Tarkvaraline RAID Ubuntus

Sissejuhatus

On olemas kaks võimalust, kuidas läheneda RAID-le: Raudvara RAID ja Tarkvara RAID. Tarkvara raid on sisse ehitatud Linuxi kernelisse ja seega võib kasutaja mõelda kui kasulik võib olla osta harjumuspäraseid kontrollereid, mis omavad sisse ehitatud RAID võimalusi. Teised kasutajad leiavad, et mõtekam on osta harjumusest RAID süsteeme, mis on eelnevalt konfigureeritud. Võimalus kasutada tarkvara(kerneli-baasil) või raudvara(kontrolleri-baasil) RAID lahendusi võib osutuda keeruliseks.

Autor

Sergei Istomin
A22
sistomin@itcollege.ee

Tarkvara RAID

Tarkvara RAID tähendab, et üks massiiv on manageeritud kerneli poolt kui spetsiaalse raudvara RAID-ga. Kernel organiseerib kõik andmed paljudel ketastel kui samal ajal jookseb ainult üks virtuaalne seade rakenduste jaoks. Tarkvara RAID implementeerib erinevaid RAID tasemeid kerneli ketta (blokk seadme) koodil. Tarkvara RAID töötab odavamate IDE ketastel samamoodi nagu SCSI ketaste peal. Tänapäeva kiired protsessorid lubavad oma jõudlusel ületada Raudvara RAID-i.

MD draiver Linuxi Kernelis on näide ühest RAID lahendusest, mis ei sõltu raudvarast. Tarkvara baasil massiivi jõudlus sõltub serveri protsessori jõudlusest ja laadimisest.

Peamised punktid, mida pakub tarkvara RAID:
1. Keeremi taasehitatav protsess
2. Massiivide teiseldavus Linuxi masinate vahel ilma rekonstrueerimiseta
3. Tagaplaani massiivi rekonstruktsioon kasutades süsteemi jõude ressursse
4. Hot swapping ketta toetus
5. Automaatne CPU avastamine, et oleks eelistus teatud protsessori optimeerimisest

Tarkvara RAIDI installeerimine kasutades GUI

Tarkvara RAID võibolla konfigureeritud Red Hat Linuxi installeerimise ajal. Selles peatükis räägime, kuidas konfigureerida tarkvara RAID-i installeerimise ajal kasutades Disk Druid kasutajaliidest.
Kasutades versiooni: Red Hat Linx 9
Enne RAID kettaseadme loomist peab ennem looma RAID partitsioonid, kasutades järgmist samm-haaval juhendit:
1.Ketta partitsioneerimise häälestuse juures tuleb valida:Manually partition with Disk Druid.

2.Disk Druid ekraanil tuleks valida: New to create a new partition.

3.Edasi ei ole enam võimalik anda monteerimise punkti(Seda on võimalik teha siis, kui on loodud RAID seade).

4.Järgmisena tuleks valida software RAID failisüsteemi tüübiks

5.Allowable Drives alt tuleks valida kettad mille peale luuakse RAID.
Kui arvuti või kettaseadme administraatoril on mitu ketast, siis kõik need olemas olevaid kettaid võetakse arvesse süsteemi poolt ja need märgistatakse linnukesega ära.
Tuleks ära võtta linnukesed nendelt ketastelt, millel ei tule RAID massiivi.

6.Järgmisena tuleks sisestada ketta partitsioooni sobiv suurus.

7.Valige Fixed size, et luua spetsiifilse suurusega ketta partitsioon,valige Fill all space up to (MB) ja sisestage suurus MB-s, et anda ulatus partitsiooni suurusele või
Fill to maximum allowable size, et kõik vabal olev partitsiooni suurus täidetakse kõvakettal ära.
Kui administraator või kasutaja teevad rohkem kui ühe partitsiooni kasvavaks,siis nad jagavad vaba ruumi ketta peal.

8.Valige Force to be a primary partition, et partitsioon peaks olema primary partition.

9.Valige Check for bad blocks kui kasutaja soovib, et installeerimis programm kontrolliks vigaseid blokke kõvakettal enne formateerimist.

10.Vajutage OK, et naaseda pea menüüsse.

Korrake need sammud kõik uuesti läbi, et luua nii palju partitsioone kui vajalik.
Ketaste partitsioneerimisel on võimalus luua teisi ketta tüüpe peale RAIDI.

1.Valige RAID nupp Disk Druidi häälestus paneelil.

2.Järgmisena ilmub pilt, kus kasutaja loob omale RAID seadme.

3.Sisestage paigaldamise koht.

4.Valige faili süsteemi tüüp partitsiooni jaoks.

5.Valige seadme nimi nagu näiteks md0 RAID seadmetele.

6.Valige oma RAID tase. Valida võib RAID 0, RAID 1 ja RAID 5 hulgas.

NB!
RAID partitsiooni loomisel tuleks tähele panna "/boot" partitsioon. Selle partitsooni puhul on vaja valida RAID tase 1, 
ja see peab kasutama ühte kahest kettaseadmest(IDE esimeseks, SCSI teiseks). 
Kui kasutaja ei loo RAID partitsiooni "/boot" tüüpi, siis kasutaja loob "/" partitsiooni tüüpi. See on RAID tase 1 
ja kasutusel peab olema järgmised kaks esimest ketast(IDE esimene, SCSI teiseks)

7.Järgmised RAID partitsioonid, mida kasutaja lõi, ilmnevad RAID kasutajate loetelus. Valige milline partitsioon nendest
partitsioonidest peab olema kasutatud, et luua RAID seade.

8.Kui konfigureerida RAID 1 või RAID 5, siis tuleks täpsustada vabade partitsioonide arvu. Kui tarkvara RAIDI partitsioon peaks kukkuma, siis vaba partitsioonid võetakse automaatselt kasutusele asendus ketastena. Igale vabale partitsioonile tuleks luua lisa tarkvara RAIDI partitsioon. Eelmisel sammul, valige partitsioonid RAID seadmetele ja vabadele partitsioonidele.

9.Peale vajutades OK, RAID tase ilmub Drive Summary loetellu. Peale seda võib jätkata instaleerimis protsessiga.
Lisa küsimuste tekkimiseks tuleks vaadata Red Hat Linux instructions Guid.

10.RAIDI massiiv on loodud.

Tarkvara RAIDI installeerimine kasutades kernelit ja mdadm

Haldades md gruppe võib olla väga keeruline ja raske. See nõuab failide redigeerimist, kus igasugune vea tegemine võib tekitada RAID gruppide kadumist.
Kasutaja peab olema selle juures ettevaatlik.

Mdadm tööriist on laialdane ja omab erinevaid funktsioone:

   1.Assemble(Koostama): Koostab eelnevatelt loodud massiivi komponentidelt, aktiivsesse massiivi. 
   2.Build(Ehitama): Ehitada massiiv, mille igal seadmel superblokki. 
   3.Create(Looma): Luua uus RAID massiiv koos superblokiga igale seadmele.
   4.Monitor(Monitoorimine): On võimalus monitoorida ühte või mitut md seadet ja toimib erinevatel seadmetel.
   5.Grow(Kasvatama): Muudab suurust (kasvamise või kahanemise) või ümberkujundada md seadme. 
   See lubab lisada  seadmeid, nii nagu vaja läheb. 
   6.Incremental Assembly(Suurendamise blokk): Lisage üksik seade massiivile.
   7.Manage(Manageerimine): See funktsioon lubab manageerida spetsiifilisi RAID massiivi komponente
   nagu lisades uusi vabu seadmeid või eemaldades vigaseid seadmeid.  
   8.Misc(Mitmesugusus): See on funktsioon, mis sisaldab kõiki teisi funktsioone, mida läheb vaja. 
   9.Auto-detect(Automaatne leiduvus): Sellel funktsioonil on võimalus leida aktiivseid kerneleid.

Operatsioonisüsteem CentOS 5.3 kasutati järgmisel süsteemil:

    1.Emaplaat: GigaByte MAA78GM-US2H 
    2.Protsessor: AMD Phenom II X4 920 
    3.Mälu: 8GB 
    4.Kernel: Linux 2.6.30 
    5.Opsüsteem ja üles laadimise ketas on IBM DTLA-307020 (20GB ketas on Ulta ATA/100 peal)
    6./home on  Seagate ST1360827AS
    7.Testimiseks on kasutusel kaks ketast: Seagate ST3500641AS-RK koos 16 MB cachega. Seal on /dev/sdb ja /dev/sdb. 

    RAID-1 on loodud /dev/sdb ja /dev/sdc ketaste vahel!

ID ketaste paigaldamine

Et luua RAID-1 grupp on vaja alguses määrata ketaste ID, mis on üks RAID gruppide osa. Selle tüübi nimetus on "fd" (Linuxi automaatne tuvastamine) ja seda on vaja paigutada kõikidele partitsioonidele ja/või ketastele kasutades RAID gruppe. Kasutajal on võimalus kergelt kontrollida partitsiooni tüüpe:

Pilt on pärit:Partitsiooni tüübid

Loome RAID, mis kasutab mdadm

Tööriist mdadm lubab kergelt luua RAID grupi. Selles näiteks luuakse kahe kettaga RAID-1 grupp.
Pilt on pärit:mdadm tööriist

Valikud mida kuvatakse ekraanile on kergelt arusaadavad. Esimene valik on "-create" sellega saab luua RAID grupp. Peale "-verbose" valikut on md seade ja selle all mõeldakse /dev/md0. Peale seda on RAID tase ("-level") - selle all mõeldakse raid1. Lõpuks on RAID seadmed spetsifitseeritud kasutades "-raid-devices" valikut.
Ekraani peal on näha, kas kasutajal on failisüsteem ketta partitsiooni peal.

RAID töötab blokk tasemel. Seega on see RAID kontroller. Olgu see tarkvara RAID või Raudvara RAID, see töötab RAID grupi seadmete blokkidel.
See tähendab, et ta on failisüsteemist eraldatud. Järelikult kohe kui RAID1 grupp on loodud, siis on kettad sünkroniseeritud.
Esimese partitsiooni blokid on kopeeritud teise partitsiooni kettale.

Pilt on pärit:Aktiivsed RAID1

Pange tähele, et sünkroniseerimise protsess leiab aset "cat-misel" faili sisu on /proc/mdstat.

Pildid on pärit:Sünkroniseerimise protsess

Peale sünkroniseerimise lõpetamist, peaks pilt järgnevalt välja nägema:

Pildid on pärit:RAID sünkroniseerimise protsessi lõpp

Nii kaugele jõudes saab failisüsteem luua md seadmele

Pilt on pärit:failisüsteemi output

Järgmisena võib hakata paigaldama failisüsteem. Näiteks: Järgnev rida oli lisatud /etc/fstab:

Süsteem on paigaldatud kasutades "mount -a" (Eeldades, et paigaldatud asukoht eksisteerib).

Et olla kindel, et failisüsteem on paigaldatud, siis võib kontrollida failisüsteem üle:

RAID grupi monitoorimine

Siis kui RAID grupp on püsti ja failisüsteem on loodud, järgmine samm oleks monitoorida massiiv.
Seal on mõningaid juppe, mida monitoorida massiivis, lisaks tuleks arusaada massiivi detailidest.

Pilt on pärit:loodud failisüsteem

Väljundis on näha kui palju seadmeid on RAID massiivis, kui paljud seadmed on kukkunud, kui paljudel seadmetel on märgistatud kokkuhoiu ruumi jne.

1. Raid Level(RAID tase) - Meie olukorras on "raid1"In this case it is “raid1″
2. Array Size(Massiivi suurus) - RAID massiivi suurus, mis antud olukorras on 465.76GiB.
3. Raid Devices(RAID seadmed) - Antud seadmete arv RAID grupi ja pildi peal on see 2.
4. Total Devices(Kokku seadmeid) - Kokku arv seadmeid RAID massiivis, mis on antud olukorras 2.which in this case is 2
5. Active Devices(Aktiivsed seadmed) - Arv aktiivseid seadmeid, mis on pildi peal näha 2.
6. Working Devices(Töötavad seadmed) - Arv töötavaid seadmeid massiivis, mida on 2.
7. Failed Devices(Kukkunud seadmeid) - Arv kukkunud seadmeid, mis on meie puhul 0.
8. Spare Devices(Vabu seadmeid) - Arv vabu seadmeid, mida kasutab massiiv, mis on antud hetkel 0.

See käsk võib joosta perioodiliselt ja väljund parsitakse osa cron tööna või saadetakse e-mail süsteemi administraatorile.

Käsule mdadm on olemas valik "-mail [address]", mis lubab sul lisada emaili aadress, siis kui on toimumas midagi, siis saadetakse email siht aadressile. Järgmised käsud on vabalt valitavad:

   -program: Lubab lisada programm ja mida jooksutatakse, millal iganes on intsident leitud. 
   
   -syslog: See käsk lubab raporteerida kõik süsteemis olevad vead syslogi.

Lisaks võib informatsiooni saada faili väljundist /proc/mdstat

Liigume käsuga "cat" faili väljundisse /proc/mdstat.

Pilt on pärit:/proc/mdstat väljund

Väljund näitab aktiivseid seadmeid. RAID-1 ütleb, milline seade on primaarne seade. Vaadata tuleb kõige madalamat numbrit, mis on antud massiivi seadmetes antud.
Antud olukorras on sdb1 sellepärast, et ta on märgistatud "[0]". Järgmine rida allpool sisaldab numbri blokke, mis näitab iga seadme staatust.
Antud olukorras on andmete sektsioon näidatud "[UU]". Esimene "U" vasakul annab teada esimesest seadmest(sdc1) ja teine "U" parempool on seade (/dev/sdb1).
"U" tähendab, et seade on üleval ja töötab.
Vaadates /proc/mdstat, siis võib otsekohe öelda, kas seade on kukkunud, siis peaks kasutaja nägema sellist märki "_", "U" asemel.

Raudvara RAID

Raudvara baasil ehitatud süsteemid mangeerivad RAID-i alamsüsteeme iseseisvalt ilma hostita ja esitab hostile ainult üksikut ketast RAID massiivile.

Raudvara RAID seade on selline seade, mis ühendatakse SCSI kontrollerile ja esitatakse RAID massiive üksiku SCSI kettale. Väline RAID süsteem liigutab kõiki RAID tarkust töödeldes kontrollerisse, mis asub väljaspool ketta alamsüsteemi. Terve alamsüsteem on ühendatud hostile ja läbi normaalse SCSI kontrolleri ja esineb hostile üksiku kettana.

RAID-i kontrollerid toodetakse tüüpilises kaardi formaadis nagu SCSI kontrollerid operatsiooni süsteemidele aga tegelikuses käsitlevad kõigi ketaste suhtlemist iseendaga.
Sellistes olukordades tuleks paigaldada kettad RAID kontrolleritesse nagu paigaldaks SCSI kontrollerit aga, siis tuleks neid lisada RAID kontrolleri konfiguratsioonidesse ja operatsioonisüsteem ei teeks neile vahet.

Raudvara RAID tootjad

Mõned Raudvara RAID-i tootjad:

3ware
Hitachi Data Systems
Synetic Inc

Eestist saadavad RAID tehnoloogiad:

Asbis
Tigma

Terve hulk erinevaid tootjaid leiad sellelt lehelt RAID Stuff

Kasulikud lingid

Installing with Software RAID or LVM
RAID Approaches
Software RAID on Linux Kernel 2.4, Part 1
Software RAID on Linux Kernel 2.4, Part 2
Software RAID vs Hardware RAID
Which one is better Hardware RAID or Software RAID?
Benchmarking Hardware RAID vs Linux Kernel software RAID
Software RAID