Конфигурация на серверах Linux массива RAID

RAID (Redundant Array of Independent Disks) является методом улучшения работоспособности и стабильности, а также устойчивости к сбоям в хранении данных. Это становится возможным благодаря используемой технологии, которая позволяет объединить несколько физических дисков в цельный логический массив. Особую важность RAID играет в тех случаях, когда необходимо обезопасить важные данные от утраты, а также организовать быстрый доступ к ним.

Плюсы применения RAID на серверах Linux:
 

• Устойчивость к сбоям – система будет работать, даже если некоторые диски неожиданно выйдут из строя.

• Ускорение – умело распределяя нагрузку RAID улучшает скорость считывания и записи информации.

• Гибкость настройки – в зависимости от запрашиваемых задач, вы можете выбрать подходящий уровень RAID.
   

Среди самых популярных уровней:
 

• RAID 0 – ускоряет работу системы за счет параллельной записи, но не защищает от сбоев.

• RAID 1 – повышает надежность благодаря отзеркаливанию информации, но при этом снижает доступный объем хранения.

• RAID 5 – предлагает баланс между отказоустойчивостью и эксплуатацией пространства на дисках.

• RAID 10 (1+0) – требует минимум 4 дисков, однако соединяет в себе достоинства RAID 1 и 0. Это дает уровню повышенную работоспособность и надежность.

В данном материале мы с вами подробно разберемся в том как правильно, применяя утилиту

mdadm

, сконфигурировать RAID-массив на сервере Linux. Как подготовить диски, как создать массив, а также как его форматировать и монтировать. Наконец, разберем функционал мониторинга и администрирования RAID в период эксплуатации.

 

Этап 1. Подготовка
 

Первый этап создания требуемого массива всегда особенно важен. Если отнестись к нему без особой строгости и допустить ошибки в первичной конфигурации, то впоследствии это может привести к неправильной работе массива и утрате ценных данных. Поэтому тщательно организуйте систему, проверьте доступные диски, установите необходимые инструменты.
 

Проверка дисков
 

Проверьте какие диски в системе доступны для создания RAID. Для проверки примените команду:

lsblk

или

fdisk -l

Теперь вам будет доступна информация о свободных разделах и дисках. Важно использовать чистые диски, не содержащие критически важной информации. В противном случае все будет удалено в процессе конфигурации.

В случае необходимости удаления существующих разделов, примените

fdisk 

или

wipefs

:

sudo wipefs -a /dev/sdX

Установка mdadm

Чтобы работать с RAID в Linux установите утилиту mdadm. Она даст вам возможность организовать работу с массивами. Вы сможете создавать, администрировать и мониторить их. Установите утилиту, если она ещё не инсталлирована:

Debian, Ubuntu

sudo apt update && sudo apt install mdadm -y

CentOS, RHEL, Rocky Linux, AlmaLinux

sudo yum install mdadm -y

или

sudo dnf install mdadm -y

Теперь проверьте доступность утилиты:

mdadm --version

Проверка наличия уже существующих массивов RAID
 

Прежде, чем будете создавать новый массив, полезно будет удостовериться нет ли в системе уже работающих:

cat /proc/mdstat

В нашем случае ранее не создавались массивы.

Если ранее существовавшие массивы не нужны, удалите их остатки перед настройкой нового:

sudo mdadm --stop /dev/mdX

sudo mdadm --remove /dev/mdX

sudo mdadm --zero-superblock /dev/sdY

Этап 2. Создание RAID-массива
 

Завершив подготовительный этап можно заняться созданием непосредственно самого массива. Далее рассмотрим процесс формирования и проверки работоспособности RAID 1 и RAID 5 пошагово.

Как будет проходить процесс создания зависит непосредственно от выбранного уровня.
 

RAID 1 (зеркалирование)
 

RAID 1 создает точную копию нескольких используемых дисков. Это обеспечивает высокую надежность, но объем хранения равен одному диску. 

Формируем на двух дисках массив RAID 1 

/dev/sdb

и

/dev/sdc

:

sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc

Проверить процесс выполняемой синхронизации можно через:

cat /proc/mdstat

RAID 5 (четность + производительность)
 

Для создания массива такого уровня понадобится не менее трех дисков, однако это обеспечит стабильность и высокую производительность работы. В случае поломки одного из дисков, информация не исчезнет и останется доступной для использования.

Формируем трехдисковый RAID 5 

/dev/sdb

,

 /dev/sdc 

и

/dev/sdd

:

sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd

Теперь начнется процесс синхронизации массива, который также можно отслеживать.

 

Диагностика массива
 

В завершении создания важно удостовериться в его работоспособности. Для этого используйте:

cat /proc/mdstat

или

sudo mdadm --detail /dev/md0

Эти команды выведут данные такого содержания:

• Тип RAID-массива

• Количество активных дисков

• Статус синхронизации

• Возможные ошибки

Если состояние массива активное 

active

, переходим к следующему этапу.


 

Этап 3. Форматирование и монтирование

 

Формирование системы файлов
 

Сформированный массив на следующем этапе необходимо отформатировать:

sudo mkfs.ext4 /dev/md0

или для XFS-системы:

sudo mkfs.xfs /dev/md0

Монтирование массива
 

Для совершения данного действия формируем точку монтирования, после чего необходимо примонтировать массив:

sudo mkdir /mnt/raid

sudo mount /dev/md0 /mnt/raid

Проверьте успешность монтажа:

df -h

Автомонтаж массива через /etc/fstab
 

Запустите документ

/etc/fstab

:

sudo nano /etc/fstab

Добавьте следующую строку:

/dev/md0 /mnt/raid ext4 defaults,nofail,auto 0 0

Сохранитесь и примонтируйтеснова:

sudo mount -a

Этап 4. Контроль массива RAID

 

Анализ состояния

Для проверки работоспособности массива выполните команду:

cat /proc/mdstat

или

sudo mdadm --detail /dev/md0

Восстановление из-за дисковой ошибки
 

Есть возможность замены диска в RAID 1 или RAID 5 в случае сбоя.

Анализ статуса массива:

sudo mdadm --detail /dev/md0

Исключение поврежденного диска:

sudo mdadm --remove /dev/md0 /dev/sdb

Подключение нового:

sudo mdadm --add /dev/md0 /dev/sdb

Завершив манипуляции, система самостоятельно начнет восстановление.

 

Заключение
 

На серверах Linux ключевым этапом к безопасному хранению информации (отдельную нишу в этом вопросе занимают критически важные системы - датабазы, веб-сервера, файлообменники корпоративного толку или облачные хранилища данных), является конфигурация RAID-массива. Он даст ряд преимуществ в виде улучшения работоспособности без сбоев, грамотно эксплуатирует дисковое пространство. Однако имеет ряд требований к тщательному и умному управлению и систематического мониторинга.
 

Базовые советы по работе с RAID-массивом:

1. Систематический мониторинг состояния

   • Применяйте команду

     cat /proc/mdstat

     и утилиту

     mdadm --detail /dev/mdX

     для отслеживания.

   • Настройте автоматические уведомления о сбоях, к примеру, через

     mdadm --monitor

     .

2. Резервное копирование 

   • RAID не является заменой резервным копиям, а лишь снижает риск поломки дисков. Используйте системы резервного копирования, например,

     rsync

     или

     BorgBackup

      для защиты важной информации.

3. Устранение поломок

   • При неисправности диска находящегося в RAID-массиве необходимо как можно быстрее провести замену с помощью команды

     mdadm --add /dev/mdX /dev/sdY

     .

   • Обязательно контролируйте этот процесс чтобы избежать риска потери данных из-за деградации в отдельных конфигурациях RAID (например, RAID 5).

4. Оптимизация работы

   • Чтобы повысить работоспособность следует использовать SSD-диски или гибридные массивы, такие как RAID 10.

   • Подбирайте оптимальный размер stripe и параметры кэша опираясь на тип нагрузки.

5. Автосборка массива при старте системы

   • Обеспечьте автомонтаж при загрузке системы, правильно прописав его в

     /etc/mdadm/mdadm.conf и /etc/fstab

     .
      

Умелая настройка, систематическое наблюдение за работой RAID и бэкап данных дадут вам повышенное качество хранения данных и поддерживает работу сервера в стабильном состоянии. Однако необходимо осознавать имеющиеся ограничения и с толком управлять системой.