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Praxis | Software-RAIDs unter Linux
vorsehen müssen. Damit Sie nach
einem Ausfall im Zweifel von
jeder noch vorhandenen Festplatte
starten können, empfiehlt
es sich, auf jeder für das RAID-5
vorgesehenen Festplatte auch
eine Boot-Partition einzurichten
und diese zu einem RAID-1 zu
verbinden.
Der Schlüssel bei der Migration
liegt darin, zunächst die zwei
neuen Festplatten einzubauen
und dort die nötigen Boot- und
Datenpartitionen anzulegen. Anschließend
bilden Sie ein unvollständiges
RAID-1 und RAID-5, in
dem jeweils zwei der drei RAID-
Partitionen aktiv sind und die
letzte Partition fehlt:
mdadm --create /dev/md0 --level=1 —
--raid-devices=3 /dev/sdb1 /dev/sdc1 —
missing
mdadm --create /dev/md1 --level=5 —
--raid-devices=3 /dev/sdb2 /dev/sdc2 —
missing
Hier fehlen die Partitionen der
ersten Festplatte, die ja noch mit
dem installierten System belegt
ist. Anschließend formatieren Sie
beide RAID-Systeme, binden sie
ein und kopieren die Daten der
ersten Festplatte auf die beiden
RAID-Partitionen. Nun, wo die
Daten der ersten Festplatte auf
die RAID-Partitionen übertragen
wurden, können Sie im Rettungssystem
die erste Festplatte
neu aufteilen und fügen die
noch fehlenden Partitionen den
RAIDs hinzu:
mdadm /dev/md0 --add /dev/sda1
mdadm /dev/md1 --add /dev/sda2
In diesem Zustand ist das System
jedoch nicht bootfähig, da noch
die in c’t 1/09 beschriebene Einrichtung
von Grub auf dem RAID-
1 der Boot-Partitionen fehlt.
Die Vorgehensweise, um den
RAID-Verbund wieder aufzulösen
und zu einzelnen Festplatten zurückzukehren,
ist bei den RAID-
Leveln 1 und 5 identisch: Zunächst
wird die Partition der Festplatte,
die später allein die Daten
aufnehmen soll, aus dem laufenden
RAID-Verbund herausgelöst
und ihr Superblock gelöscht, hier
am Beispiel eines RAID-1:
mdadm /dev/md0 --fail /dev/sda1
mdadm /dev/md0 --remove /dev/sda1
mdadm --zero-superblock /dev/sda1
Das gleiche wird mit der RAID-5-
Partition /dev/sda2 und dem
Software-RAID /dev/md1 wiederholt.
Nun kann die Festplatte
/dev/sda nach Belieben neu partitioniert
und formatiert werden.
Beim Vergrößern des RAID muss man nach jedem Festplattentausch
warten, bis die Synchronisation abgeschlossen ist.
Anschließend kopieren Sie sämtliche
Dateien vom noch laufenden
RAID /dev/md1 sowie den Inhalt
des Boot-Verzeichnisses von
/dev/md0 auf die frisch formatierte
Partition der ersten Festplatte.
Das funktioniert natürlich nur,
wenn auf der ersten Festplatte
genügend Platz zur Verfügung
steht, um die Daten des RAID aufzunehmen.
Im letzten Schritt
lösen Sie die Einbindung der unvollständigen
RAIDs, schalten sie
ab und löschen die Superblocks:
umount /dev/md0 /dev/md1
mdadm --stop /dev/md0 /dev/md1
mdadm --zero-superblock /dev/sdb1 —
/dev/sdb2 /dev/sdc1 /dev/sdc2
Damit sind beide RAID-Systeme
aufgelöst. Nun müssen Sie sich
noch um die Neuinstallation des
Bootloaders kümmern, da Ihr
System sonst nicht mehr startet,
und auch die Dateisystemtabelle
/etc/fstab anpassen, sofern Sie
nicht die gleichen Dateisystem-
Label verwenden wie zuvor.
RAID-Vergrößerung
Bei den heute zu verarbeitenden
Datenmengen ist auch ein RAID-
System aus mehreren Platten
schnell an seiner Kapazitätsgrenze.
Bei einem RAID-5 oder RAID-6
ist dies kein großes Problem,
denn Sie können das RAID jederzeit
um eine weitere RAID-Partition
auf einer neuen Festplatte
vergrößern, die die gleiche Größe
hat wie die bisherigen RAID-Partitionen.
Dazu partitionieren Sie
die neue Festplatte genauso wie
die bisher genutzten und fügen
die RAID-5-Partition zunächst als
Hot-Spare-Partition dem RAID
hinzu. Anschließend vergrößern
Sie die Zahl der RAID-Partitionen
um eins, womit die Hot-Spare-
Partition ins RAID integriert wird:
mdadm /dev/md1 --add /dev/sdd2
mdadm /dev/md1 --grow --raid-devices=4
Da die Daten eines RAID-5 nicht
linear gespeichert, sondern über
mehrere Festplatten verteilt und
mit Prüfsummen versehen werden,
muss der RAID-Treiber
sämtliche Daten neu ordnen.
Dieser Vorgang lastet den Rechner
stark aus und führt auch zu
merklichen Einbußen bei den
Datentransferraten zum RAID,
weshalb man in diesem Zeitraum
keine besonders festplattenintensiven
Operationen vornehmen
oder ein entsprechend
überlastetes System einkalkulieren
sollte.
Eine andere Möglichkeit, Platz
zu gewinnen, ist, die vorhandenen
Festplatten im Betrieb durch
größere zu ersetzen. Das nachfolgende
Beispiel beschreibt die
Vergrößerung des RAID-5-Verbunds
/dev/md1 bestehend aus
drei Partitionen auf drei verschiedenen
Festplatten:
Da bei einem RAID-5-System
eine Festplatte redundant ist,
können Sie immer eine der Festplatten
durch eine neue ersetzen.
Um eine alte Festplatte herausnehmen
zu können, müssen
Sie zunächst sämtliche dort gespeicherten
RAID-Partitionen als
fehlerhaft markieren und dann
aus dem Verbund entfernen.
Hier ein Beispiel:
mdadm /dev/md1 --fail /dev/sdc2
mdadm /dev/md1 --remove /dev/sdc2
mdadm --zero-superblock /dev/sdc2
Nun ist es an der Zeit, das Laufwerk
physisch zu wechseln. Optimal
ist dazu natürlich ein
SATA-Wechselgehäuse, falls es
sich noch um PATA-Festplatten
handelt, kommt man nicht
drum herum, den Rechner für
jede auszutauschende Festplatte
herunterzufahren und neu zu
starten.
Ist die neue Festplatte eingesetzt,
wird sie zunächst nach dem
gleichen Schema wie die anderen
Platten des RAID partitioniert. Die
Größe der obligatorischen Boot-
Partition kann dabei gleich bleiben.
Anschließend werden die
Boot- und die Datenpartition,
wobei letztere größer ist als die
bisherigen Datenpartitionen, ins
RAID eingebunden:
mdadm /dev/md0 --add /dev/sdc1
mdadm /dev/md1 --add /dev/sdc2
Damit beginnt die Synchronisation
der neuen Festplatte. Allerdings
bestimmt stets die kleinste
Partition die maximal verfügbare
Kapazität, weshalb Sie noch
nichts von der größeren Datenpartition
bemerken. Überwachen
Sie per mdadm --detail /dev/md1
die Synchronisation. Erst wenn
sie abgeschlossen ist, wiederholen
Sie die Schritte für die beiden
noch verbleibenden Festplatten.
Danach installieren Sie den Bootloader
erneut, damit Ihr System
später wieder startet.
Haben sie alle drei Festplatten
durch neue Laufwerke ersetzt,
können Sie die Größe des RAID
verändern:
mdadm /dev/md1 --grow --size=max
Nun verwendet das RAID-5-System
die gesamte Kapazität der
neuen Festplatten. Im letzten
Schritt überprüfen Sie das Dateisystem
des RAID noch einmal
auf Fehler und vergrößern es
ebenfalls auf die maximal mögliche
Größe:
e2fsck -f /dev/md1
resize2fs -p /dev/md1
Ein RAID-System bietet also nicht
nur Schutz vor dem Ausfall einer
Festplatte, sondern erlaubt es
Ihnen bei geeigneter Hardware
sogar, jederzeit mehr Speicherplatz
nachzurüsten, ohne das
Linux-System auch nur einmal
herunterfahren zu müssen. (mid)
Literatur
[1]ˇMirko Dölle, Plattenbau, Software-RAIDs
unter Linux einrichten,
c’t 01/09, S. 188
[2]ˇThorsten Leemhuis, Geschickt
verpackt, Festplatten unter Linux
zu einem RAID verbinden, c’t
22/08, S. 184 c
170 c’t 2009, Heft 2
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