Raid logiciel sous Linux

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1 ISET KAIROUAN TP Raid logiciel sous Linux Installation et configuration du RAID logiciel sous LINUX Auteur Version - Date Nom du fichier N.GRASSA & J.AMMAR Mars 2015 tp-raid

2 A. Sommaire A. SOMMAIRE... 2 B. OBJECTIFS... 3 C. ENVIRONNEMENT... 3 D. DISQUES VIRTUELS... 3 E. SUPPORT DU RAID... 4 F. RAID F.1. Création du volume «/dev/md0»... 4 F.2. Création d un système de fichiers... 5 F.3. Montage du volume... 5 F.4. Vérification du volume... 6 F.5. Création de fichiers de grande taille... 6 F.6. Provoquons la panne d un disque... 6 F.7. Changement du disque... 7 G. RAID G.1. Création du volume «/dev/md1»... 7 G.2. Création d un système de fichiers... 8 G.3. Montage du volume «/dev/md1»... 8 G.4. Copie de fichiers... 8 G.5. Et là, c est le drame... 8 G.6. Le remède... 9 G.7. Ajouter un nouveau disque sur un volume RAID H. RAID H.1. Insertion des disques H.2. Création du volume «/dev/md5» H.3. Création du système de fichiers H.4. La panne / 13

3 B. Objectifs Il existe 2 types de RAID : Le raid logiciel et matériel. Le raid matériel impose la présence physique d un contrôleur RAID dans le système. Le RAID logiciel, quant à lui, ne nécessite pas la présence de ce contrôleur. La gestion du RAID est alors assurée par le système d exploitation lui-même. Ce TP propose d installer, configurer et surveiller des volumes RAID sous LINUX. Les commandes de base liées au RAID seront utilisées. C. Environnement Afin de faciliter les manipulations, nous utiliserons un environnement totalement virtualisé. Les aspects matériels (Connexion d un disque physique par exemple) ne seront pas traités ici. Dans la pratique, cela ne change rien au fonctionnement du RAID même si d un point de vue performances, 2 fichiers de disques dur virtuels stockés sur le même système de fichier n offrent pas les mêmes avantages que 2 disques réels et distincts. En revanche, en ce qui concerne la configuration et l installation de volumes RAID, cela ne change rien. Les manipulations seront effectuées dans les conditions suivantes : Environnement de virtualisation : VMWare, VirtualBox ou autre Machine virtuelle «Linux Debian/Ubuntu» : 5 disques durs virtuels D. Disques virtuels 1 carte réseau (Installation des paquets RAID) Vous allez maintenant créer les disques virtuels permettant de respecter le cahier des charges suivant : 5 disques sda : Disque système sdb, sdc : Disques pour le RAID 0 sdc, sdd : Disques pour le RAID 1 Créez les disques virtuels SCSI (De préférence) nécessaires dans votre environnement de virtualisation. Si le système est déjà installé, la création du disque sda n est pas nécessaire. Installez le système ou utilisez une machine virtuelle existante sous Debian 3 / 13

4 E. Support du RAID Cette partie permet de mettre en place le support du RAID logiciel sous LINUX. Certains paquets sont nécessaires pour cette prise en charge. Nous utiliserons l outil «apt-get» pour télécharger les paquets. Installez le paquet «mdadm» qui contient l outil permettant de gérer le raid logiciel L assistant d installation vous demandera si la partition système est un volume RAID, ce qui n est pas le cas dans ce TP. Il demandera également si vous souhaitez que les volumes RAID soient démarrés automatiquement. F. RAID-0 Le volume en RAID-0 (Stripping) sera utilisé pour obtenir des performances accrues en stockant les données sur 2 disques distincts : Partition système montée sur / Sda1 (Partition système) sda5 (swap) sda Les données sont réparties sur 2 disques. Le volume /dev/md0 est vu comme un seul disque Volume RAID0 - /dev/md0 monté sur /data (Taille 1Go) sdb (512 Mo) sdc (512 Mo) sdb sdc F.1. Création du volume «/dev/md0» Utilisez la commande suivante pour créer un volume RAID 0 : Mode CREATION 2 éléments constituant ce volume Les périphériques concernés : sda et sdb mdadm -C /dev/md0 -n 2 -l raid0 /dev/sd[ab] Commande pour gérer le RAID sous Linux Chemin du nouveau périphérique RAID Niveau de RAID souhaité 4 / 13

5 F.2. Création d un système de fichiers Avant de pouvoir stocker des fichiers sur ce volume, il faut créer un système de fichiers, comme pour un disque normal. Utilisez la commande suivante pour créer un système de fichier ext4 sur ce volume root@hostname# mkfs t ext4 /dev/md0 mke2fs (17-May-2010) Étiquette de système de fichiers= Type de système d'exploitation : Linux Taille de bloc=4096 (log=2) Taille de fragment=4096 (log=2) «Stride» = 128 blocs, «Stripe width» = 256 blocs i-noeuds, blocs blocs (5.00%) réservés pour le super utilisateur Premier bloc de données=0 Nombre maximum de blocs du système de fichiers= groupes de blocs blocs par groupe, fragments par groupe 7440 i-noeuds par groupe Superblocs de secours stockés sur les blocs : 32768, 98304, , Écriture des tables d'i-noeuds : complété Création du journal (8192 blocs) : complété Écriture des superblocs et de l'information de comptabilité du système de fichiers : complété Le système de fichiers sera automatiquement vérifié tous les 37 montages ou après 180 jours, selon la première éventualité. Utiliser tune2fs -c ou -i pour écraser la valeur. F.3. Montage du volume La dernière étape consiste à monter le volume RAID sur un répertoire de votre arborescence. Créez un répertoire /data Montez le volume /dev/md0 sur le répertoire /data à l aide de la commande suivante root@hostname# mount /dev/md0 /data Afin de conserver le point de montage après redémarrage de la machine, il faut modifier le fichier «/etc/fstab» et y ajouter la ligne suivante : /dev/md0 /data auto rw / 13

6 F.4. Vérification du volume Pour vérifier que le volume est correctement initialisé, la commande suivante peut-être utile : root@hostname# cat /proc/mdstat Résultat : Personalities : [raid0] md0 : active raid0 sdc[1] sdb[0] blocks super k chunks unused devices: <none> F.5. Création de fichiers de grande taille Afin de tester le fonctionnement du volume, créez un fichier volumineux à l aide de la commande suivante (60000 blocs de 1k) : root@hostname# dd if=/dev/zero of=/data/file1 bs=1k count=60000 root@hostname# ls lh /data total 59M -rw-r--r-- 1 root root 59M 25 avril 09:22 file1 Recommencez l opération pour créer d autres fichiers F.6. Provoquons la panne d un disque Notez qu une panne sur un disque en RAID0 rend le volume indisponible. Le but du RAID0 n est pas d augmenter la tolérance de panne mais plutôt d apporter des performances accrues. Le seul moyen de provoquer une panne est de retirer physiquement un disque. Dans votre environnement virtuel, supprimer le disque «sdb». Ensuite, utilisez la commande «dd» pour ajouter un nouveau fichier dans «/data». Regardez les logs «/var/log/syslog» et constatez les erreurs d écriture. D après les logs, dans quel état est le volume RAID? Redémarrez la machine virtuelle et constatez l état du volume /dev/md0? 6 / 13

7 F.7. Changement du disque Stoppez la machine virtuelle, ajoutez un nouveau disque et recommencez toutes les étapes de création du volume «/dev/md0» avec le nouveau disque inséré ( «fdisk -l» pour obtenir la liste des disques détectés) Conclusion sur la perte de données suite à une panne d un disque d un volume en RAID-0? G. RAID-1 Le Raid-1 apporte la tolérance de panne en dupliquant les données sur plusieurs disques. L intérêt étant qu une panne sur un disque ne provoque aucune destruction de données. Voici le cahier des charges : Partition système montée sur / Sda1 (Partition système) sda5 (swap) sda Les données sont réparties sur 2 disques. Le volume /dev/md0 est vu comme un seul disque Volume RAID0 - /dev/md0 monté sur /data (Taille 1Go) sdb (512 Mo) sdc (512 Mo) sdb sdc Volume RAID1 - /dev/md1 monté sur /data-backup (Taille 1Go) sdd Les données sont dupliquées sur 2 disques. Le volume /dev/md1 est vu comme un seul disque sdd (1 Go) sde (1 Go) sde G.1. Création du volume «/dev/md1» Utilisez la commande suivante permettant de créer un volume RAID1 avec les disques «sdd» et «sde» 7 / 13

8 mdadm -C /dev/md1 -n 2 -l raid1 /dev/sd[de] G.2. Création d un système de fichiers Avant de pouvoir stocker des fichiers sur ce volume, il faut créer un système de fichiers, comme pour un disque normal. Utilisez la commande suivante pour créer un système de fichier ext4 sur ce volume root@hostname# mkfs t ext4 /dev/md1 G.3. Montage du volume «/dev/md1» La dernière étape consiste à monter le volume RAID sur un répertoire de votre arborescence. Créez un répertoire /data-backup Montez le volume /dev/md1 sur le répertoire /data-backup à l aide de la commande suivante root@hostname# mount /dev/md1 /data-backup Afin de conserver le point de montage après redémarrage de la machine, il faut modifier le fichier «/etc/fstab» et y ajouter la ligne suivante : /dev/md1 /data-backup auto rw 0 0 G.4. Copie de fichiers Copiez les fichiers du répertoire «/data» vers une archive compressée dans le répertoire «/data-backup» à l aide de la commande suivante root@hostname# tar -czf /data-backup/backup1.tar.gz /data/ Vérification de la présence de l archive : root@hostname# ls lh /data-backup total 76 -rw-r--r-- 1 root root avril 11:23 backup1.tar.gz drwx root root avril 11:14 lost+found G.5. Et là, c est le drame Déconnectez le disque «sde» de la machine virtuelle. 8 / 13

9 Créez un gros fichier dans le répertoire «/data-backup» en utilisant la commande «dd» suivante : root@hostname# dd if=/dev/zero of=/data-backup/file1 bs=1k count= Affichez le status des volumes RAID avec la commande suivante root@hostname# cat /proc/mdstat Et constatez le problème : Personalities : [linear] [multipath] [raid0] [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] md1 : active raid1 sde[1](f) sdd[0] blocks super 1.2 [2/1] [U_] md0 : active raid0 sdc[1] sdb[0] blocks super k chunks unused devices: <none> Que s est-il passé? G.6. Le remède Lorsqu un disque est «faulty», il faut l enlever du volume afin de le remplacer. Utilisez la commande suivante. root@hostname# mdadm --remove /dev/md1 /dev/sde Puis : root@hostname# cat /proc/mdstat Le disque ne fait alors plus partie du volume : Personalities : [linear] [multipath] [raid0] [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] md0 : active raid0 sdb[0] sdc[1] blocks super k chunks md1 : active raid1 sdd[0] blocks super 1.2 [2/1] [U_] unused devices: <none> 9 / 13

10 TP Raid logiciel sous Linux VVersion Mars 2015 Après avoir éteint la machine, remplacé le disque défaillant (Par un autre disque virtuel) et démarré la machine, ajouter le nouveau disque au volume «/dev/md1». Aidez-vous de la commande suivante Pour repérer le nouveau disque : root@hostname# fdisk l Résultat : Disk /dev/sda: 2147 MB, bytes 255 heads, 63 sectors/track, 261 cylinders Units = cylinders of * 512 = bytes Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes Disk identifier: 0x000af620 Disk /dev/sde: 1073 MB, bytes 255 heads, 63 sectors/track, 130 cylinders Units = cylinders of * 512 = bytes Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes Disk identifier: 0x Disk /dev/sde doesn't contain a valid partition table Ajouter sde au volume md1 : root@hostname# mdadm --add /dev/md1 /dev/sde Et immédiatement après : root@hostname# cat /proc/mdstat Etat de la reconstruction du volume : Personalities : [linear] [multipath] [raid0] [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] md0 : active raid0 sdb[0] sdc[1] blocks super k chunks md1 : active raid1 sde[2] sdd[0] blocks super 1.2 [2/1] [U_] [=============>...] recovery = 68.4% (717376/ ) finish=0.0min speed=239125k/sec unused devices: <none> G.7. Ajouter un nouveau disque sur un volume RAID-1 Cette opération peut-être utile pour augmenter la tolérance de panne. Elle ne change rien aux performances. Le but est de positionner un disque comme une roue de secours (Spare Disk). Ce nouveau disque prendra le relais si l un des autres devenait défaillant. 10 / 13

11 Stoppez la machine virtuelle. Ajouter un nouveau disque de la même taille que les autres (1 Go). Démarrez la machine. Vérifiez que le disque est bien détecté et ajoutez le disque comme «Spare» dans le volume grâce à la commande suivante mdadm --add /dev/md1 /dev/sdf Et immédiatement après : root@hostname# cat /proc/mdstat Etat de la reconstruction du volume : Personalities : [linear] [multipath] [raid0] [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] md0 : active raid0 sdb[0] sdc[1] blocks super k chunks md1 : active raid1 sdf[3](s) sdd[0] sde[2] blocks super 1.2 [2/2] [UU] unused devices: <none> Déclarez le disque «sde» en tant que disque défaillant (faulty) root@hostname# mdadm -f /dev/md1 /dev/sde Observez alors ce qui se passe root@hostname# cat /proc/mdstat Personalities : [linear] [multipath] [raid0] [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] md0 : active raid0 sdb[0] sdc[1] blocks super k chunks md1 : active raid1 sdf[3] sdd[0] sde[2](f) blocks super 1.2 [2/1] [U_] [=======>...] recovery = 38.1% (400000/ ) finish=0.0min speed=200000k/sec unused devices: <none> Que s est-il passé? 11 / 13

12 H. RAID-5 Le RAID-0 apporte les performances alors que le RAID-1 apporte plutôt la tolérance de panne. Et nous pouvions bénéficier des deux en même temps. C est l objectif que vous allez atteindre en utilisant le RAID-5 avec la configuration suivante : Partition système montée sur / Sda1 (Partition système) sda5 (swap) sda Volume RAID0 - /dev/md5 monté sur /data (Taille 1Go) sdb (512 Mo) sdb Les données et la parité sont réparties sur 4 disques. Le volume /dev/md5 est vu comme un seul disque sdc (512 Mo) sde (512 Mo) sdf (512 Mo) sdc sde sdf H.1. Insertion des disques Après avoir démonté les 2 points de montage «/data» et «/data-backup», stoppez les volumes RAID en utilisant les commandes suivantes root@hostname# mdadm -S /dev/md0 root@hostname# mdadm -S /dev/md1 H.2. Création du volume «/dev/md5» Stoppez la machine virtuelle et créez les disques nécessaires à la configuration ci-dessus (4 disques de 512 Mo). Redémarrez la machine et créez un nouveau volume RAID-5 «/dev/md5» en utilisant les mêmes commandes que pour le RAID-0 ou le RAID-1 (En spécifiant un niveau de RAID à 5 bien sûr) 12 / 13

13 TP Raid logiciel sous Linux VVersion Mars 2015 H.3. Création du système de fichiers Assurez-vous que le volume est bien installé et créez un système de fichier ext4. Ensuite, affichez immédiatement l état du volume Que se passe t-il? Montez le volume sur le point de montage «/data». Affichez les détails du volume grâce à la commande suivante root@hostname# mdadm --detail /dev/md5 Quelle est la taille du volume? Justifiez cette taille H.4. La panne Le grand intérêt du RAID-5 est la tolérance de panne. La disponibilité des données pendant une panne d un disque est primordiale. Nous allons donc provoquer une panne sur un disque. Déconnecter un des disques virtuels dans votre environnement de virtualisation. Visualisez les logs du système et affichez l état du volume. Que se passe-t-il? Stoppez la machine, réinsérer le disque virtuel. Démarrez la machine. Le disque défaillant a-t-il été réintégré dans le volume? Si non, que faire (Notez les commandes utilisées et les différents états observés du volume)? 13 / 13