Home » Как управлять RAID-массивами с mdadm на Ubuntu 24

Как управлять RAID-массивами с mdadm на Ubuntu 24

Когда жёсткий диск молча помирает в 3 часа ночи, а на нём вся твоя жизнь в виде базы данных или файлов клиентов, становится понятно, что RAID — это не прихоть, а необходимость. Массив дисков с mdadm на Ubuntu 24 может стать твоим спасательным кругом или дополнительным слоем производительности. Mdadm (Multiple Device Administrator) — это швейцарский нож для управления программными RAID-массивами в Linux. Он позволяет создавать, мониторить и восстанавливать RAID без дорогостоящих аппаратных контроллеров.

Эта статья покажет тебе, как настроить и управлять RAID-массивами с нуля, избежать типичных ошибок и автоматизировать процессы. Разберём реальные кейсы, когда RAID спасает проекты, а когда создаёт больше проблем, чем решает.

Что такое mdadm и как он работает

mdadm — это утилита командной строки, которая управляет программными RAID-массивами в ядре Linux. В отличие от аппаратных контроллеров, всю работу выполняет процессор, что даёт больше гибкости и контроля.

Основные режимы работы mdadm:

Create mode — создание новых массивов
Assemble mode — сборка существующих массивов
Monitor mode — мониторинг состояния массивов
Manage mode — управление устройствами в массиве

Программный RAID работает на уровне блочных устройств и может использовать любые носители — SSD, HDD, даже файлы. Метаданные о структуре массива хранятся на самих дисках, что позволяет собирать RAID на любой машине с Linux.

Типы RAID и их применение

RAID уровень	Минимум дисков	Отказоустойчивость	Скорость чтения	Скорость записи	Эффективность места
RAID 0	2	Нет	Высокая	Высокая	100%
RAID 1	2	1 диск	Высокая	Средняя	50%
RAID 5	3	1 диск	Высокая	Средняя	67-94%
RAID 6	4	2 диска	Высокая	Низкая	50-88%
RAID 10	4	1 диск в каждом зеркале	Очень высокая	Высокая	50%

Установка и базовая настройка

В Ubuntu 24.04 mdadm обычно уже установлен, но если нет:

sudo apt update
sudo apt install mdadm

Для работы с RAID нужно понимать структуру дисков в системе:

# Посмотреть все блочные устройства
lsblk

# Детальная информация о дисках
sudo fdisk -l

# Проверить существующие RAID-массивы
cat /proc/mdstat

Создание RAID-массивов: пошаговые примеры

RAID 1 (зеркало) — для критически важных данных

Допустим, у нас есть два диска /dev/sdb и /dev/sdc. Создаём RAID 1:

# Создаём массив
sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc

# Проверяем статус
cat /proc/mdstat

# Создаём файловую систему
sudo mkfs.ext4 /dev/md0

# Монтируем
sudo mkdir /mnt/raid1
sudo mount /dev/md0 /mnt/raid1

RAID 5 — баланс между скоростью и надёжностью

Для RAID 5 понадобится минимум 3 диска:

# Создаём RAID 5
sudo mdadm --create --verbose /dev/md1 --level=5 --raid-devices=3 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd

# Ждём синхронизации (может занять часы)
watch cat /proc/mdstat

# Создаём файловую систему
sudo mkfs.ext4 /dev/md1

# Монтируем
sudo mkdir /mnt/raid5
sudo mount /dev/md1 /mnt/raid5

RAID 0 — максимальная скорость без защиты

# Создаём RAID 0 (страйп)
sudo mdadm --create --verbose /dev/md2 --level=0 --raid-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc

# Файловая система и монтирование
sudo mkfs.ext4 /dev/md2
sudo mkdir /mnt/raid0
sudo mount /dev/md2 /mnt/raid0

Сохранение конфигурации

Чтобы массив собирался автоматически при загрузке:

# Сохраняем конфигурацию
sudo mdadm --detail --scan | sudo tee -a /etc/mdadm/mdadm.conf

# Обновляем initramfs
sudo update-initramfs -u

# Настраиваем автомонтирование
echo '/dev/md0 /mnt/raid1 ext4 defaults,nofail 0 2' | sudo tee -a /etc/fstab

Мониторинг и управление массивами

Основные команды для мониторинга:

# Детальная информация о массиве
sudo mdadm --detail /dev/md0

# Статус всех массивов
cat /proc/mdstat

# Проверка на ошибки
sudo mdadm --action=check /dev/md0

# Просмотр логов
sudo journalctl -u mdadm

# Настройка уведомлений по email
sudo mdadm --monitor --scan --daemonise --mail=admin@example.com

Восстановление после сбоев

Когда диск в массиве выходит из строя, mdadm может продолжать работать в деградированном режиме. Вот как заменить сбойный диск:

# Помечаем диск как сбойный (если система не сделала это автоматически)
sudo mdadm --manage /dev/md0 --fail /dev/sdb

# Удаляем сбойный диск
sudo mdadm --manage /dev/md0 --remove /dev/sdb

# Добавляем новый диск
sudo mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/sde

# Следим за процессом восстановления
watch cat /proc/mdstat

Практические кейсы и подводные камни

Кейс 1: Миграция на новые диски

Ситуация: нужно перенести RAID 1 на диски большего объёма без остановки сервиса.

# Добавляем новый диск в существующий массив
sudo mdadm --add /dev/md0 /dev/sdd

# Увеличиваем количество активных дисков
sudo mdadm --grow /dev/md0 --raid-devices=3

# Ждём синхронизации, затем удаляем старый диск
sudo mdadm --fail /dev/md0 /dev/sdb
sudo mdadm --remove /dev/md0 /dev/sdb

# Возвращаем к двум дискам
sudo mdadm --grow /dev/md0 --raid-devices=2

Кейс 2: Проблемы с производительностью

RAID 5 может проседать по производительности записи из-за необходимости вычислять контрольные суммы. Для серверов баз данных лучше использовать RAID 10:

# Создаём RAID 10 (зеркало страйпов)
sudo mdadm --create /dev/md0 --level=10 --raid-devices=4 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde

# Настраиваем размер чанка для лучшей производительности
sudo mdadm --create /dev/md0 --level=10 --raid-devices=4 --chunk=512 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde

Частые ошибки и их решения

Массив не собирается при загрузке — проверьте /etc/mdadm/mdadm.conf и обновите initramfs
Медленная синхронизация — настройте лимиты скорости через /proc/sys/dev/raid/speed_limit_min
Ложные срабатывания мониторинга — используйте параметр –test для проверки настроек

Автоматизация и скрипты

Пример скрипта для мониторинга состояния RAID:

#!/bin/bash
# raid-monitor.sh

RAID_DEVICES="/dev/md0 /dev/md1"
EMAIL="admin@example.com"

for device in $RAID_DEVICES; do
    if [ -e "$device" ]; then
        status=$(mdadm --detail $device | grep "State :" | awk '{print $3}')
        if [ "$status" != "clean" ]; then
            echo "RAID $device is in $status state" | mail -s "RAID Alert" $EMAIL
        fi
    fi
done

Добавьте в cron для регулярной проверки:

# Каждые 15 минут проверяем состояние RAID
*/15 * * * * /usr/local/bin/raid-monitor.sh

Альтернативы и сравнение

mdadm — не единственное решение для RAID в Linux:

ZFS — файловая система с встроенным RAID, но более требовательна к ресурсам
LVM — может создавать RAID-подобные структуры, но менее специализирован
Btrfs — современная FS с поддержкой RAID, но всё ещё развивается
Аппаратные контроллеры — быстрее, но менее гибкие и более дорогие

Для серверных решений рекомендую использовать VPS или выделенные серверы с несколькими дисками для экспериментов с RAID.

Оптимизация производительности

Несколько советов для максимальной производительности:

# Настройка размера чанка (обычно 64K для баз данных, 1M для файлового сервера)
sudo mdadm --create /dev/md0 --level=5 --chunk=64 --raid-devices=3 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd

# Настройка read-ahead
sudo blockdev --setra 65536 /dev/md0

# Настройка планировщика I/O
echo deadline | sudo tee /sys/block/md0/queue/scheduler

Резервное копирование и восстановление

RAID — это не бэкап! Он защищает от сбоев оборудования, но не от ошибок пользователей или повреждения данных. Обязательно настройте регулярное резервное копирование:

# Создание снапшота LVM для консистентного бэкапа
sudo lvcreate -L 10G -s -n raid-snapshot /dev/vg0/raid-lv

# Резервное копирование с помощью rsync
rsync -avH --delete /mnt/raid1/ /backup/location/

# Удаление снапшота
sudo lvremove /dev/vg0/raid-snapshot

Интеграция с системой мониторинга

Для production-серверов настройте интеграцию с системами мониторинга:

# Экспорт метрик для Prometheus
cat /proc/mdstat | grep -E "(md[0-9]+|blocks)" > /var/lib/node_exporter/textfile_collector/mdstat.prom

# Настройка Nagios-плагина
sudo apt install nagios-plugins-basic
/usr/lib/nagios/plugins/check_raid -p mdstat

Заключение и рекомендации

mdadm — это мощный инструмент, который может спасти твой проект от катастрофы или увеличить производительность дисковой подсистемы. Для веб-серверов рекомендую RAID 1 для системного раздела и RAID 10 для данных. Для файловых серверов — RAID 5 или 6. RAID 0 используй только для временных данных или кэша.

Основные принципы работы с mdadm:

Всегда тестируйте процедуры восстановления на тестовых данных
Регулярно проверяйте состояние массивов
Настройте уведомления о проблемах
Помните: RAID ≠ бэкап
Документируйте конфигурацию для коллег

Программный RAID с mdadm — это баланс между стоимостью, производительностью и надёжностью. Он даёт полный контроль над дисковой подсистемой и может адаптироваться под любые задачи. Главное — понимать ограничения каждого типа RAID и правильно планировать архитектуру хранения данных.

Более подробную информацию можно найти в официальной документации по адресу https://raid.wiki.kernel.org/ и man-страницах mdadm.

В этой статье собрана информация и материалы из различных интернет-источников. Мы признаем и ценим работу всех оригинальных авторов, издателей и веб-сайтов. Несмотря на то, что были приложены все усилия для надлежащего указания исходного материала, любая непреднамеренная оплошность или упущение не являются нарушением авторских прав. Все упомянутые товарные знаки, логотипы и изображения являются собственностью соответствующих владельцев. Если вы считаете, что какой-либо контент, использованный в этой статье, нарушает ваши авторские права, немедленно свяжитесь с нами для рассмотрения и принятия оперативных мер.

Данная статья предназначена исключительно для ознакомительных и образовательных целей и не ущемляет права правообладателей. Если какой-либо материал, защищенный авторским правом, был использован без должного упоминания или с нарушением законов об авторском праве, это непреднамеренно, и мы исправим это незамедлительно после уведомления. Обратите внимание, что переиздание, распространение или воспроизведение части или всего содержимого в любой форме запрещено без письменного разрешения автора и владельца веб-сайта. Для получения разрешений или дополнительных запросов, пожалуйста, свяжитесь с нами.