Linux/RAID

Linux/RAID - Datenträger zu logischen Laufwerken zusammenschließen

Beschreibung

Software-RAID

Schnellerer Datenzugriff
Erhöhte Verfügbarkeit
- im Falle eines Festplattendefektes

Partitionsgröße

Es werden nur Partitionen gleicher Größe verwendet, da sonst Speicherkapazitäten ungenutzt bleiben

Hardware-RAID und Software-RAID machen beide das Gleiche
Von Software-RAID spricht man, wenn das Zusammenwirken der Festplatten komplett softwareseitig organisiert wird

Von Hetzner mit einem Betriebssystem bereitgestellte Server, oder über den Robot installierte Systeme sind bei mehr als zwei Laufwerken bereits mit dem empfohlenen RAID-Level (1 oder 6) versehen

Weiterhin können Sie das Installimage-Script im Rescue-System verwenden, um angepasste Installationen durchzuführen, dabei unter anderem eine gewünschte Software-RAID-Konfiguration einzustellen und dieses auch mit LVM kombinieren.

Software-RAID

Von Software-RAID spricht man, wenn das Zusammenwirken der Festplatten komplett softwareseitig organisiert wird

Auch der Begriff Host based RAID ist geläufig, da nicht das Speicher-Subsystem, sondern der eigentliche Computer die RAID-Verwaltung durchführt
Die meisten modernen Betriebssysteme wie FreeBSD, OpenBSD, Apple macOS, HP HP-UX, IBM AIX, Linux, Microsoft Windows ab Windows NT oder SUN Solaris sind dazu in der Lage
Die einzelnen Festplatten sind in diesem Fall entweder über einfache Festplattencontroller am Computer angeschlossen oder es werden externe Storage-Geräte wie Disk-Arrays von Unternehmen wie EMC, Promise, AXUS, Proware oder Hitachi Data Systems (HDS) an den Computer angeschlossen
Die Festplatten werden zunächst ohne RAID-Controller als sogenannte JBODs („just a bunch of disks“) in das System integriert, dann wird per Software-RAID (z. B. unter Linux mit dem Programm mdadm) die RAID-Funktionalität realisiert
Eine besondere Variante des Software RAID sind Dateisysteme mit einer integrierten RAID-Funktionalität
Ein Beispiel dafür ist das von Sun Microsystems entwickelte RAID-Z.[6]

Pro

Der Vorteil von Software-RAID ist, dass kein spezieller RAID-Controller benötigt wird
Die Steuerung wird von der RAID-Software erledigt, diese ist entweder schon Teil des Betriebssystems oder wird nachträglich installiert
Dieser Vorteil kommt besonders bei der Disaster Recovery zum Tragen, wenn der RAID-Controller defekt und nicht mehr verfügbar ist
Praktisch alle derzeit verfügbaren Software-RAID-Systeme benutzen die Festplatten so, dass diese auch ohne die spezifische Software ausgelesen werden können

Contra

Bei einem Software-RAID werden bei Festplattenzugriffen neben dem Hauptprozessor des Computers auch die System-Busse wie PCI stärker belastet als bei einem Hardware-RAID
Bei leistungsschwachen CPUs und Bus-Systemen verringert dies deutlich die Systemleistung
Bei leistungsstarken, wenig ausgelasteten Systemen ist dies belanglos
Storage-Server sind in der Praxis oft nicht voll ausgelastet; auf solchen Systemen können Software-RAID-Implementierungen unter Umständen sogar schneller sein als Hardware-RAIDs
Ein weiterer Nachteil ist, dass bei vielen Software-RAID kein Cache genutzt werden kann, dessen Inhalt auch nach einem Stromausfall erhalten bleibt, wie es bei Hardware-RAID-Controllern mit einer Battery Backup Unit der Fall ist
- Dieses Problem lässt sich mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung für den gesamten PC vermeiden
- Um die Gefahr von Datenverlusten und Fehlern in der Datenintegrität bei einem Stromausfall oder Systemabsturz zu minimieren, sollten außerdem die (Schreib-)Caches der Festplatten deaktiviert werden.[7]
Da die Platten eines Software-RAIDs prinzipiell auch einzeln angesprochen werden können, besteht bei gespiegelten Festplatten die Gefahr, dass Änderungen nur noch an einer Platte durchgeführt werden – wenn etwa nach einem Betriebssystem-Update die RAID-Software oder der Treiber für einen RAID-Festplatten-Controller nicht mehr funktionieren, eine der gespiegelten Festplatten aber weiterhin über einen generischen SATA-Treiber angesprochen werden kann
Entsprechende Warnhinweise oder Fehlermeldungen während des Bootens sollten deshalb nicht ignoriert werden, nur weil das System trotzdem funktioniert
Ausnahmen bilden hier Software-RAID mit Datenintegrität wie z. B. ZFS
Unvollständige Speichervorgänge werden zurückgesetzt
Fehlerhafte Spiegeldaten werden erkannt und durch korrekte Spiegeldaten ersetzt
Es wird wohl beim Lesen eine Fehlermeldung geben, da die fehlerhafte oder alte Spiegelseite nicht mit dem aktuellen Block übereinstimmt

Status auslesen

Verwenden Sie dazu folgenden Befehl:

cat /proc/mdstat

Ausgabe für ein nicht vorhandenes RAID:

Personalities : [raid1]
unused devices: <none>

Ausgabe für ein RAID1:

Personalities : [raid1]
md2 : active raid1 sda3[2] sdb3[1]
     234405504 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
     bitmap: 0/2 pages [0KB], 65536KB chunk

md1 : active raid1 sda2[2] sdb2[1]
     523712 blocks super 1.2 [2/2] [UU]

md0 : active raid1 sda1[2] sdb1[1]
     33521664 blocks super 1.2 [2/2] [UU]

unused devices: <none>

Ausgabe für ein RAID0 (Die /boot-Partition md0 muss immer als RAID1 eingerichtet sein, um davon booten zu können)

Personalities : [raid1] [raid0]
md2 : active raid0 sda3[0] sdb3[1]
     883956736 blocks super 1.2 512k chunks

md1 : active raid0 sda2[0] sdb2[1]
     52393984 blocks super 1.2 512k chunks

md0 : active raid1 sda1[0] sdb1[1]
     523264 blocks super 1.2 [2/2] [UU]

unused devices: <none>

Wenn unter einer der Partitionen ein Fortschritts-Balken dargestellt wird, läuft derzeit ein RAID-Resync-Prozess:

md0 : active raid1 sdb1[0] sdc1[1]
    2095040 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
       [====>................]  resync = 32.7% (418656/2095040) finish=4.2min speed=131219K/sec

RAID hinzufügen

In unserem Beispiel-Szenario sind die Laufwerke /dev/sda bereits /dev/sdb in RAID1-Arrays konfiguriert, welche das Betriebssystem enthalten:

cat /proc/mdstat
Personalities : [raid1]
md2 : active raid1 sda3[2] sdb3[1]
     234405504 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
     bitmap: 0/2 pages [0KB], 65536KB chunk

md1 : active raid1 sda2[2] sdb2[1]
     523712 blocks super 1.2 [2/2] [UU]

md0 : active raid1 sda1[2] sdb1[1]
     33521664 blocks super 1.2 [2/2] [UU]

unused devices: <none>

Es sind jedoch zwei weitere Laufwerke vorhanden (/dev/sdc und /dev/sdd), die wir als Daten-Laufwerk in einem RAID1-Array nutzen möchten. Dazu muss zuerst das RAID-Array hinzugefügt werden:

mdadm --create --verbose /dev/md3 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdc /dev/sdd

Anschließend sollte die RAID-Konfiguration wie folgt aussehen:

cat /proc/mdstat
Personalities : [raid1]
md3 : active raid1 sdc1[0] sdd1[1]
    2095040 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
       [====>................]  resync = 32.7% (418656/2095040) finish=4.2min speed=131219K/sec

md2 : active raid1 sda3[2] sdb3[1]
     234405504 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
     bitmap: 0/2 pages [0KB], 65536KB chunk

md1 : active raid1 sda2[2] sdb2[1]
     523712 blocks super 1.2 [2/2] [UU]

md0 : active raid1 sda1[2] sdb1[1]
     33521664 blocks super 1.2 [2/2] [UU]

unused devices: <none>

Nun kann die neue Partition nach Belieben formatiert (hier EXT4) und eingehängt werden:

mkfs.ext4 /dev/md3
mount /dev/md3 /mnt

E-Mail-Benachrichtigung

E-Mail-Benachrichtigung bei Ausfall einer Festplatte im Software-RAID

Voraussetzung

Ein Mailserver Ihrer Wahl (z.B. Sendmail) muss bereits installiert und konfiguriert sein.

Debian/Ubuntu/CentOS

Öffnen Sie /etc/mdadm/mdadm.conf bzw. /etc/mdadm.conf (CentOS) in einem Editor und passen Sie folgende Zeile an

MAILADDR holu@example.com

Hier kann direkt eine Zieladresse angegeben werden. Alternativ bietet es sich an, alle an root gerichteten Emails via /etc/aliases an eine bestimmte Mailadresse weiterzuleiten.

Optional kann auch die Absenderadresse konfiguriert werden:

MAILFROM mdadm@example.com

Wichtig bei Debian und Ubuntu ist, dass AUTOCHECK in der Datei /etc/default/mdadm auf true gestellt ist

grep AUTOCHECK= /etc/default/mdadm
AUTOCHECK=true

openSUSE

Öffnen Sie /etc/sysconfig/mdadm in einem Editor und verändern Sie die Variable MDADM_MAIL auf die gewünschte Adresse, an die Benachrichtigungen gesendet werden sollen:

MDADM_MAIL="holu@example.com"

Konfiguration prüfen

Ihre Konfiguration lässt sich mittels folgendem Befehl verifizieren, welcher per mdadm eine Test-Mail generiert und an die angegebene Adresse versendet:

mdadm --monitor --test --oneshot /dev/md0

Weiterhin sollten Sie noch sicherstellen, dass die Datei /etc/cron.daily/mdadm folgende Zeile enthält, welche für das tägliche Monitoring des RAIDs zuständig ist:

exec --monitor --scan --oneshot

RAID auflösen

Um ein Software-RAID aufzulösen können folgende Befehle verwendet werden.

Falls es sich dabei um die System-Partitionen handelt, sollte dazu das Rescue-System gebootet werden.

mdadm --stop /dev/md0
mdadm --stop /dev/md1
mdadm --stop /dev/md2
mdadm --remove /dev/md0
mdadm --remove /dev/md1
mdadm --remove /dev/md2

Danach können die Laufwerke wieder normal formatiert werden (zb. mit ext4):

mkfs.ext4 /dev/sda
mkfs.ext4 /dev/sdb

Das Ergebnis kann mittels..

cat /proc/mdstat

...und...

fdisk -l

überprüft werden

Das Software-RAID sollte nun verschwunden sein

Anhang

Siehe auch

RAID/SoftwareHardwareRAID

HowTo

Links

Weblinks