Discos RAID

1. Resumen
2. ¿Porqué usar RAID?
3. ¿Quién debería usar los RAID?
4. RAID: Hardware vs. Software
5. Arreglos paralelos vs. independientes
6. Tipos de RAID
7. ¿Que es RAID?
8. Crear Particiones RAID
9. Elección de discos para un RAID
10. Configuración de RAID
11. Como seleccionar un disco RAID
12. Glosario

Resumen:

RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks): Consiste en una serie de sistemas para organizar varios discos como si de uno solo se tratara pero haciendo que trabajen en paralelo para aumentar la velocidad de acceso o la seguridad frente a fallos del hardware o ambas cosas. Raid es una forma de obtener discos duros más grandes, más rápidos, más seguros y más baratos aprovechando la potencia de la CPU para tareas que necesitarían circuitos especializados y caros.

1-¿Porqué usar RAID?

Las operaciones de I/O a disco son relativamente lentas, primordialmente debido a su carácter mecánico. Una lectura o una escritura involucra, normalmente, dos operaciones. La primera es el posicionamiento de la cabeza lecto/grabadora y la segunda es la transferencia desde o hacia el propio disco. El posicionamiento de la cabeza está limitado por dos factores: el tiempo de búsqueda (seek time) y el retardo por el giro del disco hasta la posición de inicio de los datos (latencia rotacional). La transferencia de datos, por su parte, ocurre de a un bit por vez y se ve limitada por la velocidad de rotación y por la densidad de grabación del medio. Una forma de mejorar el rendimiento de la transferencia es el uso de varios discos en paralelo, esto se basa en el hecho de que si un disco solitario es capaz de entregar una tasa de transferencia dada, entonces dos discos serían capaces, teóricamente, de ofrecer el doble de la tasa anterior, lo mismo sucedería con cualquier operación. La adición de varios discos debería extender el fenómeno hasta un punto a partir del cual algún otro componente empezará a ser el factor limitante. Muchos administradores o encargados de sistemas intentan llevar a cabo esta solución en forma básicamente manual, distribuyendo la información entre varios discos de tal forma de intentar asegurar una carga de trabajo similar para cada uno de ellos. Este proceso de "sintonía" podría dar buenos resultados de no ser por dos factores principales: 1º No consigue mejorar las velocidades de transferencia de archivos individuales, sólo mejora la cantidad de archivos accedidos en forma concurrente. 2º Es obvio que el balance no es posible de mantener en el tiempo debido a la naturaleza dinámica de la información.

Una forma bastante más efectiva de conseguir el objetivo es el uso de un arreglo de discos, el cual según la definición del RAID Consultory Board es "una colección de discos que integran uno o más subsistemas combinados con un software de control el cual se encarga de controlar la operación del mismo y de presentarlo al Sistema Operativo como un sólo gran dispositivo de almacenamiento". Dicha pieza de software puede ser integrada directamente al Sistema Operativo o estar en el propio arreglo; así como el arreglo puede ser interno o externo.

Novell Netware incluye, desde hace algún tiempo, soporte para arreglos de discos. El espejado y la duplicación de discos son ejemplos de arreglos basados en software.

Las soluciones de arreglos basadas en hardware son principalmente implementadas mediante el uso de controladoras SCSI (Small Computer System Interface) especializadas, las cuales a menudo están dotadas de procesadores propios para liberar a la CPU del sistema de la tarea de control y de cachés para mejorar aún más el desempeño.

Para Netware cualquiera de las dos soluciones, software o hardware, será visualizada como un único y gran disco virtual.

Así pues un arreglo de discos ofrecerá un mejor desempeño debido a que dividirá en forma automática los requerimientos de lectura/escritura entre los discos que lo conforman. Por ejemplo, si una operación de lectura/escritura involucra a cuatro bloques de 4 Kb cada uno, entonces un arreglo de 4 discos podría, teóricamente, entregar cuatro veces la tasa de operación de un disco único, esto debido a que el disco único sólo podría atender a un bloque en forma simultánea, mientras que en el arreglo cada disco podría manejar un sólo bloque operando ellos al mismo tiempo

En la práctica, sin embargo, dichos niveles no se obtienen debido, principalmente, a la carga de trabajo inherente al control del propio arreglo. Además el uso de varios discos se emplea para construir cierto nivel de redundancia de los datos y es este nivel de redundancia y la forma de implementarlo lo que crea los niveles de RAID.

2-¿Quién debería usar los RAID?

Aquellos de ustedes que necesiten controlar grandes cantidades de datos (como los administradores de sistemas), se beneficiarían del uso de la tecnología RAID. La primera razón para usar RAID es:

• aumento de la velocidad
• aumento de la capacidad de archivo
• gran eficacia en recuperarse de un fallo del sistema

3- RAID: Hardware vs. Software

Existen dos posibilidades de realizar un sistema basado en la tecnología RAID: RAID Hardware o RAID Software.

RAID Hardware

Las soluciones hardware gestionan el subsistema RAID independientemente del host, presentándole a este un solo disco.

Un ejemplo de RAID hardware podría ser el conectado al controlador SCSI que presenta al sistema un único disco SCSI. Un sistema RAID externo se encarga de la gestión del RAID con el controlador localizado en el subsistema externo de los discos. Todo el subsistema está conectado a un host a través de un controlador SCSI normal y se le presenta al host como un solo disco.

Existen también controladores RAID en forma de tarjetas que se comportan como un controlador SCSI con el sistema operativo, pero gestionan todas las comunicaciones reales entre los discos de manera autónoma. En estos casos, basta con conectar los discos a un controlador RAID como lo haría con un controlador SCSI, pero después podrá configurarlo como un controlador RAID sin que el sistema operativo note la diferencia.

RAID Software

El RAID Software implementa los diferentes niveles de RAID en el código del kernel que tienen que ver con la gestión del disco (block device). Ofrece además la solución menos costosa, el RAID software funciona con discos IDE menos costosos así como con discos SCSI. Con las rápidas CPU de hoy en día, las prestaciones de un RAID software pueden competir con las de un RAID hardware.

El driver MD del kernel de Linux es un ejemplo de que la solución RAID es completamente independiente del hardware. Las prestaciones de un RAID basado en el software depende de las prestaciones y de la carga del CPU.

4- Arreglos paralelos vs. independientes

Arreglos paralelos: éstos son aquellos en que cada disco participa en todas las operaciones de entrada/salida. Este tipo de arreglo ofrece tasas altísimas de transferencia debido a que las operaciones son distribuidas a través de todos los discos del arreglo y ocurren en forma prácticamente simultánea. La tasa de transferencia será muy cercana, 95%, a la suma de las tasas de los discos miembros, mientras que los índices de operaciones de entrada/salida serán similares a las alcanzadas por un disco individual. En síntesis, un arreglo paralelo accesará sólo un archivo a la vez pero lo hará a muy alta velocidad. Algunas implementaciones requieren de actividades adicionales como la sincronización de discos.

Los RAID de niveles 2 y 3 se implementan con arreglos paralelos.

Arreglos independientes: son denominados así aquellos arreglos en los cuales cada disco integrante opera en forma independiente, aún en el caso de que le sea solicitado atender varios requerimientos en forma concurrente. Este modelo ofrece operaciones de entrada/salida sumamente rápidas debido a que cada disco está en posición de atender un requerimiento por separado. De esta forma las operaciones de entrada/salida serán atendidas a una velocidad cercana, 95%, a la suma de las capacidades de los discos presentes, mientras que la tasa de transferencia será similar a la de un disco individual debido a que cada archivo está almacenado en sólo un disco.

Los niveles 4 y 5 de RAID se implementan con arreglos independientes, mientras que los niveles 0 y 1 pueden ser implementados tanto en forma de arreglos independientes como en arreglos paralelos. Netware lo implementa como arreglos independientes a nivel del propio Sistema Operativo y, por lo tanto, no precisa de hardware o software adicional.

5- Tipos de RAID:

Lineal

Diferentes discos se enlazan uno detrás de otro para que el sistema vea un solo disco más grande. Si falla uno perdemos todo el sistema de ficheros.

RAID 0

La información se graba y se lee en paralelo entre varios discos. Como no hay redundancia el riesgo de fallos aumenta, pero el rendimiento es muy bueno.

RAID 1 : Mirrored Disk Array (MDA)

Conjunto de discos en espejo:

La configuración de nivel 1 de Raid o disco en espejo incluye dos unidades de disco:

1° unidad de datos y una unidad de replica. Cuando se describen datos en una unidad, también se escriben en la otra. El disco redundante es una replica exacta del disco de datos, por lo que se conoce también como disco espejo. Los datos pueden leerse de cualquiera de las 2 unidades de forma que si se avería la unidad de datos es posible acceder a la unidad de replica, con lo que el sistema puede seguir funcionando. Con el nivel de Raid se obtiene la misma velocidad de lectura/ escritura que una configuración normalizada de disco, por lo que constituye la mejor opción para aplicaciones que contienen un gran número de operaciones de escritura.

Ventajas

• Mayor rendimiento en las lecturas de datos de las lecturas convencionales.
• Podemos recuperar todos los datos en caso de error en unos de los discos ya que si un disco suspende la operación el otro continua disponible.

Inconvenientes

• Bastante caro ya que necesitamos el doble de espacio que el necesario.
• Moderada lentitud en la escritura de datos ya que la hemos de escribir en dos localizaciones.

Ambientes en donde implementarlos

Raid1 esta diseñado para sistemas en donde la disponibilidad de información es esencial y su reemplazo resultaría difícil y costoso (mas costoso que reponer el disco en si).

Típico en escrituras aleatorias pequeñas con tolerancia a fallas. El problema de este tipo de arreglos es el costo que implica duplicar el disco.

Raid 2 : Hamming code for Error Correction

Es el primer nivel de Raid que usa código de correcciones de error utilizando la " generación Hamming" de código de error.

Con único de paridad solo se puede detectar un único error, pero si esta interesado en la recuperación de más errores son necesarios más discos adicionales. Sistemas de nueve discos.

Este nivel cuenta con varios discos para bloques de redundancia y corrección de errores. La división es a nivel de bits, cada byte se graba con un bit de paridad en cada uno de los discos y un bit de paridad en el noveno. El acceso es simultaneo a todas las unidades tanto en operaciones de escritura como lectura. Algunos de estos discos son empleados para códigos de error, los cuales se emplean para referencias de los datos en caso de que falle uno de los discos. Este nivel tiene un costo bastante elevado ya que necesitamos muchos discos para mantener los códigos de error. Gracias a como están distribuidos los datos en los discos se consigue mejorar la velocidad de transferencia principalmente en la lectura ya que podemos emplear todos los discos en paralelo. Estos discos aunque proporcionen un buen rendimiento no son muy empleados ya que los niveles 1 –3 – 5 proporcionan una mayor relación costo/ rendimiento

Ventajas

• Se emplea para mejorar la demanda y también la velocidad de transferencia.

• Podemos recuperar los datos gracias a los discos de código de error.

Inconvenientes

• Solución cara ya que requeriremos muchos discos para guardar los códigos de error.

• Tiempo de escritura de datos bastante lentos, incluso aunque los datos se separen el los diferentes discos

Raid 3

Sistemas de disco en paralelo con disco de paridad para corrección de errores. Conocido también como Striping con paridad delicada. Utiliza también un disco de protección de información separado para almacenar información de control codificada con lo que se logra una forma mas eficaz de proporcionar redundancia de datos. Este control de información codificada o paridad proviene de los datos almacenados en los discos y permite la reconstrucción de información en caso de fallas. Se requieren como mínimo 3 discos y se utiliza la capacidad de un disco para la información de control. Los datos se dividen fragmentos que se transfieren a los discos que funcionan en paralelo, lo que permiten enviar mas datos de una sola vez, y aumentar en forma sustancial la velocidad general de transferencia de datos. Esta ultima característica convierte a este nivel en idóneo para que estas aplicaciones que requieran la transferencia de grandes ficheros contiguos hacia y desde el ordenador central.

Resultan mas adecuados para sistemas en los que transfieren grandes cantidades de datos secuencialmente , ejemplo audio, video. Para estos es el nivel Raid mas eficiente ya que nunca es necesario leer modificar, escribir el bloque de paridad. Es menos apropiado para el tipo de acceso de base de datos en los cuales se necesitan transferir pequeñas unidades de datos de manera aleatoria.

No obstante en aquellos entornos en los que muchos usuarios desean leer y escribir múltiple registros aleatorios, las peticiones de operaciones de entrada /salida simultaneas pueden sobrecargar y ralentizar el sistema. En el nivel 3 de Raid los discos participan en cada transacción, atendiendo cada petición de Entrada /Salida de una en una. Por consiguiente el nivel 3 de Raid no es una opción adecuada para operaciones transaccionales, en la que la mayor parte del tiempo se emplea en buscar pequeños registros esparcidos aleatoriamente en los discos.

Ventajas

•Alto rendimiento para aplicaciones de velocidad de transferencia alta. • Gracias al disco de paridad podemos recuperar datos.

Inconvenientes

•Si perdemos el disco de paridad perdemos toda la información redundante que teníamos • Tipo de escritura de datos bastante lento.

RAID 4 Independient Disk Array (IDA)

Sistemas de discos independientes con disco de control de errores .

En el nivel 4 de raid los bloques de datos pueden ser distribuidos a través de un grupo de discos para reducir el tiempo de transferencia y explotar toda la capacidad de transferencia de datos de la matriz de disco .El nivel 4 de Raid es preferible al nivel 2 de Raid para pequeños bloques de datos , por que en este nivel , los datos son distribuidos por sectores y no por bits .Otra ventaja del nivel 4 de RAID frente a los niveles 2 y 3 es que al mismo tiempo puede estar activa mas de una operación de lectura escritura sobre el conjunto de discos .

Cada disco graba un bloque de datos distinto, y un disco adicional graba un código de corrección de errores. Si falla un disco, su información se puede recomponer; solo perdemos la capacidad de un disco, pero éste está muy saturado.

El nivel 4 de RAID tiene división a nivel de bloques y el acceso al arreglo de discos es paralelo , pero no simultaneo . Posee un delicado aparidad y correccion de errores . La operación de escritura se realiza en forma secuencial y la lectura en paralelo ,

Ventajas :

• Buen rendimiento en las escrituras de datos • Tiene integridad de datos

Inconvenientes

• Si perdemos el disco de parida , perdemos toda la información redundante que Teniamos . • Meno rendiemiento en las lecturas de datos

RAID 5

igual que el anterior, pero el disco que graba el código de corrección se va alternando. Rápido, seguro, y sólo pierde la capacidad de un disco…pero necesita al menos 3 discos.

RAID-6. Este tipo es similar al RAID-5, pero incluye un segundo esquema de paridad distribuido por los distintos discos y por tanto ofrece tolerancia extremadamente alta a los fallos y las caídas de disco. Hay pocos ejemplos comerciales en la actualidad. RAID-7. Este tipo incluye un sistema operativo incrustado de tiempo real como controlador, haciendo las operaciones de caché a través de un bus de alta velocidad y otras características de un ordenador sencillo. Un vendedor ofrece este sistema.

Raid 10

La información se distribuyen en bloques como el Raid 0 y adicionalmente , cada disco se duplica como raid 1 , creando un segundo nivel de arreglo se conoce como "Striping de arreglos duplicados " . Se requieren , dos canales , dos discos para cada canal y se utilizan el 50 % de la capacidad para información de control

Ventajas

• Este nivel ofrece un 100 % de redundancia de la información y un soporte para grandes volúmenes de datos , donde el precio no es un factor importante .

Ambientes donde implementarlo

Ideal para sistemas de emisión critica , donde se requiera mayor confiabilidad de la información , ya que pueden fallar dos discos inclusive (uno por cada canal) y los datos todavía se mantienen en linea .Es apropiado tambien en escritura aleatorias pequenas .

Raid 30

Es ideal para aplicaciones no interactiva , tal como señales de grafico e imágenes .Se conoce tambien como Striping de arreglos de paridad dedicada .La información es distribuidad atravez de los discos , como en Raid 0 y utiliza paridad dedicada , como Raid 3 , en un segundo canal , requiere minimo 6 discos.

Ventajas

• Proporciona una alta confiabilidad igual que el Raid 10 ya que tambien es capaz de tolerar dos fallas físicas en canales diferentes , manteniendo la información disponible

 Ambientes donde implementarlo :

Raid 30 es mejor para aplicaciones no interactivas , tal como señales de video , graficos , que procesan secuencialmete grandes archivos y requieren alta velocidad y disponibilidad

4.10. Raid 50

Esta diseñado apar aplicaciones que requieren un almecenamiento altamente confiable una elevada tasa de lectura y un buen rendimiento en la transferencia de datos con un nivel de Raid 50 , la información se freparte en lso discos y se usa parida distribuidad , po eso se conoce como Striping de arreglo de paridad distribuidas .Se requiere minimo 6 discos

Ventajas

• Se logra confiabilidad de la información , un buen rendimiento en gral , y ademas soporta grandes volúmenes de datos. Igualmente si dos discos sufren fallas físicas en difirentes canales , la información no se pierde .

 Ambientes donde implementarlo

Raid 50 es ideal para aplicaiones que requieran un almacenamiento altamente confiable , una elevada tasa de lectura , y un buen rendimiento en la transferencia de datos .A este nivel se encuentran aplicaciones de oficina con muchos usuarios accediendo apequeños archivos , al igual que procesamiento de transacciones .

RAID-53. Este tipo ofrece un conjunto de bandas en el cual cada banda es un conjunto de discos RAID-3. Esto proporciona mejor rendimiento que el RAID-3, pero a un costo mucho mayor.

Pero de todos estos los que más destacan son los niveles 0,1,3,5, y 10 o RAID 0&1. Todos los demás vienen siendo variaciones de estos últimos.

6- ¿Que es RAID?

RAID es una forma de almacenar los mismos datos en distintos lugares (por tanto de modo redundante) en múltiples discos duros. Al colocar los datos en discos múltiples, las operaciones I/O (input/output, de entrada y salida) pueden superponerse de un modo equilibrado, mejorando el rendimiento del sistema. Dado que los discos múltiples incrementan el tiempo medio entre errores (mean time between failure, MTBF), el almacenamiento redundante de datos incrementa la tolerancia a fallos.

Un RAID, para el sistema operativo, aparenta ser un sólo disco duro lógico. El RAID emplea la técnica conocida como "striping" (bandeado o creación de bandas), que incluye la partición del espacio de almacenamiento de cada disco en unidades que van de un sector (512 bytes) hasta varios megabytes. Las bandas de todos los discos están interpaginadas (interleaved) y se accede a ellas en orden.

En un sistema de un solo usuario donde se almacenan grandes registros (como imágenes médicas o de otro tipo), las bandas generalmente se establecen para ser muy pequeñas (quizá de 512 bytes) de modo que un solo registro esté ubicado en todos los discos y se pueda acceder a él rápidamente leyendo todos los discos a la vez.

En un sistema multiusuario, un mejor rendimiento demanda que se establezca una banda lo suficientemente ancha para contener el registro de tamaño típico o el de mayor tamaño. Esto permite acciones I/O superpuestas en los distintos discos.

7-Crear Particiones RAID

El RAID está disponible en las dos modalidades en las que se puede instalar: GUI y kickstart. Podrá utilizar fdisk o el Disk Druid para crear su configuración RAID, pero estas instrucciones se enfocarán principalmente usando Disk Druid para completar esta operación.

Antes de crear un dispositivo RAID, primero deberá crear particiones RAID utilizando las siguientes instrucciones.

Sugerencia: Si utiliza fdisk

Si está utilizando fdisk para crear una partición RAID, debe tener en cuenta que en vez de crear una partición del tipo 83, que es Linux native, debe crear una partición del tipo fd (Linux RAID).

Crear una partición. En Disk Druid, elija Add para crear una partición nueva

Figura E-1. title>Crear una Nueva Partición RAID

No podrá introducir un "punto de montaje" (podrá hacerlo una vez que cree el dispositivo RAID).

Introducir el tamaño de la partición.

Seleccione Grow to fill disk si desea que la partición ocupe todo el espacio libre disponible en el disco. En este caso, el tamaño se aumentará y disminuirá dependiendo de las modificaciones hechas en las otras particiones. Si selecciona más de una partición "growable", las particiones competirán por el espacio disponible en el disco.

Introducir el tipo de partición RAID.

Finalmente, para Allowable Drives, seleccione el disco donde será creado el RAID. Si tiene discos múltiples, todos los discos serán seleccionados y deberá anular la selección de aquellos discos que no desea tener en el array RAID.

Continue con estos pasos para crear tantas particiones como necesite para la configuración RAID.

Figura E-2. Particiones RAID

Una vez que todas las particiones han sido creadas como RAID, seleccione el botón Make RAID Device en la pantalla principal de Disk Druid.

Figura E-3. Crear un Dispositivo RAID

Antes de nada, introduzca un "punto de montaje".

Seguidamente, asegurese que el tipo de partición sea seleccionada como Linux Native (que es la predefinida).

Elija su dispositivo RAID. Debería elegir md0 como primer dispositivo, md1 como segundo, y así sucesivamente a menos que tenga una razón determinada para crear los dispositivos de manera diferente. Los dispositivos RAID van del md0 al md7, y cada uno de ellos puede ser elegido una sola vez.

Elija el tipo de RAID. Puede elegir entre RAID 0, RAID 1, y RAID 5.

Nota

Si está creando una partición RAID de /boot, deberá elegir RAID nivel 1 y debe usar uno de los dos discos primeros(IDE primero, SCSI segundo). Si no está creando una partición RAID de /boot, y está creando una partición de /, debe estar en RAID nivel 1 y debe usar uno de los dos discos primeros(IDE primero, SCSI segundo)..

3. Funcionamiento del RAID

Básicamente el RAID es un sistema el cual permite almacenar información en una cantidad de discos (n), de tal forma que agilice el proceso maquina-disco.

El sistema RAID evitará en lo más posible la pérdida de data de la siguiente manera:

Los discos optimizados para RAID poseen circuitos integrados que detecta si el disco está fallando, de ser así este circuito se encargará por encima del tiempo real de sacar la información y almacenarla en los otros discos, o si es el caso en el "hot spare".

Un hot spare es un disco que permanece siempre en el sistema esperando a que otro se estropee y él entre directamente en funcionamiento.

Una de las ventajas del sistema RAID es la posibilidad, con los discos hot swap, de conectarlos y desconectarlos en "caliente", es decir, que si un disco falla no hará falta el apagar el sistema para remplazarlo.

Otras de las ventajas de RAID:

Reconstrucción y Regeneración Cuando un disco falla la información redundante en los discos y los datos en los discos buenos son usados para regenerar la información de disco averiado.

Striping Es el acto de unir dos o más discos físicos en un solo disco lógico con el fin de dividir los datos entre los diferente discos para ofrecer una significativa mejora en el rendimiento del conjunto de los discos.

Instalación de raid Lo que vamos a hacer es colocar nuestra partición /home en dos discos duros, es decir RAID 1 o mirroring. No necesitaremos espacio adicional donde colocar temporalmente nuestros ficheros.

Instala un kernel que permita usar las nuevas herramientas RAID. Cualquier kernel 2.4.x es válido, mira la sección . Si quieres mantenerte en la distribución estable de Debian necesitarás el paquete kernel-patch-2.2.10-raid.

Es muy recomendable, aunque no necesario, hacer una copia de seguridad del directorio /home/ en un lugar seguro. Si tienes suficiente espacio en otra partición:

cp -a /home/ /mnt/lugarseguro/copia-home

Si desconfías de todo:

cd /home/

find . -type f -exec md5sum {} ; > /tmp/md5sum_home.txt

cd /mnt/lugarseguro/copia-home/

md5sum -c /tmp/md5sum_home.txt

En la sección 3.8.1 tienes una forma fácil y fiable de hacer copias de seguridad.

Apagamos y desenchufamos el ordenador. Colocamos el segundo disco duro en diferente controladora, para evitar cuellos de botella. Digamos que tenemos los dos discos como maestro en los canales IDE primario y secundario, y que /home se montará en la partición 5: /dev/hda5 y /dev/hdc5.

Es muy importante que el tamaño de hdc5 sea ligeramente menor que el de hda5. Esta limitación se debe a que en hda5 tenemos los ficheros que queremos duplicar; si utilizásemos dos particiones vacías no sería necesario.

Entraremos en modo monousuario, sobre todo para asegurarnos que nadie está escribiendo en la partición de /home/. En el arranque:

LILO boot: linux single

o bien teclea en cualquier momento:

init 1

Instalamos cpio raidtools2. Deberá detectar que nuestro kernel admite esta versión de RAID.

Modificamos la tabla de particiones del nuevo disco:

cfdisk /dev/hdc

Cambiamos el tipo de la partición que contendrá /home a "FD Linux raid autodetect". Por el momento no tocamos el disco original.

Creo /etc/raidtab con

raiddev /dev/md0

raid-level 1

nr-raid-disks 2

nr-spare-disks 0

chunk-size 4

persistent-superblock 1

device /dev/hdc5

raid-disk 0

device /dev/hda5

failed-disk 1

Recordar que hda5 contiene el sistema de ficheros que queremos conservar, y que queremos montar el RAID sin perder ni mover sus ficheros.

Construimos el RAID:

mkraid /dev/md0

La cadena está formada ahora sólo por hdc5: hda5 ha sido marcada como defectuosa en /etc/raidtab y además en la tabla de particiones no figura como de tipo RAID.

Formateamos el nuevo dispositivo:

nice -19 mke2fs -cv -b 4096 -R stride=1 /dev/md0

Lo montamos y copiamos nuestros ficheros:

mkdir /mnt/futuroHome

mount /dev/md0 /mnt/futuroHome/

cd /home/

find . -xdev | cpio -pm /mnt/futuroHome/

El programa cpio es mejor que un simple cp -a cuando queremos hacer copias completamente idénticas, incluyendo ficheros especiales como los que encontramos en /dev/

Editamos /etc/fstab para variar el punto de montaje de /home

/dev/md0 /home ext2 rw 0 0

Reiniciamos. Nos aseguramos que el directorio /home está intacto y que se trata del dispositivo /dev/md0.

mount

Podemos consultar /proc/mdstat para ver que el dispositivo md0 está formado por un único disco duro:

cat /proc/mdstat

Añadimos a la cadena RAID el disco original. Editamos en /etc/raidtab la línea:

device /dev/hda5

raid-disk 1

y ejecutamos:

raidhotadd /dev/md0 /dev/hda5

Modificamos la tabla de particiones del disco original:

cfdisk /dev/hda

Cambiamos el tipo de hda5 a "FD Linux raid autodetect".

Reiniciamos. Verificamos de nuevo que /dev/md0 está montado en /home.

El disco que acabamos de añadir se está reconstruyendo con la información del primero. Es un proceso transparente que utiliza el ancho de banda libre del disco duro; puedes usar el ordenador con normalidad. El estado del proceso:

cat /proc/mdstat

Si tienes interés en probarlo, le haremos creer que hdc se ha roto. La interfaz IDE no permite desconexiones "en caliente", así que apagaremos el equipo y desconectaremos la alimentación del segundo disco. Al reiniciar nuestros ficheros siguen intactos; si quieres modifica alguno. Volvemos a apagar y a conectar el disco. En el siguiente arranque todo sigue funcionando, y hdc se va reconstruyendo en segundo plano.

Advertencias y aclaraciones:

Sólo hemos protegido el directorio /home; el resto del sistema está en un solo disco. Repitiendo el proceso podríamos tener todo en RAID, aunque con la partición raíz es delicado.

RAID no comprueba los errores de escritura de los discos, es decir, no sabe si por algún motivo los dos discos contienen información distinta. No nos preocupa porque los discos duros modernos internamente comprueban que escriben lo que realmente les has mandado.

RAID te protege si todo un disco duro se avería, pero no es una forma de hacer copias de seguridad.

Puedes tener discos de reserva que entran cuando se detecta uno averiado.

Jamás cambies la geometría de una partición que forma parte de una cadena RAID. Puede interpretarlo como una desincronización, e intentar arreglarlo…Si es necesario

raidstop /dev/md0

Si la partición no es del tipo "FD Linux raid autodetect", RAID no la tiene en cuenta (por seguridad).

Puedes usar los paquetes bonnie bonnie++ para medir el rendimiento del RAID y compararlo con el de un solo disco duro.

bonnie++ -s 500 -d /usr/local/

bonnie++ -s 500 -d /home/

8-Elección de discos para un RAID

Utilizar discos rápidos para montar un RAID no suele estar justificado. Son mucho más caros. Los discos rápidos suelen serlo debido a una mayor agilidad de las cabezas para posicionarse en la pista necesaria. Los cambios de pista es la operación que más tiempo consume en un disco duro, pero a diferencia por ejemplo de MSDOS en Linux están optimizadas de manera que la información no se accede en el mismo orden que es solicitada sino que se comporta de manera similar a un ascensor inteligente que va memorizando las peticiones y las va atendiendo por el orden más conveniente. También se usan otras estrategias que aumentan el rendimiento minimizando el numero de accesos a disco, como memorias cache. La velocidad de giro de los discos suele ser muy parecida pero puede haber diferencias en cuanto a densidad y número de cabezas que afectarían significativamente a la velocidad de transferencia. Este parámetro si que interesa tenerlo en cuenta. Por todo esto la recomendación sería usar preferiblemente discos SCSI iguales o similares y baratos. La velocidad vendrá por el acceso concurrente a los mismos.

Hay que tener en cuenta que para el arranque del sistema es necesario un disco no RAID y de pequeño tamaño tamaño porque la partición que contenga el sistema de ficheros raíz conviene que tenga pocas cosas.

Características de los sistemas SCSI

A la hora de decidir qué discos comprar surgen un montón de dudas por ello hablaremos un poco de las características.

Un RAID se puede por tanto construir con varias particiones pero el resultado no es una partición lógica sino un disco lógico en el que sin embargo no podemos hacer particiones. El nombre de estos dispositivos es el de metadisco.

Al igual que en los discos IDE tenemos /dev/hd… para discos SCSI tenemos /dev/sd…, para los metadiscos una vez compilado el kernel con las opciones necesarias que más tarde comentaremos aparecerán cuatro dispositivos $ ls -l /dev/md*

brw-rw—- 1 root disk 9, 0 may 28 1997 md0

brw-rw—- 1 root disk 9, 1 may 28 1997 md1

brw-rw—- 1 root disk 9, 2 may 28 1997 md2

brw-rw—- 1 root disk 9, 3 may 28 1997 md3

Lo primero que hay que intentar beneficiar es la velocidad del swap y para ello hay que utilizar un metadisco pequeño en el RAID, o repartir el swap de la manera tradicional entre todos los discos físicos. Si se ponen varias particiones de swap, cada una sobre un disco distinto, entonces el propio sistema de swap de Linux hace el reparto de la carga entre todas, por lo que es innecesario el RAID en este caso.

9-. Configuración de RAID

9.1 Configuración general

Esto es lo que necesita para cualquiera de los niveles RAID:

Un núcleo. Obtenga la versión 2.0.36 o un núcleo 2.2.x reciente.

Los parches RAID. Normalmente existe un parche disponible para los núcleos recientes.

El paquete de herramientas RAID (raidtools).

Paciencia, una pizza y su bebida con cafeína favorita.

Todo este software se puede encontrar en ftp://ftp.fi.kernel.org/pub/linux. Las herramientas RAID y los parches están en el subdirectorio daemons/raid/alpha. Los núcleos se encuentran en el subdirectorio kernel.

Parchee el núcleo, configúrelo para incluir el soporte del nivel RAID que quiera usar. Compílelo e instálelo.

A continuación desempaquete, configure, compile e instale las herramientas RAID.

Vale, hasta ahora todo va bien. Si rearranca ahora, debería tener un fichero llamado /proc/mdstat. Recuérdelo, ese fichero es su amigo. Vea lo que contiene haciendo un cat /proc/mdstat. Le debe decir que tiene registrada la personalidad RAID (es decir, el modo RAID) correcta y que actualmente no hay dispositivos RAID activos.

Cree las particiones que quiere incluir en su grupo RAID.

Ahora, vayamos a un modo específico.

9.2 Modo lineal

De acuerdo, así que tiene dos o más particiones que no son necesariamente del mismo tamaño (pero que, naturalmente, pueden serlo) que quiere adjuntar unas con otras.

Prepare el fichero /etc/raidtab para describir su configuración. He preparado un raditab para dos discos en modo lineal y el fichero se parece a esto:

raiddev /dev/md0

raid-level linear

nr-raid-disks 2

persistent-superblock 1

device /dev/sdb6

raid-disk 0

device /dev/sdc5

raid-disk 1

Aquí no se soportan discos de reserva. Si un disco muere, el array muere con él. No hay información que poner en un disco de reserva.

Vale, creemos el array. Ejecute la orden

mkraid /dev/md0

Esto inicializará su array, escribirá los superbloques persistentes y arrancará el array.

Échele un vistazo a /proc/mdstat. Debe ver que el array está funcionando.

Ahora, puede crear un sistema de ficheros, justo como haría con cualquier otro dispositivo, montarlo, incluirlo en su fstab, etc.

9.3 RAID-0

Tiene dos o más dispositivos, de aproximadamente el mismo tamaño, y quiere combinar sus capacidades de almacenamiento y también combinar sus rendimientos accediéndolos en paralelo.

Prepare el fichero /etc/raidtab para describir su configuración. Un raidtab de ejemplo se parece a esto:

raiddev /dev/md0

raid-level 0

nr-raid-disks 2

persistent-superblock 1

chunk-size 4

device /dev/sdb6

raid-disk 0

device /dev/sdc5

raid-disk 1

Como en el modo lineal, los discos de reserva tampoco se soportan aquí. Un RAID-0 no tiene redundancia, por lo que cuando un disco muere, el array le acompaña.

Una vez más, ejecute simplemente

mkraid /dev/md0

para inicializar el array. Esto debe inicializar los superbloques y poner en funcionamiento el dispositivo RAID. Éche un vistazo a /proc/mdstat para ver qué sucede. Debería ver que su dispositivo ahora está en funcionamiento.

Ahora, /dev/md0 está listo para ser formateado, montado, usado y maltratado.

9.4 RAID-1

Tiene dos dispositivos de aproximadamente el mismo tamaño y quiere que cada uno de los dos sea un duplicado del otro. Finalmente, tiene más dispositivos que quiere guardar como discos de reserva preparados, que automáticamente formarán parte del duplicado si uno de los dispositivos activos se rompe.

Configure el fichero /etc/raidtab así:

raiddev /dev/md0

raid-level 1

nr-raid-disks 2

nr-spare-disks 0

chunk-size 4

persistent-superblock 1

device /dev/sdb6

raid-disk 0

device /dev/sdc5

raid-disk 1

Si tiene discos de reserva, puede añadirlos al final de la especificación de dispositivos como

device /dev/sdd5

spare-disk 0

Recuerde configurar la entrada nr-spare-disks adecuadamente.

De acuerdo, ahora estamos listos para comenzar la inicialización del RAID. Se debe construir el duplicado, es decir, los contenidos (de todos modos, sin importancia ahora, ya que el dispositivo todavía está sin formatear) de los dos dispositivos se deben sincronizar.

Dé la orden

mkraid /dev/md0

para comenzar la inicialización del duplicado.

Compruebe el fichero /proc/mdstat. Debe decirle que se ha puesto en funcionamiento el dispositivo /dev/md0, que está siendo reconstruido el duplicado y una cuenta del tiempo estimado para la terminación de la reconstrucción.

La reconstrucción se realiza usando el ancho de banda ocioso de E/S. De esta manera, su sistema todavía debería ser capaz de responder en gran medida, aunque los LEDs de sus discos deben estar bonitamente resplandecientes.

El proceso de reconstrucción es transparente, por lo que realmente puede usar el dispositivo aunque la duplicación esté actualmente en reconstrucción.

Intente formatear el dispositivo mientras la reconstrucción se esté realizando. Funcionará. También puede montarlo y usarlo mientras la reconstrucción se esté realizando. Naturalmente, si el disco equivocado se rompe mientras se está realizando la reconstrucción, no hay solución.

9.5 RAID-4

– ¡Nota! No he comprobado esta configuración por mí mismo. La configuración de más abajo es mi mejor suposición, no algo que realmente haya tenido funcionando.

Tiene tres o más dispositivos de aproximadamente el mismo tamaño, un dispositivo es significativamente más rápido que los otros dispositivos y quiere combinarlos todos en un único dispositivo más grande, conservando todavía alguna información de redundancia. Finalmente, tiene varios dispositivos que desea usar como discos de reserva.

Configure el fichero /etc/raidtab así:

raiddev /dev/md0

raid-level 4

nr-raid-disks 4

nr-spare-disks 0

persistent-superblock 1

chunk-size 32

device /dev/sdb1

raid-disk 0

device /dev/sdc1

raid-disk 1

device /dev/sdd1

raid-disk 2

device /dev/sde1

raid-disk 3

Si tuviéramos discos de reserva, se insertarían de forma parecida, siguiendo las especificaciones de discos RAID;

device /dev/sdf1

spare-disk 0

como de costumbre.

Su array se puede inicializar con la orden

mkraid /dev/md0

como es habitual.

Debería ver la sección de opciones especiales de mke2fs antes de formatear el dispositivo.

9.6 RAID-5

Tiene tres o más dispositivos de aproximadamente el mismo tamaño, quiere combinarlos en un dispositivo mayor, pero conservando todavía cierto grado de redundancia para la seguridad de datos. Finalmente, tiene varios dispositivos para usar como discos de reserva, que no tomarán parte en el array antes de que otro dispositivo falle.

Si usa N dispositivos donde el tamaño del más pequeño es S, el tamaño de todo el array será (N-1)*S. El espacio “faltante'' se usa para información de paridad (redundancia). De esta manera, si cualquier disco falla, todos los datos permanecerán intactos. Pero si dos discos fallan, todos los datos se perderán.

Configure el fichero /etc/raidtab así:

raiddev /dev/md0

raid-level 5

nr-raid-disks 7

nr-spare-disks 0

persistent-superblock 1

parity-algorithm left-symmetric

chunk-size 32

device /dev/sda3

raid-disk 0

device /dev/sdb1

raid-disk 1

device /dev/sdc1

raid-disk 2

device /dev/sdd1

raid-disk 3

device /dev/sde1

raid-disk 4

device /dev/sdf1

raid-disk 5

device /dev/sdg1

raid-disk 6

Si tuviéramos discos de reserva, se insertarían de forma parecida, siguiendo las especificaciones de discos RAID;

device /dev/sdh1

spare-disk 0

Y así sucesivamente.

Un tamaño de porción de 32KB es un buen valor por defecto para muchos sistemas de ficheros de propósito general de este tamaño. El array sobre el que se utiliza el raidtab anterior es un dispositivo de 7 por 6 GB = 36 GB (recuerde que (N-1)*S = (7-1)*6 = 36). Contiene un sistema de ficheros ext2 con un tamaño de bloque de 4KB. Podría incrementar tanto el tamaño de porción del array como el tamaño de bloque del sistema de ficheros si su sistema de ficheros fuera o bien mucho mayor o bien si simplemente contuviera ficheros muy grandes.

Vale, ya hemos hablado bastante. Configure el fichero raidtab y veamos si funciona. Ejecute la orden

mkraid /dev/md0

y observe qué ocurre. Es de esperar que sus discos comiencen a trabajar como locos debido a que empiezan la reconstrucción de su array. Échele un vistazo a /proc/mdstat para ver qué está sucediendo.

Si el dispositivo se ha creado correctamente, el proceso de reconstrucción comenzará ahora. Su array no será consistente hasta que esta fase de reconstrucción haya terminado. No obstante, el array es totalmente funcional (excepto, por supuesto, para el manejo de fallos de dispositivos) y puede formatearlo y usarlo incluso mientras se esté reconstruyendo.

Consulte la sección de opciones especiales de mke2fs antes de formatear el array.

Bueno, ahora que ya tiene su dispositivo RAID funcionando, siempre puede pararlo o rearrancarlo usando las órdenes

raidstop /dev/md0

y

raidstart /dev/md0,

respectivamente.

En lugar de colocar éstos en ficheros de inicio y rearrancar un número astronómico de veces hasta hacer que funcione, siga leyendo y haga funcionar la autodetección.

9.7 El superbloque persistente

Volviendo a los “buenos viejos tiempos'' (“The Good Old Days'' (TM)), las herramientas RAID (raidtools) leerían su fichero /etc/raidtab y a continuación inicializarían el array. Sin embargo, esto requeriría que el sistema de ficheros sobre el que reside /etc/raidtab estuviera montado. Esto es desafortunado si quiere arrancar a partir de un RAID.

También, la anterior aproximación producía complicaciones al montar sistemas de ficheros sobre dispositivos RAID. Éstos no se podían colocar en el fichero /etc/fstab como era usual, sino que tenían que ser montados en los guiones de inicio.

Los superbloques persistentes solucionan estos problemas. Cuando un array se inicializa con la opción persistent-superblock en el fichero /etc/raidtab, se escribe un superbloque especial al principio de todos los discos participantes en el array. Esto permite al núcleo leer la configuración de los dispositivos RAID directamente de los discos involucrados, en lugar de leerla de algún fichero de configuración que puede no estar disponible en todo momento.

Sin embargo, todavía debería mantener un fichero /etc/raidtab consistente, ya que puede necesitar este fichero para una reconstrucción posterior del array.

Los superbloques persistentes son obligatorios si desea la autodetección de sus dispositivos RAID durante el arranque del sistema. Esto se describe en la sección Autodetección.

9.8 Tamaños de porción

El tamaño de porción merece una explicación. Nunca puede escribir de forma totalmente paralela a un grupo de discos. Si tuviera dos discos y quisiera escribir un byte, tendría que escribir cuatro bits en cada disco; realmente, todos los segundos bits irían al disco 0 y los otros al disco 1. Sencillamente, el hardware no soporta eso. En su lugar, elegimos algún tamaño de porción que definimos como la masa “atómica'' más pequeña de datos que puede ser escrita en los dispositivos. Una escritura de 16 KB con un tamaño de porción de 4 KB provocaría que la primera y tercera porción de 4KB se escribieran en el primer disco y la segunda y el cuarta porción en el segundo, en el caso de un RAID-0 de dos discos. De esta manera, para grandes escrituras, podría observar una sobrecarga más pequeña teniendo porciones lo bastante grandes, mientras que los arrays que contuvieran principalmente ficheros pequeños se podrían beneficiar más de un tamaño de porción más pequeño.

Los tamaños de porción se pueden especificar para todos los niveles de RAID excepto para el modo lineal.

Para un rendimiento óptimo, debería experimentar con el valor, así como con el tamaño de bloque del sistema de ficheros que pusiera en el array.

El argumento de la opción chunk-size en /etc/raidtab especifica el tamaño de porción en kilobytes. Por tanto, “4'' significa “4 KB''.

RAID-0

Los datos se escriben “casi'' en paralelo en todos los discos del array. Realmente, se escriben chunk-size bytes en cada disco, de forma consecutiva.

Si especifica un tamaño de porción de 4 KB y escribe 16 KB a un array de 3 discos, el sistema RAID escribirá 4 KB a los discos 0, 1 y 2, en paralelo, y a continuación los 4 KB restantes al disco 0.

Un tamaño de porción de 32 KB es un punto de inicio razonable para la mayoría de los arrays. Pero el valor óptimo depende muchísimo del número de discos implicados, del contenido del sistema de ficheros que coloca y de muchos otros factores. Experimente con él para obtener el mejor rendimiento.

RAID-1

Para las escrituras, el tamaño de porción no afecta al array, ya que se deben escribir todos los datos a todos los discos sin importar qué. Para las lecturas, sin embargo, el tamaño de porción indica cuántos datos leer consecutivamente de los discos participantes. Ya que todos los discos activos del array contienen la misma información, las lecturas se pueden hacer en paralelo al estilo de un RAID-0.

RAID-4

Cuando se realiza una escritura en un array RAID-4, también se debe actualizar la información de paridad en el disco de paridad. El tamaño de porción es el tamaño de los bloques de paridad. Si se escribe un byte a un array RAID-4, entonces se leerán chunk-size bytes de los N-1 discos, se calculará la información de paridad y se escribirán chunk-size bytes al disco de paridad.

El tamaño de porción afecta al rendimiento de las lecturas de la misma manera que en un RAID-0, ya que las lecturas de un RAID-4 se realizan de la misma forma.

RAID-5

En RAID-5 el tamaño de porción tiene exactamente el mimo significado que en un RAID-4.

Un tamaño de porción razonable para un RAID-5 es 128 KB pero, como siempre, puede desear experimentar con éste.

También consulte la sección de opciones especiales de mke2fs. Esto afecta al rendimiento de un RAID-5.

9.9 Opciones de mke2fs

Hay disponible una opción especial cuando se formatean dispositivos RAID-4 y RAID-5 con mke2fs. La opción -R stride=nn permitirá a mke2fs situar mejor diferentes estructuras de datos específicas de ext2 en un dispositivo RAID de forma inteligente.

Si el tamaño de porción es 32 KB significa que 32 KB de datos consecutivos residirán en un único disco. Si queremos construir un sistema de ficheros ext2 con un tamaño de bloque de 4KB, nos damos cuenta de que habrá 8 bloques del sistema de ficheros en una porción del array. Podemos pasar esta información a la utilidad mke2fs cuando se cree el sistema de ficheros:

mke2fs -b 4096 -R stride=8 /dev/md0

El rendimiento de un RAID-{4,5} se ve fuertemente influido por esta opción. No estoy seguro de cómo la opción stride afectará a otros niveles RAID. Si alguien tiene información sobre esto, por favor, que la envíe a mi dirección.

9.10 Autodetección

La autodetección permite a los dispositivos RAID ser automáticamente reconocidos por el núcleo durante el arranque, justo después de que se realice la detección ordinaria de particiones.

Esto requiere varias cosas:

Necesita soporte para autodetección en el núcleo. Compruebe esto

Debe haber creado los dispositivos RAID usando superbloques persistentes

El tipo de partición de los dispositivos usados en el RAID se debe establecer a 0xFD (use fdisk y establezca el tipo a “fd'')

NOTA: asegúrese de que su RAID NO ESTÁ FUNCIONANDO antes de cambiar los tipos de las particiones. Use raidstop /dev/md0 para parar el dispositivo.

Si sigue los pasos 1, 2 y 3 de arriba, la autodetección debería activarse. Pruebe rearrancar. Cuando el sistema se levante, vea el contenido de /proc/mdstat; debería decirle que su RAID está funcionando.

Durante el arranque, podría ver mensajes similares a estos:

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: SCSI device sdg: hdwr sector= 512

bytes. Sectors= 12657717 [6180 MB] [6.2 GB]

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: Partition check:

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: sda: sda1 sda2 sda3 sda4

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: sdb: sdb1 sdb2

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: sdc: sdc1 sdc2

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: sdd: sdd1 sdd2

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: sde: sde1 sde2

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: sdf: sdf1 sdf2

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: sdg: sdg1 sdg2

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: autodetecting RAID arrays

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: (read) sdb1's sb offset: 6199872

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: bind<sdb1,1>

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: (read) sdc1's sb offset: 6199872

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: bind<sdc1,2>

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: (read) sdd1's sb offset: 6199872

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: bind<sdd1,3>

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: (read) sde1's sb offset: 6199872

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: bind<sde1,4>

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: (read) sdf1's sb offset: 6205376

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: bind<sdf1,5>

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: (read) sdg1's sb offset: 6205376

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: bind<sdg1,6>

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: autorunning md0

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: running: <sdg1><sdf1><sde1><sdd1><sdc1><sdb1>

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: now!

Oct 22 00:51:59 malthe kernel: md: md0: raid array is not clean —

starting background reconstruction

Esta es la salida de la autodetección de un array RAID-5 que no fue limpiamente desactivado (es decir, la máquina se cayó). La reconstrucción se inicia automáticamente. Montar este dispositivo es perfectamente seguro, ya que la reconstrucción es transparente y todos los datos son consistentes (sólo es la información de paridad la que es inconsistente – aunque la misma no se necesita hasta que un dispositivo falle).

Los dispositivos autoarrancados también son automáticamente parados durante el cierre del sistema. No se preocupe de los guiones de inicio. Simplemente, use los dispositivos /dev/md como cualquier otro dispositivo /dev/sd o /dev/hd.

Sí, verdaderamente es así de fácil.

Quizás desee buscar cualquier orden raidstart/raidstop en sus guiones de inicio. Éstas suelen encontrarse en los guiones de inicio estándares de RedHat. Se usan para el antiguo estilo de RAID y no tienen utilidad en el nuevo estilo de RAID con autodetección. Simplemente, elimine las líneas y todo irá perfectamente bien.

9.11 Arrancar desde un RAID

Existen varias formas de configurar un sistema que monta su sistema de ficheros raíz sobre un dispositivo RAID. Desafortunadamente, ninguna de las distribuciones de Linux con las que yo he probado (RedHat y Debian) soportan un dispositivo RAID como dispositivo del sistema de ficheros raíz durante el proceso de instalación. Por tanto, le va a doler un poco si quiere esto pero, de hecho, es posible.

Actualmente, LILO no maneja dispositivos RAID y ,por ello, no se puede cargar el núcleo desde un dispositivo RAID en el instante del arranque. Su sistema de ficheros /boot tendrá que residir en un dispositivo que no sea RAID. Un modo de asegurar que su sistema arranca, pase lo que pase, es crear particiones /boot similares en todas las unidades de su RAID, de esa forma la BIOS siempre puede cargar datos desde, por ejemplo, la primera unidad disponible. Esto necesita que no arranque con un disco defectuoso en su sistema.

Otra forma de asegurar que su sistema siempre arranca es crear un disquete de arranque cuando toda la configuración se haya terminado. Si muere el disco en el que reside el sistema de ficheros /boot, siempre puede arrancar desde el disquete.

Método 1

Este método asume que posee un disco de reserva en el que puede instalar el sistema y que no es parte del RAID que configurará más adelante.

Primero, instale un sistema normal en su disco extra.

Obtenga el núcleo que piensa ejecutar, obtenga los parches y las herramientas RAID y haga que su sistema arranque con el nuevo núcleo con soporte RAID. Asegúrese de que el soporte RAID está dentro del núcleo y que no se carga como módulo.

Vale, ahora debe configurar y crear el RAID que tiene pensado usar para el sistema de ficheros raíz. Éste es un procedimiento estándar como ya se describió en otra parte de este documento.

Simplemente para asegurarse de que todo está bien, trate de rearrancar el sistema para ver si el nuevo RAID aparece durante el arranque. Debería aparecer.

Coloque un sistema de ficheros sobre el nuevo array (usando mke2fs), y móntelo en /mnt/newroot.

Ahora, copie el contenido de su sistema de ficheros raíz actual (el disco extra) al nuevo sistema de ficheros raíz (el array). Hay muchas formas de hacer esto. Una de ellas es

cd /

find . -xdev | cpio -pm /mnt/newroot

Debe modificar el fichero /mnt/newroot/etc/fstab para usar el dispositivo correcto (el dispositivo raíz /dev/md?) para el sistema de ficheros raíz.

Ahora, desmonte el sistema de ficheros /boot actual y móntelo en su lugar en /mnt/newroot/boot. Esto es necesario para que LILO funcione correctamente en el siguiente paso.

Actualice /mnt/newroot/etc/lilo.conf para que apunte a los dispositivos correctos. El dispositivo de arranque debe ser todavía un disco normal (no un dispositivo RAID) pero el dispositivo raíz debe apuntar a su nuevo RAID. Cuando esté hecho, ejecute

lilo -r /mnt/newroot

Esta ejecución de LILO debería terminar sin errores.

Rearranque el sistema y observe que todo aparece como se esperaba 🙂

Si está haciendo esto con discos IDE, asegúrese de indicarle a su BIOS que todos los discos son del tipo “auto-detect'', así la BIOS permitirá a su máquina arrancar incluso cuando un disco haya fallado.

Método 2

Este método necesita que parchee su paquete raidtools para poder incluir la directiva failed-disk en /etc/raidtab. Busque en los archivos de la lista de correo Linux-raid los mensajes enviados por Martin Bene, alrededor del 23 de abril de 1999, donde se envió el parche failed-disk. Se espera que esta funcionalidad esté pronto en el paquete raidtools (para cuando esté leyendo esto puede que incluso no necesite parchear las raidtools).

Sólo puede utilizar este método en RAIDs de niveles 1 o superiores. La idea es instalar un sistema sobre un disco que es adrede marcado como estropeado en el RAID, copiar a continuación el sistema en el RAID que estará funcionando en modo degrado y finalmente hacer que el RAID use el ya no necesario “disco de instalación'', aniquilando la anterior instalación pero haciendo que el RAID funcione en modo no degradado.

Primero, instale un sistema normal sobre un disco (que más tarde formará parte de su RAID). ¡Es importante que este disco (o partición) no sea el más pequeño. Si lo es, no será posible añadirlo al RAID más tarde!

A continuación, obtenga el núcleo, los parches, las herramientas, etc., etc. Ya conoce el ejercicio. Haga que su sistema arranque con un nuevo núcleo que tenga el soporte RAID que necesita compilado dentro del núcleo.

Ahora, configure el RAID con su dispositivo raíz actual como el failed-disk (disco estropeado) en el fichero raidtab. No coloque el failed-disk como el primer disco en el fichero raidtab, eso le dará problemas para poner en marcha el RAID. Cree el RAID y coloque un sistema de ficheros en él.

Pruebe a rearrancar y vea si el RAID aparece como debería hacerlo.

Copie los ficheros del sistema y reconfigure el sistema para usar el RAID como dispositivo raíz, como se ha descrito en la sección anterior.

Cuando su sistema arranque con éxito desde el RAID, puede modificar el fichero raidtab para incluir el failed-disk anterior como un disco raid-disk normal. Ahora, ejecute raidhotadd para añadir el disco a su sistema RAID.

Ahora debería tener un sistema capaz de arrancar desde un RAID no degradado.

9.12 Dificultades

Nunca NUNCA nunca reparticione discos que son parte de un RAID que está funcionando. Si debe alterar la tabla de particiones de un disco que es parte de un RAID, pare primero el array y después reparticione.

Es fácil poner demasiados discos en un bus. Un bus Fast-Wide SCSI normal puede sostener 10 MB/s que es menos de lo que muchos discos pueden obtener por sí solos hoy en día. Por supuesto, colocar seis de tales discos en un bus no le proporcionará el aumento de rendimiento esperado.

La mayoría de los controladores SCSI sólo le proporcionarán un rendimiento extra si los buses SCSI son llevados prácticamente al máximo por los discos conectados a ellos. No observará una mejora de rendimiento por usar dos controladores 2940 con dos viejos discos SCSI en lugar de simplemente hacer funcionar los dos discos sobre un único controlador.

Si olvida la opción persistent-superblock puede que su array no arranque por las buenas después de que haya sido parado. Simplemente, recree el array con la opción colocada correctamente en el fichero raidtab.

Si un RAID-5 no logra reconstruirse después de que un disco haya sido eliminado y reinsertado, puede deberse al orden de los dispositivos en el fichero raidtab. Intente mover el primer par “device''–“raid-disk'' al final de la descripción del array en el fichero raidtab.

Cómo instalar un RAID0

A continuación describimos cómo instalar un RAID0. Si desea montar un RAID distinto de RAID0 en un kernel 2.0.xx, hay que conseguir un parche.

El RAID0 no tiene redundancia pero hay que pensar que para tener redundancia conviene tener un numero de discos elevado para no desperdiciar espacio en disco. Gastar todo un disco cuando tenemos tres es un despilfarro. Además esto no cubre todos los casos de perdida de información sino sólo los fallos por deterioro físico de un disco, lo cual no es muy frecuente. Por el contrario si tenemos 10 discos, gastar uno para el control de paridad no resulta demasiado desperdicio. En un RAID0 se perderá toda la información en caso de fallo de cualquiera de los discos que lo componen por lo cual una adecuada política de copias de seguridad resulta especialmente recomendable.

Lo primero será incluir los drivers en el kernel. Para Linux 2.0.xx RAID las opciones serán:

Multiple devices driver support (CONFIG_BLK_DEV_MD) [Y/n/?] Y

Linear (append) mode (CONFIG_MD_LINEAR) [Y/m/n/?] Y

RAID-0 (striping) mode (CONFIG_MD_STRIPED) [Y/m/n/?] Y

Después de arrancar con el nuevo kernel aparecerá en /proc una entrada mdstat que contiene la información de los cuatro (cuatro es el valor por defecto) dispositivos nuevos creados como md0, md1, md2, md3. Como no hemos inicializado ninguno aparecerán todos como inactivos y aun no los podemos usar.

Para gestionarlos existen unas utilidades. ‘mdutils’

• mdadd

• mdrun

• mdstop

• mdop

Puede obtenerlas en:sweet-smoke.ufr-info-p7.ibp.fr /pub/Linux, pero suelen estar incluidas en todas las distribuciones.

Para versiones del núcleo superiores a la 2.1.62 existe otro paquete distinto llamado ‘RAIDtools’ que permiten usar RAID0, RAID4 o RAID5.

En el ejemplo que sigue ilustramos como definir un metadisco RAID0 que usará dos discos duros. Concretamente /dev/sdb1 y /dev/sdc1.

Se puede incluir mayor número de particiones.

Una vez formateado el metadisco no se debe alterar este registro ya que podría perderse toda la información.

mdadd -a

mdrun -a

Ahora debería aparecer inicializado el md0. Para formatearlo:

mke2fs /dev/md0

Y montarlo.

mkdir /mount/md0

mount /dev/md0 /mount/md0

Si todo ha funcionado correctamente, podemos incluir estas ordenes en los scripts de arranque para que la próxima vez que arranquemos el ordenador se monte automáticamente el RAID0. Para ello, añadiremos una entrada en /etc/fstab para montar el metadisco durante el arranque pero también habrá que incluir ‘mdadd -a’ y ‘mdrun -a’ en un fichero que se ejecute antes de que se intente realizar el montado. Si nuestra distribución es Debian, un buen lugar incluir estas ordenes es /etc/init.d/checkroot.sh justo antes de remontar en modo lectura/escritura el sistema de ficheros raíz, esto es, justo antes de la línea: "mount -n -o remount,rw /"

Ejemplo:

Se describe a continuación la configuración que yo estoy usando. Tengo un disco IDE de 6.3 Gb, uno SCSI de 4.2Gb, y otro de 2Gb.

HD 6.3Gb IDE

HD 4.2Gb SCSI

HD 2Gb SCSI

#######</etc/fstab>################################################

# <file system> <mount point> <type> <options> <dump> <pass>

/dev/hda1 / ext2 defaults 0 1

/dev/hda2 /mnt/hda2 ext2 defaults 0 2

/dev/md0 /mnt/md0 ext2 defaults 0 2

proc /proc proc defaults 0 2

/dev/hda3 none swap sw,pri=10

/dev/sdb1 none swap sw,pri=10

/dev/sda3 none swap sw,pri=10

#########</etc/mdtab>#######################################

# <meta-device> <RAID-mode> <DskPart1> <DskPart1> <DskPart1>

/dev/md0 RAID0,8k /dev/hda4 /dev/sda4 /dev/sdb2

En el disco de 6Gb está la partición del sistema de ficheros raíz en hda1 y luego una gran partición que se usa para descarga de Internet almacenamiento de imágenes de CD’s etc. No representa tampoco mucha carga porque se usa poco. El disco de 4Gb tampoco tiene particiones que puedan estorbar gran cosa al RAID porque son particiones de msdos que apenas se usan desde Linux. El disco de 2G está casi totalmente dedicado al RAID. Se reserva un pequeño espacio en cada uno de los discos que se utilizará como swap.

Hay que procurar que todos los discos (particiones) que forman el RAID tengan más o menos el mismo tamaño pues diferencias de tamaño perjudican el rendimiento del RAID. Diferencias pequeñas no son significativas. Se aprovecha todo el espacio así que toda la información que puede ser entrelazada entre distintos discos quedará entrelazada y la restante quedará sin entrelazar.

Montar en un mismo RAID varios discos IDE es poco eficiente, pero un disco IDE junto con varios SCSI funciona bastante bien. Los discos IDE no permiten accesos concurrentes, pero sí los discos SCSI.

5. Como seleccionar un disco RAID

El seleccionar un disco raid puede ser una dura tarea , ya que no existen criterios establecidos , para saber , cual es la mejor solucion . Una equivacion bastante común es juntar todos los discos Raid en el mismo nivel , porlo que debe,mos elegir una solucion correcta para el grupo comleto de disco , no metiendo todos en el mismo nivel sino estructurando los discos deopendiendo de las necesidades en seguruidad e integridad de los datos .

Para seleccionar un disco Raid en primer lugar tenemos que conocer nuestra necesidades , o saber los tipos de aplicaciones que se emplean .Podemos separa las aplicaciones en dos tipo:

• Aplicaciones de demanda :

Podriamos seleccionar el Raid 5 ya que ofrece una alta velocidad de demanda , tanto en escrituras como lecturas .

• Apliaciones de Transferencias :

La mejor opcion pasaria por Raid 3 ya que ofrece una alta velocidad de tranferencia para gráficos e imágenes y aplicaciones en gral en las que necesitamos gran transferencia de datos .

Ademas del tipo de aplicación , abremos de tener en cuanta los factores que nos guiaran a octar por la elección de un Raid u otro como son :

• Integridad y costo :

normalmente llegaremos a una solucion Raid que asegure la integridad de los datos del disco , ya que de esta manera tendremos preservados , nuestros datos sobre posibles errores del disco .El Raid 0 es el unico nivel que no proporciona integridad .

• Costo :

El costo vendra marcado por nuesto poder adquisitivo sera uno de los factores mas importantes a la hora de seleccionar nuestro disco .No solo tenemos que pensar en la integridad de los datos , sino en cuando se estropee un disco tenemos que apagar el sistema . A para ello existe varios dispositivos como Hot Swap , Hot Spare , Duplex Controler , Redundant Power Supplies .

La siguiente tabla muestra las opciones mas acertadas , a la hora de elegir el nivel Raid que mejor se adapte a nuestra necesidades teniendo en cuenta todos estos factores :

 Maximas y minimas cantidades de Hd que se pueden ordenar para los diferentes niveles de RAID.

Acrónimos

RAID Redundant Array of independent Disks SLED Single Large Expensive Disk HD Hard Disk MTBDL Mean Time before Data Loss MTBF Mean Time Between failures DSA Data Striping Without Parity MDA Mirrored Disk Array PDA Parallel Disk Array IDA Independient Disk Array

 10. Glosario:

Duplex controler: Controladora doble. Son controladoras de disco que pueden trabajar de modo simple o de forma doble, para que la carga de la controladora sea distribuida y más eficaz. Hot swap: Son discos que se reemplazan en caliente. Esto quiere decir que si alguno de los discos RAID se estropeara físicamente bastaría con quitarlo y poner otro sin tener que apagar el sistema. Hot spare: Disco sobrante. Es un disco que permanece siempre en el sistema esperando a que uno se estropee y entre directamente en funcionamiento. Integridad de los datos: Es la capacidad que tiene un disco de aguantar un error de grabación de corrupción o perdida de datos. Para tal efecto se tiene que seleccionar un disco RAID o alguna alternativa. El nivel de integridad es uno de los primeros criterios que ser han de investigar. Mirroring: Haciendo espejo. Es un nivel de RAID (el nivel 1) que pasa por hacer una copia integra de un disco en otro. Paridad: Es una información redundante que es guardada para regenerar datos perdidos por un error en el disco. La paridad se genera haciendo XOR sobre los datos de los discos y guardándolo en otro disco o en un disco dedicado a ese efecto, esto dependerá del nivel de RAID que usemos.

Reconstrucción o regeneración: Cuando un disco falla la información redundante en los discos y los datos en los discos buenos son usados para regenerar la información del disco averiado.

Redundat Power Supplies: Fuente de alimentación redundante. El sistema consta de dos fuentes de alimentación. Si uno se estropea se pone en marcha, pudiéndose cambiar la estropeada en caliente.

Sistemas Basados en Velocidad de Demanda: Son aquellos en que se requieren un gran numero de demandas de E/S en el menor tiempo posible. Una alta velocidad de demanda es típica en sistemas multiusuario o en aplicaciones de bases de datos en las que se generan un gran numero de pequeñas demandas de E/S. En este caso cada disco del conjunto puede procesar una demanda simultáneamente. Sistemas Basados en Velocidad de Transferencia: Son aquellos que intentan satisfacer una sola demanda con la máxima velocidad. Un claro ejemplo son las aplicaciones de ingeniería científicas imágenes, etc. En estos sistemas el tamaño de la demanda es mucho más grande que en los sistemas basados en velocidad de demanda, para el que emplea todos los discos del conjunto en paralelo para satisfacer una mayor demanda en el mínimo tiempo posible.

 Trabajo práctico creado por

Claudio Seror

Técnico electrónico y tercer año de analista de sistemas