17.4. RAID

17.4.1. Программный RAID

17.4.1.1. Конфигурация драйвера объединённого диска (CCD)

Оригинальный текст предоставил Christopher Shumway. Изменения внёс Jim Brown.

При выборе решения для организации хранилища самыми важными характеристиками являются скорость, надежность и стоимость. Редко все эти характеристики наличествуют одновременно; обычно быстрое и надёжное устройство хранения стоит дорого, а при уменьшении стоимости в жертву приносятся скорость работы или надёжность.

При проектировании описываемой далее системы в качестве самого важного фактора была выбрана её стоимость, затем быстродействие и надёжность. Скорость передачи данных для этой системы ограничивалась только пропускной способностью сети. И, хотя надёжность очень важна, CCD-диск, описываемый ниже, обслуживал работу с данными, полные копии которых уже хранились на дисках CD-R, так они могли быть с лёгкостью обновлены.

При выборе решения для массового хранения данных первым шагом является определение ваших требований к нему. Если в ваших требованиях главными являются скорость или надёжность, а не стоимость, то ваш выбор будет отличаться от описываемой в этом разделе системы.

17.4.1.1.1. Установка оборудования

Кроме системного IDE-диска, основу описываемого далее CCD-диска общим объёмом примерно в 90 Гбайт составили три IDE-диска Western Digital 30GB, 5400 RPM. В идеальном случае каждый диск IDE имеет собственный контроллер и кабель, но для минимизации стоимости дополнительные контроллеры IDE не использовались. Вместо этого диски были настроены при помощи переключателей так, что на каждом IDE-контроллере находилось по одному ведущему и одному ведомому диску.

До перезагрузки BIOS системы была настроена на автоматическое распознавание подключенных дисков. Более важно то, что при перезагрузке их распознала FreeBSD:

ad0: 19574MB <WDC WD205BA> [39770/16/63] at ata0-master UDMA33
ad1: 29333MB <WDC WD307AA> [59598/16/63] at ata0-slave UDMA33
ad2: 29333MB <WDC WD307AA> [59598/16/63] at ata1-master UDMA33
ad3: 29333MB <WDC WD307AA> [59598/16/63] at ata1-slave UDMA33

Замечание: Если FreeBSD не распознала все диски, проверьте корректность положения переключателей на них. На большинстве IDE-дисков имеется также переключатель ''Cable Select''. Он не имеет отношения к выбору ведущего и ведомого устройств. Для получения помощи по правильному положению переключателей обратитесь к документации по устройствам.

Затем определите, как сделать их частью файловой системы. Изучите справку по vinum(8) (Гл. 19) и ccd(4). В нашем конкретном случае была выбрана технология ccd(4).

17.4.1.1.2. Настройка CCD

Драйвер ccd(4) позволяет вам взять несколько идентичных дисков и объединить их в одну логическую файловую систему. Для использования ccd(4) нужно ядро со встроенной поддержкой ccd(4). Добавьте такую строку в файл конфигурации ядра, перестройте и установите новое ядро:

device ccd

Поддержка ccd(4) также может быть обеспечена загрузкой подгружаемого модуля ядра.

Для настройки ccd(4) сначала вам нужно воспользоваться утилитой bsdlabel(8) для разметки дисков:

bsdlabel -r -w ad1 auto
bsdlabel -r -w ad2 auto
bsdlabel -r -w ad3 auto

При этом создаются метки для ad1c, ad2c и ad3c, которые занимают диск полностью.

Следующим шагом является изменение типа метки диска. Для редактирования дисков можно использовать утилиту bsdlabel(8):

bsdlabel -e ad1
bsdlabel -e ad2
bsdlabel -e ad3

При этом в редакторе, задаваемом переменной окружения EDITOR (обычно это vi(1)), открывается текущая метка каждого диска.

Не модифицированная метка диска будет выглядеть примерно следующим образом:

8 partitions:
#  size offset fstype [fsize bsize bps/cpg]
 c: 60074784  0 unused  0  0  0 # (Cyl. 0 - 59597)

Добавьте новый раздел e для использования драйвером ccd(4). Как правило, он может быть скопирован с раздела c, но поле fstype должно иметь значение 4.2BSD. Теперь метка диска должна выглядеть примерно так:

8 partitions:
#  size offset fstype [fsize bsize bps/cpg]
 c: 60074784  0 unused  0  0  0 # (Cyl. 0 - 59597)
 e: 60074784  0 4.2BSD  0  0  0 # (Cyl. 0 - 59597)

17.4.1.1.3. Построение файловой системы

Теперь, когда все диски размечены, вы должны построить ccd(4). Для этого используйте утилиту ccdconfig(8) с параметрами, подобными следующим:

ccdconfig ccd0(1) 32(2) 0(3) /dev/ad1e(4) /dev/ad2e /dev/ad3e

Использование и значение каждого параметра описывается ниже:

(1)
Первым аргументом является конфигурируемое устройство, в нашем случае /dev/ccd0c. Часть /dev/ является необязательной.
(2)
Чередование для файловой системы. Оно определяет размер единицы блока данных в количестве дисковых блоков, каждый из которых обычно имеет объём в 512 байт. Таким образом, при чередовании в 32 это будет составлять 16384 байт.
(3)
Опции для ccdconfig(8). Если вы хотите включить зеркалирование диска, то можете задать это здесь. В нашей конфигурации зеркалирование для ccd(4) не предусмотрено, поэтому здесь задан 0 (ноль).
(4)
Последним параметром для ccdconfig(8) является список устройств для объединения в массив. Для каждого устройства нужно задавать полное имя.

После запуска ccdconfig(8) устройство ccd(4) будет отконфигурировано. Может будет построить файловую систему. Обратитесь к справке по команде newfs(8) для выяснения требуемых параметров, или просто запустите:

newfs /dev/ccd0c

17.4.1.1.4. Автоматическое выполнение

Вообще говоря, вам потребуется монтировать ccd(4) при каждой перезагрузке. Для этого сначала вы должны отконфигурировать это устройство. Запишите вашу текущую конфигурацию в файл /etc/ccd.conf при помощи такой команды:

ccdconfig -g > /etc/ccd.conf

При перезагрузке скрипт /etc/rc запускает команду ccdconfig -C, если существует файл /etc/ccd.conf. При этом ccd(4) автоматически конфигурируется так, чтобы он мог быть смонтирован.

Замечание: Если при загрузке вы входите в однопользовательский режим, то перед тем, как выполнять монтирование ccd(4) по команде mount(8), вам нужно для конфигурации массива запустить следующую команду:

ccdconfig -C

Для автоматического монтирования ccd(4) поместите запись о ccd(4) в файл /etc/fstab, чтобы он мог быть смонтирован во время загрузки системы:

/dev/ccd0c    /media  ufs  rw  2  2

17.4.1.2. Менеджер томов Vinum

Менеджер томов Vinum является драйвером блочного устройства, который реализует виртуальные диски. Он отделяет дисковое оборудование от интерфейса блочного устройства и работает с данными таким образом, что в результате повышается гибкость, производительность и надёжность по сравнению с традиционным взглядом на дисковое хранилище как на кусок дискового пространства. vinum(8) реализует модели RAID-0, RAID-1 и RAID-5, как по отдельности, так и в комбинациях.

Обратитесь к Гл. 19 для получения более полной информации о vinum(8).

17.4.2. Аппаратный RAID

FreeBSD поддерживает также целый ряд аппаратных контроллеров RAID. Эти устройства самостоятельно управляют RAID-подсистемой, без необходимости иметь специфичное для FreeBSD программное обеспечения управления массивом.

При помощи встроенной в адаптер BIOS, он сам управляет большинством дисковых операций. Далее следует краткое описание установки при помощи контроллера Promise IDE RAID. После установки адаптера и запуска системы, выдаётся запрос на ввод. Следуйте указаниям для входа в настройку адаптера. Отсюда вы можете объединить все подключенные диски. После этого во FreeBSD диск(и) будут выглядеть как один диск. Аналогично могут быть настроены и другие уровни RAID.

17.4.3. Перестроение массивов ATA RAID1

FreeBSD позволяет вам выполнять горячую замену вышедшего из строя диска. При этом требуется, чтобы вы заметили это до перезагрузки.

Вероятно, в файле /var/log/messages или в выдаче команды dmesg(8) вы увидите примерно следующее:

ad6 on monster1 suffered a hard error.
ad6: READ command timeout tag=0 serv=0 - resetting
ad6: trying fallback to PIO mode
ata3: resetting devices .. done
ad6: hard error reading fsbn 1116119 of 0-7 (ad6 bn 1116119; cn 1107 tn 4 sn 11)\
status=59 error=40
ar0: WARNING - mirror lost

При помощи atacontrol(8) получите дополнительную информацию:

# atacontrol list
ATA channel 0:
  Master:  no device present
  Slave:  acd0 <HL-DT-ST CD-ROM GCR-8520B/1.00> ATA/ATAPI rev 0

ATA channel 1:
  Master:  no device present
  Slave:  no device present

ATA channel 2:
  Master:  ad4 <MAXTOR 6L080J4/A93.0500> ATA/ATAPI rev 5
  Slave:  no device present

ATA channel 3:
  Master:  ad6 <MAXTOR 6L080J4/A93.0500> ATA/ATAPI rev 5
  Slave:  no device present

# atacontrol status ar0
ar0: ATA RAID1 subdisks: ad4 ad6 status: DEGRADED
  1. Сначала вам нужно отключить канал контроллера ATA, содержащий отказавший диск, чтобы его можно было без последствий извлечь:

    # atacontrol detach ata3
    
  2. Замените диск.

  3. Повторно подключите канал дискового контроллера:

    # atacontrol attach ata3
    Master: ad6 <MAXTOR 6L080J4/A93.0500> ATA/ATAPI rev 5
    Slave: no device present
    
  4. Добавьте новый диск к массиву в качестве резервного:

    # atacontrol addspare ar0 ad6
    
  5. Перестройте массив:

    # atacontrol rebuild ar0
    
  6. Проверить состояние дел можно при помощи следующей команды:

    # dmesg | tail -10
    [выдача удалена]
    ad6: removed from configuration
    ad6: deleted from ar0 disk1
    ad6: inserted into ar0 disk1 as spare
    
    # atacontrol status ar0
    ar0: ATA RAID1 subdisks: ad4 ad6 status: REBUILDING 0% completed
    
  7. Дождитесь завершения этой операции.

Этот, и другие документы, могут быть скачаны с ftp://ftp.FreeBSD.org/pub/FreeBSD/doc/.

По вопросам, связанным с FreeBSD, прочитайте документацию прежде чем писать в <questions@FreeBSD.org>.
По вопросам, связанным с этой документацией, пишите <doc@FreeBSD.org>.
По вопросам, связанным с русским переводом документации, пишите в рассылку <frdp@FreeBSD.org.ua>.
Информация по подписке на эту рассылку находится на сайте проекта перевода.

Обновлено: 12.03.2015