Configurar RAID massivo no Linux

Planejamento

A configuração de uma matriz RAID no Linux envolve várias etapas básicas:

1. Preparação do disco: Garantir a disponibilidade e a preparação dos discos físicos a serem usados na matriz RAID. Os discos podem ser novos ou ter dados que precisarão ser salvos;
2. Seleção do nível de RAID: Determinação do melhor nível de RAID para os requisitos do sistema. Por exemplo, RAID 1 para tolerância a falhas de dados, RAID 0 para melhoria de desempenho ou RAID 5/6 para um equilíbrio entre tolerância a falhas e desempenho;
3. Criação de uma matriz RAID: Usando o utilitário mdadm (Multiple Device Administration) para criar uma matriz RAID lógica com base no nível RAID selecionado e nos discos físicos;
4. Configuração do sistema de arquivos: Formatação da matriz RAID usando o sistema de arquivos selecionado para que os dados possam ser armazenados;
5. Montagem de uma matriz RAID: Configuração da montagem automática da matriz RAID quando o sistema é inicializado;
6. Teste e verificação: Verificação da exatidão da configuração da matriz RAID e de sua operacionalidade por meio da criação, gravação e leitura de dados de teste.

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Requisitos

• Direitos de root;
• Debian 11 ou versão superior;
• Alguns conhecimentos sobre o sistema operacional de trabalho;
• Conexão com a Internet.

Adicionar disco

Na dependência de sua infraestrutura, escolha o método para adicionar o disco ao sistema. Para a máquina física, conecte-se à porta vazia; para a máquina virtual, veja a guia no hipervisor e adicione o disco atual ou de destino; de outra forma, se você escolher o servidor VPS Serverspace, poderá adicionar o espaço necessário por meio do painel principal:

Escolha tecnologia de nuvem e servidores, depois escolha a guia Settings (Configurações) e role até ver Volumes e clique em Add (Adicionar):

Na janela pop-up, escolha o espaço em disco necessário, marque a caixa e reinicie o servidor por meio do botão abaixo. No terminal, digite o comando:

Muito bem, há dois discos no sistema e eles estão conectados. Na próxima etapa, precisamos escolher o formato RAID. Vamos dar uma olhada!

Esquemas RAID

Entre os vários pacotes, combinações e arquiteturas de esquemas de RAID modernos, destacam-se vários para uso:

RAID 0

Representa o método básico de transferência de dados por meio do striping de blocos de informações entre dois ou mais discos. Os dados inteiros são divididos em duas partes, o que aumenta a largura de banda devido ao uso de vários discos em vez de um único armazenamento. Mas há um problema significativo nesse caso: não há tolerância a falhas. Se pelo menos um disco for corrompido, todos os dados se transformarão em lixo. Esse sistema simples é usado para dados temporários e sistemas com requisitos para ler e gravar informações rapidamente.

RAID 1

Representa o método básico de transferência de dados por meio de espelhamento e sincronização de informações entre dois ou mais discos. Todos os dados são copiados para outro armazenamento. Dessa forma, aparece a tolerância a falhas e salva o sistema até que um dos discos seja corrompido, mas há falta de velocidade de gravação de dados em comparação com o RAID 0.

RAID 5

Essas soluções são um compromisso entre a velocidade de E/S e a tolerância a falhas no sistema RAID. A integridade dos dados será possível devido ao algoritmo de bloco de paridade, que salva os dados com mais segurança.

O processo de cálculo dos blocos de paridade depende do nível de RAID e do algoritmo de paridade usado. Considere os processos de cálculo de blocos de paridade para RAID 5 e RAID 6, que são os níveis de RAID mais comuns que usam blocos de paridade.

Suponha que tenhamos 4 discos A, B, C e P (em que P é um disco de paridade) e que desejemos gravar dados nos discos A, B e C. Para calcular o bloco de paridade dos dados que desejamos gravar nos discos A, B e C, a operação XOR (exclusive OR) é usada nos dados desses discos.

Exemplo:
Digamos que tenhamos dados 10101010 que precisam ser gravados nos discos A, B e C. Então, o processo de cálculo do bloco de paridade (P) será o seguinte: P = A XOR B XOR C
Assim, o valor de P será igual ao resultado da operação XOR entre os dados nos discos A, B e C.

Ao ler dados dos discos A, B e C, o controlador RAID pode usar o bloco de paridade (P) para recuperar dados no disco com falha. Por exemplo, se o disco B falhar, o controlador RAID usará os dados dos discos A, C e P para recuperar os dados que estavam armazenados no disco B. Mas para esse RAID precisamos de pelo menos três discos.

Instalação

Depois de escolher o sistema RAID, é necessário atualizar e fazer o upgrade dos pacotes do sistema em nossa máquina para que eles funcionem corretamente:

Se você tiver dados significativos no disco, faça um backup deles por meio do comando abaixo:

É necessário alterar o endereço IP do seu IP da máquina. Verifique se o RAID está instalado em sua distribuição Linux. Na maioria dos casos, será um pacote mdadm. Você pode instalá-lo usando o gerenciador de pacotes da sua distribuição (por exemplo, apt, yum, dnf). No nosso exemplo, usaremos o gerenciador de pacotes apt; no seu caso, use de acordo com o seu sistema operacional. Se você esqueceu o rótulo do seu disco, digite:

Depois disso, instale o software necessário, em nossa instrução, o mdadm, que permite criar um sistema RAID de programa para o disco no Linux:

Agora podemos usar o mdadm para criar uma matriz. Vamos começar com o RAID 1, criar um dispositivo controlador virtual e indicar o disco necessário para uso.

Importante destacar! Na dependência da sua arquitetura de rede, você precisa decidir. Você usará o disco inicializável do sistema operacional no sistema RAID ou não. Se a resposta for positiva, será necessário garantir que o gerenciador de inicialização suporte a versão md. Vamos criar uma matriz com o comando abaixo:

O mdadm é o comando de sintaxe principal, a opção --create para criar a matriz, /dev/mdo --level=1 dispositivo de RAID 1, --raid-devices=2 /dev/sdc /dev/sdb nessa parte indicamos dois discos de uso para nossa matriz. Vamos verificar o status do processo por meio do comando abaixo:

Para a nossa matriz, precisamos criar um único sistema de arquivos para todos os discos; usaremos o ext4 para nossos propósitos:

Vamos montar o sistema RAID em um ponto:

Adicione o sistema raid ao autoboot no início; depois disso, abra o nano com o comando abaixo e coloque Tab no campo vermelho:

Depois disso, recarregue o daemon:

E digite o comando check para garantir que o sistema de arquivos e o RAID estejam funcionando corretamente:

Conclusão

A configuração de uma matriz RAID no Linux envolve a preparação dos discos, a seleção do nível RAID, a criação da matriz RAID usando o mdadm, a configuração do sistema de arquivos e a montagem da matriz RAID. Testar e verificar a configuração é fundamental para garantir sua funcionalidade. Os requisitos específicos incluem acesso à raiz, Debian 11 ou superior, conhecimento do sistema operacional e uma conexão com a Internet. A adição de um disco, a escolha de esquemas RAID (RAID 0, RAID 1, RAID 5) e as etapas de instalação também são abordadas. A conclusão fornece uma visão geral concisa do processo de configuração do RAID no Linux.