RAID logiciel avec mdadm

Pourquoi on voit ça

Un disque dur finit toujours par tomber en panne. Sur un serveur avec un seul disque, ce jour-là le service s’arrête et les données sont perdues.

Le RAID regroupe plusieurs disques en une grappe, vue par le système comme un seul disque. Selon le niveau choisi, la grappe continue de fonctionner quand un disque meurt : c’est de la haute disponibilité. Tu remplaces le disque, le serveur ne s’est jamais arrêté.

Sous Linux, le RAID logiciel est géré par le noyau et piloté avec la commande mdadm. « Un disque du RAID est tombé » est une panne classique : il faut savoir la lire et la réparer calmement.

Les niveaux de RAID

Trois techniques se combinent :

• l’agrégation par bandes (striping) : les données sont découpées et réparties sur les disques. Rapide, mais aucune copie ;
• le miroir : chaque donnée est écrite à l’identique sur plusieurs disques ;
• la parité : une information calculée qui permet de recalculer le contenu d’un disque perdu, comme on retrouve le nombre manquant d’une addition quand on connaît le total.

Dans le tableau, n est le nombre de disques et T la taille d’un disque.

Niveau	Principe	Disques minimum	Capacité utile	Pannes tolérées
RAID 0	bandes	2	n × T	aucune
RAID 1	miroir	2	T	n − 1 (1 avec 2 disques)
RAID 5	bandes + parité	3	(n − 1) × T	1
RAID 6	bandes + double parité	4	(n − 2) × T	2
RAID 10	bandes sur des miroirs	4	(n ÷ 2) × T	1 par miroir

Quelques repères :

• RAID 0 : toute la capacité, toute la vitesse, zéro sécurité. Un disque perdu, tout est perdu.
• RAID 1 : simple et sûr, mais tu paies deux disques pour la capacité d’un seul.
• RAID 5 : bon compromis. Avec 4 disques de 2 To : (4 − 1) × 2 = 6 To.
• RAID 6 : comme le 5, avec une seconde parité. Avec 4 disques de 2 To : 4 To.
• RAID 10 : des paires en miroir, mises bout à bout. Il supporte un disque perdu dans chaque paire. Si les deux disques d’une même paire tombent, tout est perdu : une seule panne est donc garantie.

Le RAID n’est pas une sauvegarde

Le RAID protège contre une seule chose : la panne matérielle d’un disque. Il ne protège pas contre :

• un rm -rf au mauvais endroit (la suppression est recopiée aussitôt sur tous les disques) ;
• un rançongiciel ou un fichier corrompu par une application ;
• un incendie, un vol, une surtension qui grille tous les disques d’un coup.

Le RAID garde le service en marche. La sauvegarde, rangée ailleurs, permet de revenir en arrière. Il faut les deux.

Créer une grappe

Exemple : un miroir avec deux disques vides.

mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc

• --create /dev/md0 : le nom du nouveau périphérique (md pour multiple devices) ;
• --level=1 : le niveau de RAID ;
• --raid-devices=2 : le nombre de disques actifs ;
• à la fin, la liste des disques.

Ensuite /dev/md0 s’utilise comme n’importe quel disque : tu peux y poser un système de fichiers (mkfs.ext4 /dev/md0) ou en faire un PV pour LVM.

Contexte, pas à apprendre. Sur Debian, pour que la grappe garde son nom au redémarrage, on l’enregistre avec mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm/mdadm.conf, puis on régénère l’initramfs avec update-initramfs -u.

Surveiller la grappe

/proc/mdstat, le coup d’œil

cat /proc/mdstat

Personalities : [raid1]
md0 : active raid1 sdc[1] sdb[0]
      20954112 blocks super 1.2 [2/2] [UU]

Les deux choses à lire sont à la fin de la deuxième ligne :

• [2/2] : 2 disques attendus, 2 disques actifs ;
• [UU] : une lettre par disque. U comme up : le disque est en service.

Quand un disque tombe :

md0 : active raid1 sdc[1](F) sdb[0]
      20954112 blocks super 1.2 [2/1] [U_]

• [2/1] : il n’en reste qu’un sur deux ;
• [U_] : le tiret bas marque le disque manquant ;
• (F) comme faulty : c’est sdc qui est en panne.

La grappe est dite dégradée : elle fonctionne encore, mais elle n’a plus de filet. Une panne de plus et les données sont perdues.

mdadm --detail, le rapport complet

mdadm --detail /dev/md0

        Raid Level : raid1
             State : clean, degraded
    Active Devices : 1
    Failed Devices : 1

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       16        0      active sync   /dev/sdb
       -       0        0        1      removed

       1       8       32        -      faulty   /dev/sdc

Tu y lis l’état global (State) et, en bas, l’état de chaque disque : active sync pour un disque sain, faulty pour un disque en panne.

Remplacer un disque en panne

Trois actions, toujours dans cet ordre, puis on attend.

mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdc
mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdc

1. --fail déclare le disque défaillant. Si le noyau l’a déjà marqué (F), cette étape est déjà faite. Elle sert quand le disque donne des signes de faiblesse mais tourne encore.
2. --remove sort le disque de la grappe. mdadm refuse de retirer un disque encore actif : d’où le --fail d’abord.

Tu remplaces alors le disque physique. Le nouveau s’appelle ici /dev/sdd.

mdadm /dev/md0 --add /dev/sdd

3. --add fait entrer le nouveau disque. La reconstruction démarre toute seule : mdadm recopie les données sur le disque neuf.

Tu suis l’avancement dans /proc/mdstat :

$ cat /proc/mdstat
md0 : active raid1 sdd[2] sdb[0]
      20954112 blocks super 1.2 [2/1] [U_]
      [===>.................]  recovery = 17.3% (3630208/20954112) finish=1.4min

Pendant la reconstruction, la grappe reste utilisable, mais elle est toujours dégradée. Quand c’est fini, la ligne recovery disparaît et l’état revient à [2/2] [UU].

À retenir

• Le RAID garde le service en marche quand un disque tombe. Ce n’est pas une sauvegarde.
• RAID 0 : aucune panne tolérée. RAID 1 : miroir. RAID 5 : une panne, 3 disques minimum. RAID 6 : deux pannes, 4 disques minimum. RAID 10 : miroirs agrégés, 4 disques minimum.
• Créer : mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc.
• Surveiller : cat /proc/mdstat. [UU] = tout va bien, [U_] = un disque manque, (F) = disque en panne. Détail : mdadm --detail /dev/md0.
• Remplacer : --fail, --remove, changement du disque, --add, puis on laisse la reconstruction finir.