【Linux】mdadmを用いたソフトウェアRAID構築

2022年6月15日2022年11月17日

RAIDは複数台のHDDまたはSSDを一つのディスクとして，取り扱う技術です．

RAIDの目的は，「ディスクアクセスの高速化」または「データ信頼性の向上」，もしくはその両方です．

本記事では，HDD２台のRAID1を構築する手順を示します．

デバイスはそれぞれ/dev/sdaと/dev/sdbです．

本気で学ぶ Linux実践入門　サーバ運用のための業務レベル管理術

Amazon

楽天市場

Yahooショッピング

ポチップ

デバイスの準備

まずは，RAID用のパーティションを作成します

ディスクを削除し，新しいパーティションを作成

今回使用するHDDは16TBです．容量が2TB以上のため，partedを使用して，新たなパーティションを作成します．

まずは，１台目のHDD（/dev/sda）のGPTパーティションを作成します．

手順は下記の通りです．

mklabel gptでGPT化
mkpart ext4 0% 100%でディスク全体をext4でフォーマット
set 1 raid onでRAIDフラグを設定


parted /dev/sda
GNU Parted 3.4
Using /dev/sda
Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.
(parted) mklabel gpt
Warning: The existing disk label on /dev/sda will be destroyed and all data on this disk will be lost. Do you want to continue?
Yes/No? y
(parted) mkpart ext4 0% 100%
(parted) p
Model: ATA TOSHIBA MG08ACA1 (scsi)
Disk /dev/sda: 16.0TB
Sector size (logical/physical): 512B/4096B
Partition Table: gpt
Disk Flags:

Number  Start   End     Size    File system  Name  Flags
 1      1049kB  16.0TB  16.0TB               ext4

(parted) set 1 raid on
(parted) p
Model: ATA TOSHIBA MG08ACA1 (scsi)
Disk /dev/sda: 16.0TB
Sector size (logical/physical): 512B/4096B
Partition Table: gpt
Disk Flags:

Number  Start   End     Size    File system  Name  Flags
 1      1049kB  16.0TB  16.0TB               ext4  raid

(parted) quit

/dev/sdbも同様に行います．

この段階で，/dev/sda1および/dev/sdb2のパーティションが作成されています．

RAID構築

ここからソフトウェアRAIDを構築します

ここで紹介するRAIDレベルはRAID1ですが，RAID0などの他のRAIDレベルでも同様の手順で構築できます．

ソフトウェアRAIDの構築とその管理を行うソフトウェアである “mdadm” を用います．

mdadmのインストール

まずmdadmのインストールを行います．

インストール方法はOSに応じて下記のとおりです．

・Ubuntu/Debian系


apt install mdadm

・CentOS/RHEL系


yum install mdadm

RAIDの構築

下記コマンドで，RAIDを構築します．


mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sda1 /dev/sdb1
mdadm: Note: this array has metadata at the start and
    may not be suitable as a boot device.  If you plan to
    store '/boot' on this device please ensure that
    your boot-loader understands md/v1.x metadata, or use
    --metadata=0.90
Continue creating array? y
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.

--level= で，RAIDレベルを指定します．

RAIDの状態を確認

cat /proc/mdstatでRAIDの状態を確認できます．


cat /proc/mdstat
Personalities : [raid1] [linear] [multipath] [raid0] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10]
md0 : active (auto-read-only) raid1 sdb1[1] sda1[0]
      15625745408 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
        resync=PENDING
      bitmap: 114/117 pages [456KB], 65536KB chunk
unused devices: <none>

また，さらに詳細な情報を確認するにはmdadm --datail <device>で確認できます．


mdadm --detail /dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : ---------------------
        Raid Level : raid1
        Array Size : 15625745408 (14901.87 GiB 16000.76 GB)
     Used Dev Size : 15625745408 (14901.87 GiB 16000.76 GB)
      Raid Devices : 2
     Total Devices : 2
       Persistence : Superblock is persistent

     Intent Bitmap : Internal

       Update Time : ---------------------
             State : clean, resyncing (PENDING)
    Active Devices : 2
   Working Devices : 2
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 0

Consistency Policy : bitmap

              Name : localhost:0  (local to host localhost)
              UUID : ********:********:********:********6
            Events : 131

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8        1        0      active sync   /dev/sda1
       1       8       17        1      active sync   /dev/sdb1

フォーマット

次に，ディスクを使用可能にするためにフォーマットを行います．（下記コマンドでは，ext4でフォーマット）


mkfs -t ext4 /dev/md0
mke2fs 1.46.2 (28-Feb-2021)
Creating filesystem with 3906436352 4k blocks and 488304640 inodes
Filesystem UUID: ********-********-********-********
Superblock backups stored on blocks:
        32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208,
        4096000, 7962624, 11239424, 20480000, 23887872, 71663616, 78675968,
        102400000, 214990848, 512000000, 550731776, 644972544, 1934917632,
        2560000000, 3855122432

Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (262144 blocks):
done
Writing superblocks and filesystem accounting information:
done

現段階でデバイスを確認すると，md0が作成されており，ブロックタイプがraid1を表示されます．


lsblk
NAME                      MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT
sda                         8:0    0  14.6T  0 disk
└─sda1                      8:1    0  14.6T  0 part
  └─md0                     9:0    0  14.6T  0 raid1
sdb                         8:16   0  14.6T  0 disk
└─sdb1                      8:17   0  14.6T  0 part
  └─md0                     9:0    0  14.6T  0 raid1

マウント

作成したRAIDディスクをマウントし，使用可能な状態にします．

今回は/mnt/raid1をマウント先とします．


mkdir -p /mnt/raid1
mount -t ext4 /dev/md0 /mnt/raid1

下記のようにMounted onにマウント先が表示されれば正常に動作しています．


df -h
Filesystem                     Size  Used Avail Use% Mounted on
...
/dev/md0                        15T   28K   14T   1% /mnt/raid1

再起動時に自動でマウント

再起動を行うとマウント設定がリセットされます．

再度手動で設定を行うのは面倒なため，再起動時に自動でマウントする設定を行います．

/etc/fstabの末尾に下記のように設定を記述します．

/etc/fstab


...
/dev/md0 /mnt/raid1 ext4 defaults 0 0

再起動時の注意点

ここ重要

再起動時に/dev/md0が/dev/md127に勝手に変更されます．

デバイス名が変更されるとマウントに失敗するため，デバイス名の変更を防ぐ必要があります．

現在のRAID設定をmdadmの設定ファイル（/etc/mdadm/mdadm.conf）に記述します．


mdadm --detail --scan /dev/md0 >> /etc/mdadm/mdadm.conf

上記コマンドでは，mdadm --detail --scan <device>でデバイスの詳細設定を出力し，そのまま設定ファイルに追記しています．

mdadm --detail --scan <device>では，下記のような情報が出力されます．


mdadm --detail --scan /dev/md0
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 name=localhost:0 UUID=********:********:********:********

下記コマンドで，記述した設定を反映します．


update-initramfs -u

RAID設定を解除する方法

RAID構築後にRAID設定を削除したい場合，下記コマンドです．


mdadm --misc --stop /dev/md0
mdadm --misc --zero-superblock /dev/sda1
mdadm --misc --zero-superblock /dev/sdb1

>> スーパーユーザーなら知っておくべきLinuxシステムの仕組み

スーパーユーザーなら知っておくべきLinuxシステムの仕組み

Amazon

楽天市場

Yahooショッピング

ポチップ

リビルド

念のため，HDDが破損した際のリビルドの練習をしておきましょう

HDDが破損した場合，新しいHDDに変更してRAIDを再構築する必要があります．

ここでは，HDDを強制的に引き抜き破損した状態を再現しました．

一つ目のディスクのステータスがremovedと表示されていることが確認できます．


mdadm --detail /dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : ---------------------
        Raid Level : raid1
        Array Size : 15625745408 (14901.87 GiB 16000.76 GB)
     Used Dev Size : 15625745408 (14901.87 GiB 16000.76 GB)
      Raid Devices : 2
     Total Devices : 1
       Persistence : Superblock is persistent

     Intent Bitmap : Internal

       Update Time : ---------------------
             State : clean, degraded
    Active Devices : 1
   Working Devices : 1
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 0

Consistency Policy : bitmap

              Name : localhost:0  (local to host localhost)
              UUID : ********:********:********:********
            Events : 4594

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       -       0        0        0      removed
       1       8       17        1      active sync   /dev/sdb1

新しいデバイスを追加します．


mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/sda1
mdadm: re-added /dev/sda1

デバイスを追加すると，spare rebuildingと表示され，自動的にリビルドされます．


mdadm --detail /dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : ---------------------
        Raid Level : raid1
        Array Size : 15625745408 (14901.87 GiB 16000.76 GB)
     Used Dev Size : 15625745408 (14901.87 GiB 16000.76 GB)
      Raid Devices : 2
     Total Devices : 2
       Persistence : Superblock is persistent

     Intent Bitmap : Internal

       Update Time : ---------------------
             State : clean, degraded, recovering
    Active Devices : 1
   Working Devices : 2
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 1

Consistency Policy : bitmap

    Rebuild Status : 0% complete

              Name : localhost:0  (local to host localhost)
              UUID : ********:********:********:********
            Events : 4597

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8        1        0      spare rebuilding   /dev/sda1
       1       8       17        1      active sync   /dev/sdb1

進捗率は下記のように表示されるので，100%になるまで待ちます．


...
    Rebuild Status : 11% complete
...

16TBもあるので，１日弱かかりました．

終了すると，statusがactiveと表示されます．


mdadm --detail /dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : ---------------------
        Raid Level : raid1
        Array Size : 15625745408 (14901.87 GiB 16000.76 GB)
     Used Dev Size : 15625745408 (14901.87 GiB 16000.76 GB)
      Raid Devices : 2
     Total Devices : 2
       Persistence : Superblock is persistent

     Intent Bitmap : Internal

       Update Time : ---------------------
             State : clean
    Active Devices : 2
   Working Devices : 2
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 0

Consistency Policy : bitmap

              Name : localhost:0  (local to host localhost)
              UUID : ********:********:********:********
            Events : 20189

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8        1        0      active sync   /dev/sda1
       1       8       17        1      active sync   /dev/sdb1