RAID logiciel avec mdadm

Le RAID permet d'améliorer la tolérance aux pannes ou la performance en répartissant les données sur plusieurs disques durs.

Les disques physiques individuels sont regroupés et organisés en ensembles appelés matrices¹⁾. Les données sont réparties sur les disques de plusieurs manières possibles, appelées niveaux RAID, en fonction du niveau de redondance et de performances requis. Ces différents schémas, sont désigné par le mot « RAID » suivi d'un numéro, par exemple RAID 0 ou RAID 1. Chaque schéma, ou niveau RAID, offre un équilibre différent entre les objectifs clés : fiabilité, disponibilité, performances et capacité. Les niveaux RAID supérieurs à RAID 0 offrent une protection contre les erreurs de lecture de secteur irrécupérables, ainsi que contre les pannes de disques physiques entiers. Une fois qu'une matrice est formée, il n'est pas possible de la réorganiser dans un niveau de RAID différent. Il faut donc choisir avec soin, le niveau dont on a besoin. On peut agrandir une matrice en lui ajoutant de nouveaux disques si le besoin d'espace augmente, mais on ne pourra pas changer la niveau de RAID.

Le RAID n'est pas une solution de sauvegarde, il s'agit d'une solution qui permet un rétablissement relativement rapide de la situation .
Avec un RAID de niveau 1 ou plus, les données sont copiées sur plusieurs disques. Lorsqu'un disque tombe en panne, le système continue de fonctionner avec ceux restant. C'est une solution de haute disponibilité pour des systèmes dont les services ou l'accès aux données ne doivent pas être interrompus.
Ceci laisse le temps de remplacer le disque défectueux. Après remplacement du disque physique l'administrateur système devra relancer la construction du RAID. C'est une opération qui va fortement solliciter la machine et le, ou les disques restants. Il arrive qu'un second disque tombe en panne lors de cette opération rendant alors l'ensemble du système ou des données inaccessibles.

Dans le cas d'un RAID 0, les données sont réparties sur plusieurs disques comme s'il s'agissait d'un seul, ce qui augmente les performances, mais aussi le risque de panne. En effet si un seul des disques d'un groupe RAID 0 grille, l'intégralité des données devient illisible ! Ce type de RAID est donc utile seulement dans les cas où les données sont non cruciales mais dont les besoins de performances de lecture/écriture sont importants.

• RAID 0: 2 disques minimum - "Taille du plus petit disque" x "nombre de disques" - Ce type de RAID ne protège pas du tout vos données, mais obtient les performances maximales de vos disques. Ce mode permet en effet de combiner plusieurs disques en un seul. Les données seront distribuées entre chaque disque (le nombre de disques utilisables est illimité, mais les risques de pannes augmentent, en toute logique, proportionnellement) ce qui permet de presque doubler les performances avec deux disques, presque tripler avec 3, etc … ("Vitesse du disque le plus lent" x "nombre de disques")
• RAID 1: 2 disques minimum - Taille du plus petit disque - En RAID 1 vos données sont copiées sur deux disques ou plus. C'est-à-dire que chaque disque sera l'exacte copie du premier. Si l'un d'eux grille, il suffit de le remplacer pour créer une nouvelle copie sur ce nouveau disque. Côté performances, en écriture, elles seront les mêmes qu'avec un seul disque (le plus lent du groupe). En lecture les performances sur la copie d'un seul fichier devraient être proches de la vitesse d'un seul disque, mais vous pourrez lire à pleine vitesse autant de fichiers qu'il y a de disques en miroir (Exemple: Avec 3 disques identiques vous pouvez lire un fichier à 120 mo/s tout comme 3 fichiers à la fois, toujours à 120 mo/s par fichier)
• RAID 5: 3 disques minimum - "Taille du plus petit disque" x ("Nombre de disques" - 1) - Le RAID 5 est un mélange de RAID 0 et de RAID 1. Les fichiers sont à la fois coupés en plusieurs disques pour optimiser les performances et à la fois clonés de telle manière à ce qu'ils soient récupérables lors de la perte d'un disque. La vitesse est d'environ celle de "vitesse du pire disque" x ("Nombre de disques" - 1) que ce soit en lecture ou écriture, même si les performances en écriture peuvent être limitées par la puissance du CPU quand le nombre de disques est élevé (+ de 6 sur un PC actuel haut de gamme). Vous pouvez ajouter autant de disques que vous le souhaitez, mais le nombre de disques pouvant tomber en panne avant la perte totale des données du groupe restera toujours de 1.
• RAID 6: 4 disques minimum - "Taille du plus petit disque" x ("Nombre de disques" - 2) - Même chose que le RAID 5 sauf que 2 disques peuvent griller avant de perdre toutes les données contenues. Cette version du RAID est faite pour ceux utilisant un grand nombre de disques (5 ou plus) en RAID 5
• RAID 10: 4 disques minimum (par paire) - 2 x "Taille du plus petit disque" - Le RAID 10 ou RAID 1+0 est le fait de créer deux (ou plus) RAID 1 que vous combinez ensuite en un RAID 0. Cette technique est automatisée par le mode RAID 10 qui fait le travail pour vous. Les performances en lecture sont du niveau d'un RAID 0 de deux (ou plus) disques mais deux fichiers peuvent êtres accédés à pleine vitesse en même temps. En écriture les performances sont celles de deux disques. Ce mode est recommandé pour des performances optimales tout en ayant une copie de sauvegarde. Malgré tout sa complexité n'en fait pas un mode recommandé ni pour les débutants, ni pour les particuliers en général. Beaucoup préféreront le mode RAID 5 avec le même nombre de disques, qui malgré des performances légèrement moindres vous offre plus d'espace utilisable.

Pour plus de détails, Wikipédia est bien fourni :
Les différents types de RAID

Tout ce qui suit fonctionne aussi bien avec la version serveur que la version Desktop d'Ubuntu.
L'exemple utilisé est un montage RAID 5 logiciel, mais la méthode pour les autres types de RAID logiciel est la même.
L'avantage est que vous ne vous ruinez pas dans l'achat d'une carte fille supportant le RAID 5 et en quelques lignes de commandes vous avez l'équivalent pour uniquement le prix des disques !
Mdadm remplace aussi avantageusement l'utilisation d'un fake-raid qui n'offre généralement pas d'aussi bonnes performances.
L'utilisation de disques durs SATA, est plus que recommandée, car ils permettent une extraction à chaud (Hot Plug) pour un prix abordable.

Le logiciel qui va nous permettre de remplir notre objectif s'appelle mdadm.

1. Il faut les droits root/administrateur
2. Il faut un noyau supérieur à 2.6 (ne devrait pas être difficile à atteindre)
3. Connexion Internet configurée et activée (utilisez le DHCP, si possible, cela évite de se casser la tête).
4. Configurez votre fichier /etc/apt/sources.list pour qu'Ubuntu aille tout chercher sur Internet. (déjà fait par défaut à priori)
5. Ayez au moins 2 disques durs (cas du RAID 0 ou 1) ou 3 disques durs (cas du RAID 5) ou 4 disques durs (cas du RAID 6 et RAID 10)
6. … branchés sur des contrôleurs IDE Sata/P-ata/SCSI reconnus par Ubuntu (C'est à dire la quasi totalité)
7. Il est recommandé que les disques soient de même taille, mais ce n'est pas indispensable, vous pouvez partitionner vos disques de telle manière que chaque disque ait une partition de la taille du disque le plus petit, le restant des disques pourra être utilisé en mode conventionnel "NON-RAID"

Il suffit d'installer le paquet mdadm.

Un boot est nécessaire pour permettre la découverte des structures RAIDS pré-existantes dans le cas d'une nouvelle installation de l'OS en plus (ou à la place) d'une installation existante utilisant des RAIDS.

Comme indiqué ci-dessus dans les pré-requis, il faut au moins 3 disques durs pour faire du RAID 5. Dans cet exemple j'ai pris 4 disques, mais l'opération est la même si vous en utilisez plus ou moins que moi.

Il faut partitionner les disques durs que nous allons utiliser grâce à l'utilitaire fdisk. Ici je vous guide pour un disque, à vous de le faire autant de fois que vous voulez utiliser de disques. Vous pouvez aussi utiliser Gparted

sudo fdisk /dev/sdX

Il faut comprendre que le `sdX` représente votre disque dur et que `X` représente sa lettre. Par exemple `sda`, `sdb`, `sdc`, etc… (vous pouvez utiliser Gnome-disk-utility pour connaître le "nom" de votre disque.)

Info : Pour des partitions de plus de 2.2To, il faut utiliser "gdisk", de la même manière (fdisk semble gérer les tables de partition GPT à ce jour)

sudo gdisk /dev/sdX

Choisir un type de table de partition "GPT", puis suivre a nouveau ce tuto

Vous obtiendrez (grâce à l'option `m`) les lignes suivantes :

Il faut donc appliquer l'option `n` comme montré ci-dessus pour créer une nouvelle partition.

fdisk vous demande alors le type de partition (p pour primaire ou e pour étendue).
Nous n'allons créer qu'une seule partition par disque, nous choisirons donc le type primaine : 'p'

Vous entrez ensuite dans le processus de création de partition étendue :

Tapez `1` comme montré ci-dessus

Tapez sur la touche `Entrée`

Tapez encore sur la touche `Entrée`

Tapez sur la touche 't' pour changer le type de partition.

Tapez 'fd' (Valeur hexadécimale correspondant à "Linux Raid Autodetect") puis `Entrée` afin de valider.

Enfin, validez les modifications en tapant `w` :

Vous venez de créer une partition primaire sur votre disque /dev/sdX

Nous pouvons maintenant utiliser mdadm pour construire notre volume RAID 5 :

sudo mdadm --create /dev/md0 --level=5  --raid-devices=4 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1

sudo permet de dire que le programme que nous allons exécuter aura les droits administrateur mdadm est le nom du programme à utiliser (oui j'explique même pour ceux qui ne sont pas adeptes de la ligne de commande) --create /dev/md0 permet de donner un nom à votre RAID. Ceci est le disque dur virtuel que vous êtes en train de créer à partir de vos disques --level=5 devra être modifié par le type de RAID que vous souhaitez utiliser (0,1,5,6,10). Exemple: –level=1
--raid-devices=4 devra être modifié pour donner le nombre de disques que vous souhaitez utiliser (ici 4, vous 2 ou 3 ou 5, etc) /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1 il s'agit de la liste des partitions que je dois ajouter à mon RAID. À vous de les adapter à votre configuration. Aidez-vous de Gnome-disk-utility si trou de mémoire ^^

sudo mdadm --assemble --verbose --metadata=1.2 --force --run /dev/md125 /dev/sdd
mdadm: looking for devices for /dev/md125
mdadm: No super block found on /dev/sdd (Expected magic a92b4efc, got 00000000)
mdadm: no RAID superblock on /dev/sdd
mdadm: /dev/sdd has no superblock - assembly aborted

sudo modprobe raid5
sudo modprobe md

sudo echo raid5 >> /etc/modules
sudo echo md >> /etc/modules

On termine cette construction par la daemonisation du volume RAID, c'est-à-dire que nous allons faire en sorte que le système charge le volume à chaque démarrage :

sudo mdadm --daemonise /dev/md0

mdadm: --daemonise does not set the mode, and so cannot be the first option.

sudo mdadm --monitor --daemonise /dev/md0

On peut maintenant demander quelques détails à notre disque virtuel :

sudo fdisk -l
sudo mdadm --detail /dev/md0

Il reste quelques modifications à effectuer :

1. Il faut formater le volume RAID nouvellement créé :

sudo mkfs.ext4 /dev/md0

-Attention il vous est demandé de valider (y/N), il faut répondre O pour y

1. Déclarez ce volume dans `fstab` pour que le système le monte au démarrage (le système de fichier, pas le volume en lui même). Pour ce faire Editez le fichier /etc/fstab et ajoutez à sa fin la ligne :

/dev/md0 	/media/raid	ext4	defaults 	0	1

Cela signifie que le système montera au démarrage le contenu du volume RAID dans le dossier /media/raid.

1. Il ne reste plus qu'à créer le dossier /media/raid grâce à la commande mkdir :

sudo mkdir /media/raid

.

Une fois les disques connectés et les partitions créées avec fdisk, il suffit de les ajouter : (par défaut, les partitions sont mise en SPARE)

sudo mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/sdf1

Ensuite étendre la matrice sur ces nouvelles partitions :

sudo mdadm --grow /dev/md0 --raid-devices=5

mdadm va partir en agrandissement (reshape) qui est une opération longue. On peut surveiller la progression avec l'une des trois commandes:

sudo mdadm --detail /dev/md0
cat /proc/mdstat
watch cat /proc/mdstat

cat /proc/mdstat
Personalities : [linear] [multipath] [raid0] [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] 
md50 : active raid5 sdd5[1] sdd10[6] sdd7[3] sdd4[0] sdd9[5] sdd6[2] sdd8[4]
      51900416 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [7/7] [UUUUUUU]
      [>....................]  reshape =  0.3% (99836/25950208) finish=566.0min speed=760K/sec

Lorsque l'agrandissement (reshape) est terminé, mdadm va exécuter automatiquement la synchronisation des disques qui est une opération moins lente.

 cat /proc/mdstat 
Personalities : [linear] [multipath] [raid0] [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] 
md50 : active raid5 sdd5[1] sdd10[6] sdd7[3] sdd4[0] sdd9[5] sdd6[2] sdd8[4]
      155701248 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [7/7] [UUUUUUU]
      [==>..................]  resync = 10.1% (2621812/25950208) finish=93.5min speed=4157K/sec 

Une fois l'opération finie, il vous faudra agrandir votre partition ext4 (ou similaire) via resize2fs.

sudo resize2fs /dev/md0

Voir un exemple concret.

pkexec env DISPLAY=$DISPLAY XAUTHORITY=$XAUTHORITY gparted /dev/sda # ou gparted sans pkexec -> éviter de faire sudo gparted /dev/sda
Unit boot.mount does not exist, proceeding anyway.
GParted 1.0.0
configuration --enable-libparted-dmraid --enable-online-resize
libparted 3.3 

e2fsck -f -y -v -C 0 '/dev/md50'  00:01:53    ( SUCCÈS )   	
Passe 1 : vérification des i-noeuds, des blocs et des tailles
L'arbre d'extent de l'i-noeud 2752601 (au niveau 2) pourrait être plus étroit. Optimiser ? oui
 
resize2fs -p '/dev/md50'  00:01:44    ( SUCCÈS )

Ce choix n'est probablement pas le premier auquel on pense. Cependant lorsque les disques initiaux sont anciens et qu'ils approchent les 100000 heures de fonctionnement, il faut envisager de les remplacer par des disques de plus grande capacité. Les disques doivent être remplacés les uns après les autres. Lorsque le dernier disque aura été remplacé, il sera possible d'utiliser la nouvelle capacité. La procédure proposée est la suivante:
1) Lancer l'application smartctl pour tous les disques à remplacer. Consulter les retours pour trouver un ordre de changement. il y a probablement des disques en plus mauvais état que d'autres.
2) Déclarer un disque inutilisable. La commande se fait en quelques secondes.

sudo mdadm --manage /dev/md0 --fail /dev/sdb1 --remove /dev/sdb1 

3) Vérifier que le disque n'a plus rien d'utilisé. Il peut posséder d'autres partitions qu'il faudra alors traiter.

sudo fdisk -l /dev/sdb

4) Démonter le disque et le remplacer par le nouveau disque. Cette opération peut nécessiter un arrêt de la machine gérant le raids.
5) Formater le nouveau disque. Il conservera certainement le même nom. Il faut lui créer une table de partition GPT. Il faut lui remettre les "autres partitions" si l'ancien disque en avait puis créer une partition utilisant la totalité de l'espace disque restant. Il ne faut surtout pas créer une partition qui a la taille de l'ancienne partition.
6) Mettre le disque dans le circuit et regarder la remise en état se faire.

sudo mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/sdb1
watch -n 60 cat /proc/mdstat

7) Lorsque tous les disques opérationnels sont traités, identifier et supprimer tous les disques de secours s'il en existe.

sudo mdadm --detail /dev/md0 | grep spare
sudo mdadm --manage /dev/md0 --remove /dev/sdx1  /dev/sdy1 /dev/sdz1

8) Procéder à l'agrandissement du RAID, du système de fichier et regarder l'agrandissement du système de fichier se réaliser.

sudo mdadm --grow /dev/md0 --size=max
sudo mdadm --detail /dev/md0 | grep Size     
sudo resize2fs /dev/md0

Ne paniquez pas ! Vous n'avez pas perdu de données. L'objectif maintenant est d'identifier le disque dur défaillant, même si le disque ne tombe pas en panne physiquement, il peut défaillir. (Un bon outil de diagnostic est le visualiseur de données SMART de Gnome-disk-utility ou smartctl dans SMARTMonTools) Maintenant que vous avez identifié le disque dur défectueux, il faut le déclarer comme tel.

1. Pour cela, on utilise mdadm :

mdadm --manage /dev/md0 --set-faulty /dev/sdb1

Explication :

On utilise toujours le paramètre `--manage` de mdadm pour gérer le volume RAID. On utilise l'option `--set-faulty` pour déclarer le disque dur `/dev/sdb1` du volume RAID `/dev/md0` comme défaillant.

2. Une fois déclaré défaillant, le disque dur est écarté du volume RAID. Il faut maintenant le désactiver pour pouvoir le retirer :

mdadm --manage /dev/md0 --remove /dev/sdb1

Vous pouvez maintenant retirer le disque défaillant en toute sécurité et le remplacer par un disque sain.

3. Une fois le remplacement effectué, il faut ajouter un disque sain dans le volume RAID pour bénéficier à nouveau de la tolérance de panne (cette opération doit être précédée du partitionnement du nouveau disque, aidez-vous des descriptions faites plus haut) :

mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/sdb1

Maintenant vous devez patienter, le temps que le volume Raid se reconstruise. Pendant cette phase de reconstruction les performances peuvent être altérées. Mais la reconstruction ralentit si vous avez besoin des disques.

Le besoin de supprimer définitivement un disque d'un RAID est certainement rare. La documentation pour cette réalisation n'est pas pléthorique. Voici une proposition de mode d'emploi testée en version 20.04 sur un RAID5 composé de six entités.
Cela est certainement valable pour les RAID6.
Les essais réalisés montrent que le risque est inexistant si des arrêts accidentels ont lieu pendant l'opération.
Le principe est de d'abord rétrécir le contenu avant le contenant.
Il n'y a pas d'outil contrôlant que la taille du système de fichier va devenir supérieure à la taille de l'enveloppe RAID.
Il n'y a pas d'outil réalisant cette opération de façon automatique.
Si la réalisation manuelle est mal faite, les données utilisateurs sont irrémédiablement perdues. Il faudra démonter le RAID pendant une opération.

1) Trouver la taille que peut héberger une unité physique du RAID. L'unité de mesure est le KiB.

        sudo mdadm --detail /dev/md55 |grep "Dev Size"
        Used Dev Size : 5237760 (5.00 GiB 5.36 GB) 

2) Trouver la taille actuelle occupée par les données du RAID.
Supprimer d'abord les répertoires et les fichiers que vous considérez inutilement stockés dans le RAID puis regarder la taille utilisée.

        df -B 1024 |egrep "/dev/md55|Utilisé"
        Sys. de fichiers blocs de 1K    Utilisé Disponible Uti% Monté sur
        /dev/md55           15335408   11207536    3325832  78% /media/RAID55

En déduire le nombre de disques nécessaires et la taille du système de fichier.
Nombre de disques = taille du système de fichier utilisé divisé par la taille d'une unité physique arrondi à l'unité supérieure et éventuellement un de plus si le résultat de la division est très proche de l'unité supérieure.
Taille du système de fichier= Nombre de disques trouvés multiplié par la taille d'une unité physique.
Nombre de disques devant rester dans le RAIDS: Ajouter 1 (RAID5) ou 2 (RAID6) pour prendre en compte l'existence du "disque de parité." Ici dans le contexte 4 et 15713280 3) Démonter le raids. Il ne va plus être disponible pendant les deux opérations de réduction de taille ci-dessous. C'est une contrainte du logiciel de base.

         sudo umount -v /dev/md55 

4) Contrôler le système de fichier du raids. Cette opération peut être faite en utilisant gparted permettant un suivi de l'opération. Sinon:

        sudo e2fsck -f /dev/md55 

5) Rétrécir le système de fichier du raids. Cette opération peut être faite en utilisant gparted permettant un suivi de l'opération. Sinon:

        sudo resize2fs  /dev/md55  15713280K
        resize2fs 1.45.5 (07-Jan-2020)
        resize2fs: La nouvelle taille est plus petite que le minimum (4991762)

Comme on le voit dans cet exemple, on ne risque pas de diminuer plus que la taille calculée.
Si ce contexte arrive, il faut certainement revoir les opérations de calcul.
Si l'incident perdure

        sudo resize2fs  /dev/md55  15713280K
        resize2fs 1.45.5 (07-Jan-2020)
        resize2fs: La nouvelle taille est plus petite que le minimum (4438811)   

6) Itérer sur la réduction minima, cela diminuera par petites entités.
A chaque itération, multiplier la nouvelle taille obtenue par le coefficient de taille (3 dans le contexte). Si la valeur est enfin inférieure, il est inutile de continuer, sinon il faut continuer jusqu'au message final.

        sudo resize2fs -M /dev/md55  
        resize2fs 1.45.5 (07-Jan-2020)
        Le système de fichiers a déjà 4434586 blocs (4k). Rien à faire ! 

Il est alors possible de faire le point en remontant le système de fichier puis regarder la situation.

        df -B 1024 |egrep "/dev/md55|Utilisé"
        Sys. de fichiers blocs de 1K    Utilisé Disponible Uti% Monté sur
        /dev/md55           17327524   15300236    1124004  94% /media/RAID55

Dans ce contexte, on voit qu'on ne sait pas récupérer tout l'espace disponible!
Il reste la solution de supprimer un disque en moins pour que cela tienne…
Le contexte va donc devenir: Conserver 5 disques avec une taille de 20954040 KiO

        sudo resize2fs  /dev/md55  20951040K
        resize2fs 1.45.5 (07-Jan-2020)
        En train de redimensionner le système de fichiers sur /dev/md55 à 5237760 (4k) blocs.
        Le système de fichiers sur /dev/md55 a maintenant une taille de 5237760 blocs (4k).

7) Diminuer la taille de l'espace disque que le RAIDS doit gérer pour être en conformité avec la nouvelle taille du système de fichier

        sudo mdadm --grow /dev/md55 --array-size 20951040

Cette commande est sans réponse. L'application gparted permet de visualiser la nouvelle taille.
Si par accident, une faute de frappe a lieu, il est possible de la relancer.
Attention: La valeur frappée ne doit pas être inférieure à la vraie valeur du système de fichier. Cela empêcherait de le monter et le rendrait inutilisable et irréparable aussitôt que le nombre de disques du RAID sera modifié.

8) Remonter éventuellement le raids s'il doit être utilisé en lecture et lancer dans un autre terminal le suivi des opérations de réorganisation du nombre de disques.

        watch -n 60 cat /proc/mdstat

9) Eventuellement, indiquer que le RAIDS peut être utilisé en écriture.

        sudo mdadm --readwrite /dev/md55

10) Indiquer que le nombre de disques pour gérer le RAID va être diminué de un en précisant la nouvelle valeur.

        sudo mdadm --grow /dev/md55 --    raid-devices=5 --backup-file /home/md55  
        mdadm: Need to backup 10240K of critical section..

Il ne reste plus qu'à surveiller et patienter.

        [>....................]  reshape =  3.7% (195980/5237760) finish=54.6min speed=1536K/s

11) Indiquer que le disque désiré doit être supprimé.

        sudo mdadm /dev/md55 --fail /dev/sdd7
        mdadm: set /dev/sdd7 faulty in /dev/md55

Il ne reste plus qu'à surveiller et patienter.

        [===>.................]  recovery = 18.2% (956360/5237760) finish=10.0min speed=7107K/sec

Si, par chance, le disque à retirer était un disque de sécurité, l'opération est immédiate et n'était pas nécessaire.

12) Enlever le disque désiré du raids.

        sudo mdadm /dev/md55 --remove /dev/sdd7
        mdadm: hot removed /dev/sdd7 from /dev/md55

13) Itérer sur les actions décrites aux points 10 11 et 12.
Si la commande de suppression du disque donne ce retour

        sudo mdadm --grow /dev/md55 --raid-devices=4 --backup-file /home/md55
        mdadm: this change will reduce the size of the array.
        use --grow --array-size first to truncate array.
        e.g. mdadm --grow /dev/md55 --array-size 15713280

La tentation est grande de faire un copier/coller de la commande proposée.
Elle fonctionne très bien! La taille du RAID devient alors nettement plus petite que le système de fichier qu'il héberge.
Le système de fichier ne sera plus montable ni réparable.
Le logiciel aurait du proposer la commande suivante:

        resize2fs  /dev/md55  15713280K

Mais il ne connaît absolument pas le système de fichier qu'il héberge et ne peut donc pas le faire!!!
Il est nécessaire de faire la commande de resize. Si celle-ci ne fonctionne pas il n'y a pas de solution mais c'était très probablement une erreur de calcul dans le nombre de disques pouvant être enlevés ou une implantation de fichiers laissant des "trous"!

Exemple de création d'un RAID0

sudo mdadm --create /dev/md0 --level=0  --raid-devices=2 /dev/sdb1 /dev/sdc1
sudo mkfs.ext4 /dev/md0
sudo mount -v /dev/md0 /media/raid
sudo cp -rv  /media/Commun/Football/France* /media/raid

Il faut disposer de deux nouveaux disques de taille au moins égale et les ajouter en disant que c'est en raids10. Exemple de commande.

sudo mdadm --grow /dev/md0 --level=10 --raid-devices=4 --add /dev/sdc1 --add /dev/sdd1 

Puis regarder les deux nouveaux disques se mettre en forme par utilisation automatique du mode recovery de mdadm.

watch -n10 cat /proc/mdstat 

Cette partie va montrer comment migrer les données d'un RAID à un autre RAID. Je vais considérer qu'il s'agit ici de la création d'une nouvelle machine pour recouvrir tous les aspects du problème. Il faut d'abord créer le nouveau RAID comme décrit dans la partie précédente. Et ré-assembler le RAID existant de façon à les faire cohabiter le temps de la copie des données. Pour cela il faut créer un nouveau fichier FIFO mais pour ne pas rentrer en conflit avec le fichier existant nous allons lui donner l'identifiant 1 :

mknod /dev/md1 b 9 1

Ensuite il ne reste plus qu'à démarrer le vieux RAID comme suit :

mdadm -A /dev/md1 --update=super-minor -m0 /dev/sd... /dev/sd...

La commande précédente demande l'assemblage en mettant à jour les informations d'identification. Le paramètre -m0 s'assure que nous utiliserons que les disques/partitions qui avaient un identifiant 0.

sudo mdadm --assemble /dev/md2   --update=super-minor  /dev/sdc11  /dev/sdc12  /dev/sdc13  /dev/sdc14

sudo mdadm --assemble /dev/md2  --run /dev/sdc11   /dev/sdc12  /dev/sdc13  /dev/sdc14

Pour s'assurer que tout s'est bien passé vous pouvez afficher les informations mdadm :

cat /proc/mdstat

La sortie devrait ressembler à cela :

md1 : active raid5 sda[0] sdb[3] sde[2] sdf[1]
      1465159488 blocks level 5, 128k chunk, algorithm 2 [4/4] [UUUU]
      
md0 : active raid5 sdc[0] sdg[2] sdd[1]
      1953524992 blocks level 5, 128k chunk, algorithm 2 [3/3] [UUU]

Si vous voulez faire persister les informations sur ce RAID vous pouvez passer la commande suivante :

mdadm --daemonise /dev/md1

Ne pas agir à la hâte !

mdadm --create ...

Essayez d'abord des choses simples :

Si une grappe raid s'avère inutilisable, commencez par l'arrêter avec

mdadm --stop ...

(Souvent l'activation d'un grappe raid qui échoue crée un périphérique inutilisable et verrouille tous les composant de la grappe)

Ensuite tentez de relancer l'assemblage avec

mdadm --assemble ...

Rien de mal ne peut être fait par cette commande sauf avec certaines options supplémentaires.

Vous pouvez éventuellement forcer l'activation d'une grappe incomplète (s'il manque un seul disque sur un raid 1 ou 5) en ajoutant les options - -run - -readonly

mdadm --assemble --run --readonly ...

Le disque absent ne doit pas être remplacé par le mot "missing". Si l'utilisation de l'option - -run à permis l'assemblage, examinez ensuite le contenu de vos systèmes de fichier, et profitez en pour faire une sauvegarde de vos données, avant de tenter de réintroduire un disque manquant.

mdadm --add, --re-add, --fail, --remove, ou --replace

sudo mdadm --create /dev/md0 --level=5 --assume-clean --raid-devices=3 /dev/sdb1[1-3] 
mdadm: /dev/sdb11 appears to contain an ext2fs file system
       size=40960000K  mtime=Thu Jan  1 01:00:00 1970
mdadm: /dev/sdb11 appears to be part of a raid array:
       level=raid5 devices=3 ctime=Sun Mar 19 15:53:46 2023
mdadm: /dev/sdb12 appears to be part of a raid array:
       level=raid5 devices=3 ctime=Sun Mar 19 15:53:46 2023
mdadm: /dev/sdb13 appears to be part of a raid array:
       level=raid5 devices=3 ctime=Sun Mar 19 15:53:46 2023
Continue creating array? yes
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.
sudo mount /dev/md0 /media/raid
ls -ls /media/raid
total 1918004
646528 -rwxr-x--- 1 root root 662036661 mars  19 15:54 'France - Suisse (8e de finale) -1e_MiTemps.mkv'
668332 -rwxr-x--- 1 root root 684365664 mars  19 15:55 'France - Suisse (8e de finale) -2e_MiTemps.mkv'
470280 -rwxr-x--- 1 root root 481560177 mars  19 15:55 'France - Suisse (8e de finale) -Prolongations.mkv'
132848 -rwxr-x--- 1 root root 136028194 mars  19 15:56 'France - Suisse (8e de finale) -TirsAuBut.mkv'
    16 drwx------ 2 root root     16384 mars  19 15:53  lost+found

Si en faisant une vérification, vous obtenez ceci :

La taille du système de fichiers (selon le superbloc) est de 7727257 blocs
La taille physique du périphérique est de 7727232 blocs
Le superbloc ou la table des partitions est peut-être corrompue !

ou ceci (au boot par exemple):

my_documents: The filesystem size (according to the superblock) is 7727257 blocks
The physical size of the device is 7727232 blocks
Either the superblock or the partition table is likely to be corrupt!

my_documents: UNEXPECTED INCONSISTENCY; RUN fsck MANUALLY.
	(i.e., without -a or -p options)

Cela provient certainement du fait que vous avez construit le raid sans recréer un système de fichier par dessus ! Dans ce cas faites ceci :

e2fsck -f /dev/mdX

(où X est la partition raid) et sans interrompre, taper 'n' et laisser continuer (si vous n'avez pas de backup faites le avant, on ne sait jamais). Une fois fini faites :

resize2fs /dev/mdX

Cela va redimensionner la partition en fonction des info du superblock. pour être sûr revérifier (via e2fsck) la partition et cela devrait aller sans aucun problème !

Si, au démarrage, vous avec un message du genre :

fsck.ext3: Device or resource busy while trying to open /dev/sdbX
Filesystem mounted or opened exclusively by another program?

Alors que /dev/sdX est un membre du raid et n'est pas lui-même présent dans fstab, cette solution peut peut-être vous aider : (on sauvegarde pour le cas où …)

sudo mv /etc/blkid.tab /etc/blkid.tab.baktimeofday

Ensuite redémarrer cela devrait être résolu.

cat /proc/mdstat
Personalities : [raid1] [linear] [multipath] [raid0] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] 
md127 : active (auto-read-only) raid1 sda1[0] sdb1[1]
      488385472 blocks [2/2] [UU]
 
unused devices: <none>

#tout oublier et rescanner
sudo mdadm -Ss 
# Assembler la matrice pré-existante (à adapter)
sudo mdadm -A /dev/md0 /dev/sd[ab]1
# s'en souvenir 
sudo mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm/mdadm.conf
# mettre à jour initrd
sudo update-initramfs -v -u
# vous pouvez redémarrer /dev/md0 sera présent.
sudo reboot

Avec la version 16.04.1 et une ligne de création toute simple:

sudo mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 --name=MesDaTaRAIDS0 /dev/sdb12 /dev/sdc17

sudo mdadm --create /dev/md1 --level=1 --raid-devices=2 --name=MesDaTaRAIDS1 /dev/sdc18 /dev/sdc19

sudo mdadm --create /dev/md2 --level=1 --raid-devices=2                                           /dev/sdc20 /dev/sdc20

et faire le montage des partitions md127 md126 et md125 . Il semble que tout fonctionne.

Avec Ubuntu 12.04 Si votre RAID est non fonctionnel et reconnu comme /dev/md127

Cette erreur semble principalement apparaître lors d'une création de volume RAID avec l’outil graphique palimpsest (inclus dans gnome-disk-utility).

Il faut commencer par récupérer le numéro de UUID de votre volume RAID. Pour ce faire, il faut que votre RAID soit monté avec l'outil graphique puis depuis un terminal taper la commande suivante :

sudo mdadm -Es

Vous devez avoir ce type de résultat avec le numéro de UUID :

ARRAY [...] level=raid1 metadata=1.2 num-devices=2 UUID=ed684f7c:0756fe74:cd2238a8:62f7ed56 [...]

Déclarer votre volume RAID dans /etc/mdadm/mdadm.conf (Toujours avec vos valeurs et pas forcement md0 s'il est utilisé par un autre disque) :

ARRAY /dev/md0 level=raid1 metadata=1.2 num-devices=2 UUID=UUID de votre volume RAID

Exemple extrait d'un des threads ci-dessous :

ARRAY /dev/md0 level=raid1 metadata=1.2 num-devices=2 UUID=ed684f7c:0756fe74:cd2238a8:62f7ed56

Éventuellement ajouter votre volume dans /etc/fstab (pour le montage au démarrage du système) après avoir créé votre point de montage (ici →/media/VolumeRAID) :

/dev/md0	/media/VolumeRAID	ext4	defaults	0	0

Mettre à jour initramfs afin de prendre en compte votre fichier mdadm.conf au démarrage :

sudo update-initramfs -u

De nombreux threads traitent de ce sujet (étonnamment toujours pas résolu !):

https://forum.ubuntu-fr.org/viewtopic.php?id=372346

https://ubuntuforums.org/showthread.php?t=1764861

https://ubuntuforums.org/showthread.php?t=1468064

https://ubuntuforums.org/archive/index.php/t-1883173.html

https://forum.ubuntu-fr.org/viewtopic.php?id=1997683

https://forum.ubuntu-fr.org/viewtopic.php?pid=22383805#p22383805

Lorsque votre RAID est activé automatiquement au boot, il se peut qu'en le montant avec le gestionnaire de fichier Nautilus, vous n'ayez pas les droits d'écriture.

Pour corriger cela, il faut d'abord localiser le point de montage et vérifier les propriétés :

ls -l /media
total 8
drwxr-xr-x 2 root root 4096 juil.  7 02:03 cdrom
drwxr-xr-x 3 root disk 4096 nov.  30 15:48 my_raid

On voit que le montage est réalisé sur '/media/my_raid' appartient à 'root' et a pour groupe 'disk', mais que seul 'root' peut écrire. Il faut remédier à cela en intégrant votre utilisateur dans le groupe 'disk' et en autorisant l'écriture dans le RAID pour ce groupe.

sudo adduser <votre_nom> disk
sudo chmod -R 775 /media/my_raid

Vous aurez maintenant, en tant que membre du groupe 'disk', le droit d'écrire.

Si cela ne résout pas le problème, une solution peut consister à déplacer le point de montage de /media/raid vers /media/user/raid. En effet, comme indiqué ici (2.3), « Depuis quelques versions (16.04 ?), il existe un point de montage dédié à ces montages ponctuels dans le répertoire /media, et il porte votre nom. Ainsi, si vous avez choisis comme nom utilisateur fred, il existe un répertoire /media/fred. Il est intéressant d'utiliser ce répertoire (ou un répertoire dans votre compte utilisateur normal), car les montages qui ne sont pas faits dans votre compte /home/user ou dans /media/user ne sont pas visibles dans votre gestionnaire de fichiers (mais ils fonctionnent). »

Lorsque l'on crée un volume RAID, on se retrouve vite avec des capacités très importantes. Or, créer un seul système de ficher de 500 Go, voire beaucoup plus, n'est pas forcement une bonne idée. Pour pouvoir découper cet espace de stockage à volonté et pouvoir créer autant de système de fichier que nécessaire (et les redimensionner au besoin) il peut être très intéressant d'utiliser, « au-dessus » du RAID la fonctionnalité LVM :

lvm

Il existe aussi la possibilité de mettre du RAID à l'intérieur d'un LVM.

Vous pouvez très bien combiner les niveaux de RAID. La manière la moins onéreuse de créer un RAID combiné est d'effectuer plusieurs RAID matériels puis de les combiner entre eux au niveau logiciel.

On pourra prendre comme exemple le RAID 1,0 qui fonctionne très bien. Imaginons que nous ayons 6 disques durs de 30Go, plus un disque dur système et trois cartes-filles supportant le RAID 1. Créons donc trois ensembles RAID 1 (mirroring) qui feront tous 30Go. Appliquons ensuite un RAID 0 au niveau logiciel. On possède alors un seul ensemble de 90Go (3 x 30Go) et une tolérance de panne de trois disques durs (1 par unité RAID 1).

Pour ceux qui sont intéressés par la commande mdadm, sachez qu'elle possède d'autres options. L'une de ses options permet notamment d'ajouter un disque de spare, c'est-à-dire un disque "dormant", qui prend la relève dès qu'un disque tombe en panne. Cela vous permet une plus grande tolérance de panne.

Voici l'option permettant de prendre en compte un disque de spare :

mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 --spare-devices=1 /dev/sdX

Par contre, si vous avez déjà une matrice RAID en service, sur sda2 et sdb2, et que vous voulez ajouter le spare sdc2 (préalablement partitionné à l'identique avec sfdisk par exemple) :

Une fois votre disque supplémentaire connecté, il vous faut créer les mêmes partitions, pour cela tapez en root dans un terminal (sudo -i, ou sudo bash je vous le rappelle) :

sfdisk -d /dev/sda > sda.out
sfdisk /dev/sdc < sda.out

ou sda est le disque "source", et sdc le disque "target"

mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/sdc2

Vérifiez alors en tapant :

mdadm --detail /dev/md0

Et vous verrez votre nouveau disque sdc2 comme spare disk.

Pour tester, et être sûr que tout fonctionne, faisons un test (qui revient à débrancher un disque) :

mdadm --manage /dev/md0 --set-faulty /dev/sdb
mdadm --manage /dev/md0 --remove /dev/sdb

Alors le spare disque (ou le miroir…) prend le relais automatiquement. Si vous n'avez pas de spare, remettez le disque en service :

mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/sdb

Constatez la reconstruction avec :

cat /proc/mdstat

Chaque disque retiré puis remis fera une reconstruction complète. Pour une matrice de 40 Go, comptez 15 min pour atteindre les 100% (60 mo/s environ). Évitez de rebooter la machine pendant la progression.

Sans simuler la défaillance d'un disque, voici un outil qui vous permettra de vérifier si vos disques sont bien synchronisés, le test sera long. voir /usr/share/mdadm/checkarray –help pour plus d'options.

sudo /usr/share/mdadm/checkarray  /dev/md0

Pour ceux qui fouillent un peu, les fichiers de configurations sont

• file:///etc/default/mdadm
• file:///etc/mdadm/mdadm.conf

sudo bash /usr/share/mdadm/mkconf | sudo tee /etc/mdadm/mdadm.conf && sudo update-initramfs -u 

Dans le fichier mdadm.conf ou lorsque l'on utilise mdadm en mode monitoring il est possible de se faire envoyer un email lorsqu'il y a un évènement qui se produit, c'est bien, c'est le comportement par défaut, mais si on n'est pas sur un serveur (et même dans ce cas) ce n'est pas toujours l'idéal. Enfin, rien ne vous empêche d'installer mailx

L'idéal serait donc :

• Des traces d'évènement dans les log système
• Un script d'alerte perso.

Pour les logs système, si vous utilisez la ligne de commande suivante :

mdadm --monitor --syslog --delay=1800 /dev/md0
#équivalent à mdadm --monitor -y --delay=1800 /dev/md0

Ou encore, via le fichier de configuration /etc/mdadm/mdadm.conf en ajoutant :

# START_DAEMON:
#   should mdadm start the MD monitoring daemon during boot?
START_DAEMON=true

# DAEMON_OPTIONS:
#   additional options to pass to the daemon.
DAEMON_OPTIONS="--syslog"
#
# instruct the monitoring daemon where to send mail alerts
MAILADDR    root    ########    ou    wwwwwww.Fournisseur.fr

Cependant, le mieux et le plus intéressant reste un script maison. Plusieurs paramètres sont fournis par mdadm :

• $1 : chaîne de caractères décrivant ce qui s'est passé repris parmi celle-ci :
  • SparesMissing : spare disque manquant
  • Fail : un ou plusieurs disques défectueux
  • RebuildStarted : un nouveau disque est présent et une reconstruction a débuté
  • Rebuild20, 40, 60, 80 : reconstruction en cours à 20, 40, 60 ou 80%
  • RebuildFinished : la reconstruction vient de finir
  • SpareActive : disque spare vient d'être ajouté à une matrice
• $2 : nom du disque raid md concerné, par exemple /dev/md2
• $3 : disque concerné, par exemple /dev/sda5

Un exemple de programme se trouve localement

Pour tester son programme on peut utiliser ceci :

sudo mdadm --monitor --scan --oneshot --test --program /cheminversmonprogramme

Afin de l'ajouter, 2 chemins sont possibles : ligne de commande, si vous lancez le RAID de cette manière :

mdadm --monitor --alert /cheminversmonprogramme --delay=180 /dev/md0
#ou -p ou --programm
#par defaut le delay est de 60 secondes

Ou encore, via le fichier de configuration /etc/mdadm/mdadm.conf en ajoutant :

# PROGRAM
# programme qui sera exécuté en cas d'évènement
PROGRAM /cheminversmonprogramme

Il est aussi possible de se faire prévenir dans sa messagerie personnelle après avoir installé un logiciel client. Par exemple msmtp. Puis en activant la fonctionnalité.

systemctl stop mdmonitor
sudo mdadm --monitor --scan --mail NomUtilisateur@fournisseur.fr 
systemctl restart mdmonitor
## Ne pas oublier de tester le fonctionnement de la messagerie.
sudo mdadm --monitor --scan --mail NomUtilisateur@fournisseur.fr --test --oneshot

Il est possible de créer un RAID sans avoir tous les disques au moment de la création. Pour cela au lieu de préciser /dev/sdXY on mettra missing. Par exemple, dans le cas ci-dessous il faudra ajouter un disque plus tard :

mdadm -C /dev/md0 -l1 -n2 /dev/sda1 missing

N.B.:

Pour créer un RAID 10 avec seulement deux disques, les deux autres disques, marqués comme manquants, devront être alternés avec ceux présents :

mdadm --create /dev/md0 --level=10 --raid-devices=4 /dev/sda1 missing  /dev/sdb1 missing

Si l'on met deux missing à la suite, cela ne fonctionne pas

Ensuite il suffit d'ajouter le (ou les) disque(s) manquant(s) via :

mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/sdb1

Attention, ne pas oublier de regarder que la reconstruction du disque est finie *AVANT* de redémarrer, via

cat /proc/mdstat

Dans l'exemple qui suit, on va mettre la partition /dev/sda4 en mirroir avec la partition /dev/sdb4. Cette procédure ne fait pas appel au rsync pour la copie, mais utilise la recopie du mdadm. Ce qui permet une remise en service plus rapide.

L'exemple est fait pour une partition en ext2/ext3/ext4. Pour le reiserfs c'est aussi faisable mail il faut ajuster les commandes (resize_reiserfs au lieu de e2fsck et resize2fs)

On démonte le file system, puis on calcule la nouvelle taile du file system car le RAID1 va rajoute un bloc de contrôle :

cd && umount /dev/sda4
TAILLE_INITIAL=$(fdisk -l /dev/sda4 2>/dev/null|grep "/dev/sda4" |cut -d "," -f2| cut -d " " -f2)
TAILLE_F=$(( $(( TAILLE_INITIAL / 1024 )) - 12 ))K
echo $TAILLE_INITIAL
echo $TAILLE_F

e2fsck -f /dev/sda4
resize2fs /dev/sda4 $TAILLE_F

Ici a partition est prete a accueillir le bloc de controle du raid. On construit le RAID

mdadm --create /dev/md0 --metadata=1.0 --level=1 --raid-devices=2 missing /dev/sda4
	mdadm: /dev/sda4 appears to contain an ext2fs file system
		size=3979656K  mtime=Fri Mar 11 20:21:34 2011
	Continue creating array? y
	mdadm: array /dev/md0 started.

e2fsck -f /dev/md0
	e2fsck 1.41.12 (17-May-2010)
	La taille du système de fichiers (selon le superbloc) est de 525013 blocs
	La taille physique du périphérique est de 524992 blocs
	Le superbloc ou la table des partitions est peut-être corrompue !
	Arrêter<o>? non
	
	Passe 1 : vérification des i-noeuds, des blocs et des tailles
	Passe 2 : vérification de la structure des répertoires
	Passe 3 : vérification de la connectivité des répertoires
	Passe 4 : vérification des compteurs de référence
	Passe 5 : vérification de l'information du sommaire de groupe
	DATA : 12/131376 fichiers (0.0% non contigus), 156488/525012 blocs

On redimensionne le disque au cas où, mais cela ne devrait pas être utile. S'il indique qu'il fait une modification, c'est que le calcul de TAILLE_F était insuffisant.

resize2fs /dev/md0
resize2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Le système de fichiers a déjà 525010 blocs. Rien à modifier !

On finit en marquant le disque comme étant un raid et on sauvegarde la configuration

	~# sfdisk --id /dev/sda 4 fd
	
	~# cp -a /etc/mdadm/mdadm.conf /etc/mdadm/mdadm.conf.origin
	~# mdadm --misc --detail --brief /dev/md0 | tee -a /etc/mdadm/mdadm.conf

Vérification du status :

	~# cat /proc/mdstat 
	Personalities : [linear] [multipath] [raid0] [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] 
	md0 : active (read-only) raid1 sda4[1]
	      3979584 blocks [2/1] [_U]

	~# blkid /dev/md0
	/dev/md0: LABEL="DATA" UUID="ff1521f6-e70d-4134-bb33-fb9f555ff6c5" TYPE="ext4"
	# le raid à bien hérité du File system et du nom

	# on vérifie qu'une entrée pour le RAID existe dans le ficher de configuration
	tail /etc/mdadm/mdadm.conf

Mise en miroir : à partir du moment que le deuxième disque est disponible :

	~# mdadm --add /dev/md0 /dev/sdb4

On suit la reconstruction

	watch "cat /proc/mdstat"
	Personalities : [linear] [multipath] [raid0] [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] 
	md0 : active raid1 sdb4[2] sda4[1]
	      3152192 blocks [2/1] [_U]
	      [>....................]  recovery =  4.5% (144384/3152192) finish=0.6min speed=72192K/sec

• Comme toujours, une fois le paquet installé, de la doc est disponible localement
• FAQ de Debian sur mdadm
• Wiki de référence du raid logiciel Linux (à partir du kernel 2.6)
• How-TO complet sur la question du raid (kernel antérieur à 2.6)
• http://www.noisette.ch/wiki/index.php/Mdadm
• Deux disques RAID5 détruits au même moment
• http://kev.coolcavemen.com/tag/mdadm/
• Récupérer un vieux RAID géré par un NAS qui lâche
• Les formats des métadata
• exemples de création (Anglais)

Contributeurs : goldkey, Deejc, Grummfy, gene69.