun mit:

# mdadm --re-add /dev/md0 /dev/sdg1 /dev/sdh1 

• wieder in den Verbund aufgenommen werden.

RAID erweitern

• Falls zum Beispiel der Speicherplatz eines RAIDs nicht mehr ausreicht, kann man es durch weitere Datenträger bzw. Partitionen erweitern.

• Dies gilt allerdings nur für ein RAID 1, 5 oder 6. Das RAID darf während des Vorgangs eingebunden sein.

• Die neue Partition muss zunächst wie oben beschrieben als Hotspare hinzugefügt werden.

• Danach kann das RAID um das neue Laufwerk erweitert werden:
  • Das RAID neu aufbauen, um somit den neuen Speicherplatz nutzen zu können:

# mdadm --add /dev/md0 /dev/sdd1
# mdadm --grow --raid-devices=5 /dev/md0 --backup-file=/tmp/md0.bak 

• Die Option raid-devices gibt dabei die Anzahl der Geräte an, aus denen das RAID nach der Erweiterung bestehen soll.

• In der mittels backup-file angegebenen Datei werden kritische Bereiche gesichert (typischerweise einige wenige MiB).

• Falls das System während der Erweiterung abstürzt, kann die Erweiterung später mittels...

# mdadm /dev/md0 --continue --backup-file=/tmp/md0.bak 

• ...fortgesetzt werden.

Die Sicherungsdatei darf nicht auf dem zu erweiternden RAID liegen! 

• Die Verwendung von backup-file ist zwar nicht zwingend notwendig, wird aber dringend empfohlen.
• Das Dateisystem muss noch erweitert werden, damit der neu entstandene Speicherplatz genutzt werden kann.
• Das Dateisystem sollte dabei, wenn möglich, nicht eingehangen sein.
• Bei ext-Dateisystemen muss außerdem vorher eine Überprüfung durchgeführt werden.
• Am Beispiel von ext4:

   # umount /dev/md0           # Das Dateisystem aushängen
   # fsck.ext4 -f /dev/md0     # Die Prüfung erzwingen, selbst wenn vor Kurzem geprüft wurde
   # resize2fs /dev/md0        # Das Dateisystem auf Maximalgröße erweitern
   # mount /dev/md0            # Das Dateisystem wieder einhängen 

• Die mdadm.conf sollte noch auf den aktuellen Stand gebracht werden (evtl. alte Einträge löschen).

• Der Status lässt sich wieder jederzeit einsehen.

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Quellen

1. https://wiki.ubuntuusers.de/Software-RAID/
2. https://www.thomas-krenn.com/de/wiki/Linux_Software_RAID