Настройка программного RAID-массива в Linux

Статья
02/02/2017

Это обычный сценарий для использования программного RAID-массива на виртуальных машинах Linux в Azure, который позволяет представить множество дисков данных в виде одного RAID-устройства. Обычно это делается для повышения производительности и обеспечения возможности увеличения пропускной способности по сравнению с использованием только одного диска.

Присоединение дисков данных

Для настройки RAID-устройства требуется не менее двух пустых дисков данных. Основная причина создания устройства RAID — повышение производительности операций ввода-вывода дисков. В зависимости от потребностей ввода-вывода, можно подключить диски, которые хранятся в хранилище уровня "Стандартный" и допускают до 500 операций ввода-вывода в секунду на диск, или диски из хранилища уровня "Премиум", поддерживающие до 5000 операций ввода-вывода в секунду. В этой статье мы не останавливаемся подробно на том, как подготовить и подключить диски данных к виртуальной машине Linux. Подробные указания по подключению пустого диска данных к виртуальной машине Linux в Azure см. в разделе Добавление диска статьи Microsoft Azure.

Важно!

Не смешивайте диски разных размеров. Это приведет к тому, что производительность набора raidset будет ограничена производительностью самого медленного диска.

Установка служебной программы mdadm

Ubuntu

sudo apt-get update
sudo apt-get install mdadm

CentOS и Oracle Linux
```
sudo yum install mdadm
```
SLES и openSUSE
```
zypper install mdadm
```

Создание дисковых разделов

В этом примере мы создаем один дисковый раздел в /dev/sdc. Новый дисковый раздел будет назван /dev/sdc1.

Запустите fdisk, чтобы начать создание разделов:

sudo fdisk /dev/sdc
Device contains neither a valid DOS partition table, nor Sun, SGI or OSF disklabel
Building a new DOS disklabel with disk identifier 0xa34cb70c.
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
After that, of course, the previous content won't be recoverable.

WARNING: DOS-compatible mode is deprecated. It's strongly recommended to
                switch off the mode (command 'c') and change display units to
                sectors (command 'u').

Нажмите «n» в командной строке, чтобы создать новый ( new) раздел:
```
Command (m for help): n
```
Далее нажмите «p», чтобы создать основной ( primary) раздел:
```
Command action
        e   extended
        p   primary partition (1-4)
```
Нажмите «1», чтобы выбрать номер раздела 1.
```
Partition number (1-4): 1
```
Выберите начальную точку нового раздела или нажмите клавишу <enter> , чтобы принять значения по умолчанию и поместить раздел в начале свободного пространства на диске:
```
First cylinder (1-1305, default 1):
Using default value 1
```
Выберите размер раздела, например, введите «+10G», чтобы создать раздел размером 10 гигабайт. Или нажмите клавишу <enter> , чтобы создать один раздел, охватывающий весь диск:
```
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1-1305, default 1305): 
Using default value 1305
```
Далее измените идентификатор и тип ( type) раздела со значения по умолчанию «83» (Linux) на fd (автоматическое RAID-устройство Linux):
```
Command (m for help): t
Selected partition 1
Hex code (type L to list codes): fd
```
Наконец, запишите таблицу разделов на диск и выйдите из программы fdisk:
```
Command (m for help): w
The partition table has been altered!
```

Создание RAID-массива

В приведенном ниже примере "чередуются" (RAID уровня 0) три раздела, расположенные на трех отдельных дисках данных (sdc1, sdd1, sde1). После выполнения этой команды будет создано устройство RAID — /dev/md127 . Заметьте также, что если эти диски данных были ранее частью другого RAID-массива, который больше не существует, может потребоваться добавить параметр --force в команду mdadm.
```
sudo mdadm --create /dev/md127 --level 0 --raid-devices 3 \
    /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1
```
Создайте файловую систему на новом RAID-устройстве.

CentOS, Oracle Linux, SLES 12, openSUSE и Ubuntu
```
sudo mkfs -t ext4 /dev/md127
```
SLES 11
```
sudo mkfs -t ext3 /dev/md127
```
SLES 11 — включите boot.md и создайте mdadm.conf.
```
sudo -i chkconfig --add boot.md
sudo echo 'DEVICE /dev/sd*[0-9]' >> /etc/mdadm.conf
```
Примечание

После внесения этих изменений в системах SUSE может потребоваться перезагрузка. Этот шаг не является обязательным для SLES 12.

Добавление новой файловой системы в /etc/fstab

Важно!

Некорректное изменение файла /etc/fstab может привести к невозможности загрузить систему. Если у вас есть сомнения, см. инструкции по правильному изменению этого файла в документации дистрибутива. Также рекомендуется перед внесением изменений создать резервную копию файла /etc/fstab.

Создайте нужную точку монтирования для новой файловой системы, например:
```
sudo mkdir /data
```
При изменении файла /etc/fstab следует использовать UUID для ссылки на файловую систему, а не имя устройства. Чтобы определить UUID для новой файловой системы, используйте служебную программу blkid .
```
sudo /sbin/blkid
...........
/dev/md127: UUID="aaaaaaaa-bbbb-cccc-dddd-eeeeeeeeeeee" TYPE="ext4"
```
Откройте файл /etc/fstab в текстовом редакторе и добавьте запись для новой файловой системы, например:
```
UUID=aaaaaaaa-bbbb-cccc-dddd-eeeeeeeeeeee  /data  ext4  defaults  0  2
```
SLES 11:
```
/dev/disk/by-uuid/aaaaaaaa-bbbb-cccc-dddd-eeeeeeeeeeee  /data  ext3  defaults  0  2
```
Затем сохраните и закройте /etc/fstab.
Проверьте правильность записи в /etc/fstab:
```
sudo mount -a
```
Если в результате выполнения команды появляется сообщение об ошибке, проверьте синтаксис в файле /etc/fstab.

Теперь выполните команду mount для подключения файловой системы:
```
mount
.................
/dev/md127 on /data type ext4 (rw)
```
(Необязательно) Параметры загрузки в безопасном режиме

Конфигурация fstab

Многие дистрибутивы включают в себя параметры подключения nobootwait или nofail, которые можно добавить в файл /etc/fstab. Эти параметры в случае сбоя при монтировании конкретной файловой системы позволяют системе Linux продолжить загрузку, даже если ей не удается надлежащим образом смонтировать файловую систему RAID. Дополнительные сведения об этих параметрах см. в документации по вашему дистрибутиву.

Пример (Ubuntu):
```
UUID=aaaaaaaa-bbbb-cccc-dddd-eeeeeeeeeeee  /data  ext4  defaults,nobootwait  0  2
```
Параметры загрузки Linux

Помимо приведенных выше параметров, параметр ядраbootdegraded=trueпозволяет системе загружаться, даже если RAID-устройство воспринимается как поврежденное или с пониженной производительностью (например, если диск данных случайно удален с виртуальной машины). По умолчанию это может также привести к невозможности загрузки системы.

Сведения о том, как правильно изменять параметры ядра, см. в документации по вашему дистрибутиву. Например, во многих дистрибутивах (CentOS, Oracle Linux, SLES 11) эти параметры можно вручную добавить в файл /boot/grub/menu.lst. В Ubuntu этот параметр можно добавить в переменную GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT в файле /etc/default/grub.

Поддержка операций TRIM и UNMAP

Некоторые ядра Linux поддерживают операции TRIM и UNMAP для отмены неиспользуемых блоков на диске. Эти операции особенно удобно использовать в хранилище уровня "Стандартный", чтобы сообщать Azure о том, что удаленные страницы больше не действительны и могут быть удалены. Удаление страниц позволит сократить затраты, если вы создаете большие файлы, а затем удаляете их.

Примечание

RAID может не выполнять команды отклонения, если значения размера блока для массива меньше заданного значения по умолчанию (512 КБ). Причина в том, что степень детализации программы UNMAP на узле также составляет 512 КБ. Если вы изменили размер блока массива с помощью параметра mdadm --chunk=, то ядро может игнорировать запросы операций TRIM и UNMAP.

Существует два способа включить поддержку операций TRIM в виртуальной машине Linux. Как обычно, обратитесь к документации дистрибутива, чтобы выбрать рекомендуемый метод.

Используйте параметр подключения discard в /etc/fstab. Ниже приведен пример.
```
UUID=aaaaaaaa-bbbb-cccc-dddd-eeeeeeeeeeee  /data  ext4  defaults,discard  0  2
```
В некоторых случаях параметр discard может негативно влиять на производительность. Кроме того, вы можете вручную выполнить команду fstrim из командной строки или добавить ее в crontab для регулярного выполнения.

Ubuntu
```
# sudo apt-get install util-linux
# sudo fstrim /data
```
RHEL или CentOS
```
# sudo yum install util-linux
# sudo fstrim /data
```

Поделиться через