前にラズパイで構築したサーバーを使って来たけどHDD故障でデータが飛ぶのが怖くなってきた。。。
なのでもう一枚HDDを用意してRAID1を構築した。

今回はその手順について。

はじめに

RAIDのイメージ

Linux上のRAIDのイメージは以下の図のようになる。
複数のHDDをまとめて1つのデバイス(Multiple Device)として扱う。

f:id:ricrowl:20201130045630p:plain — RAID1のイメージ図

HDD確認

まずはRAIDに使いたいHDD確認(今回は実験のためUSBメモリ使用)。
以下で確認できる。

$ sudo fdisk -l
...
Disk /dev/sda: 14.5 GiB, 15504900096 bytes, 30283008 sectors
...
Disk /dev/sdb: 14.9 GiB, 15938355200 bytes, 31129600 sectors
...

今回はsdaとsdbのHDDでRAIDを構築する。

RAID用パーティション作成

新規パーティション作成

sdaとsdbのHDDにRAID用パーティションを作成する。
※このときHDDのデータは消去されるのでどこかにコピーしておく！

$ sudo fdisk /dev/sda

Welcome to fdisk (util-linux 2.33.1).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.


Command (m for help): n
Partition type
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended (container for logical partitions)
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1): 
First sector (2048-30283007, default 2048): 
Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (2048-30283007, default 30283007): 

Created a new partition 1 of type 'Linux' and of size 14.4 GiB.

特にこだわりがなければデフォルトのままEnterを押していけば良い。

※パーティションが作成できないとき

以下のようにパーティション作成ができない場合は一回パーティションを消してから実行する。

$ sudo fdisk /dev/sda

Welcome to fdisk (util-linux 2.33.1).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.


Command (m for help):  n
All space for primary partitions is in use. # パーティション作成できない

Command (m for help): d # パーティション削除
Selected partition 1
Partition 1 has been deleted.

パーティションタイプの変更

パーティションタイプをRAID用のLinux raid autoに変更する。

$ sudo fdisk /dev/sda

Welcome to fdisk (util-linux 2.33.1).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.


Command (m for help): t
Selected partition 1
Hex code (type L to list all codes): fd
Changed type of partition 'Linux' to 'Linux raid autodetect'.

HDDの変更を保存

下記で変更を保存する。

Command (m for help): w
The partition table has been altered.
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.

一連の作業をsdbでも同様にして行う。

RAID設定

まずはRAID用パッケージmdadmをインストール。

$ sudo apt update
$ sudo apt install mdadm

mdadmによりRAIDを構築する。

$ sudo mdadm --create /dev/md0 --raid-devices=2 --level=raid1 /dev/sda1 /dev/sdb1

基本構成: mdadm [モード] <RAIDデバイス名> [オプション] <RAID構成デバイス>
--create: RAID作成モード
/dev/md0: RAIDデバイス名を/dev/md0に
--raid-devices=2: RAID構成デバイス数2
--level=raid1: RAID種類をRAID1に
/dev/sda1 /dev/sdb1: RAID構成デバイスを/dev/sda1, /dev/sdb1に

RAID構成デバイスの容量に差が1%以上あると以下の警告がでる。
特に問題がなければyで続行。
RAIDデバイスの容量は小さい方のデバイスの容量となる。

mdadm: largest drive (/dev/sdb1) exceeds size (15131264K) by more than 1%
Continue creating array? y
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.

上記のコマンドを実行するとしばらくRAID構成の処理がバックグラウンドで実行される(結構時間かかる)。
進捗状況は以下で確認できる。

$ sudo watch cat /proc/mdstat
Personalities : [raid1] 
md0 : active raid1 sdb1[1] sda1[0]
      15131264 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
      [===========>.........]  resync = 58.8% (8901056/15131264) finish=12.0min speed=8620K/sec
      
unused devices: <none>

処理完了後、mkfsでRAIDデバイスをフォーマットする。

$ sudo mkfs -t ext4 /dev/md0

RAIDデバイスの使用

構築したRAIDデバイスは通常のHDDと同様にマウントして使用することができる。

$ mkdir /home/user00/Share/md0 #マウント先ディレクトリ作成
$ sudo mount /dev/md0 /home/user00/Share/md0 #マウント

マウント後、rootでないと書き込みが出来なくなっていて煩わしかったら、chownで所有者を変更する。

$ sudo chown -R user00:user00 /home/user00/Share/md0

設定の保存

再起動後も使えるように設定を保存する。
設定情報は以下で取得できる。

$ sudo mdadm --detail --scan
ARRAY /dev/md/0 metadata=1.2 name=raspberrypi:0 UUID=a6a07a86:3ea1907b:727d6c92:0bfc2e73

これを/etc/mdadm.confに書き込む。

$ sudo vim.tiny /etc/mdadm.conf
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 name=raspberrypi:0 UUID=a6a07a86:3ea1907b:727d6c92:0bfc2e73
~                                                                                                      
~ 
~

さらに起動時にマウントするよう/etc/fstabにも以下を追記。

/dev/md0      /home/user00/Share/md0     ext4    defaults,nofail        0       0

nofail: デバイスがマウントできなくても起動できるようにする(通常はエマージェンシーモードになってsshができない)

有事の際

構成HDDの故障検知

RAIDなので構成HDDに異常があってもmd0上のデータはいつもどおりアクセスできる。
しかし、気づかないうちに残りのHDDが故障してしまったらせっかくRAIDにした意味がなくなるので知る必要がある。

構成HDDの異常は以下で調べることができる。

$ sudo cat /proc/mdstat

実際に一方のHDDを抜いて挙動を見てみる。
sdbのHDDを抜いてみた。

# 正常時の出力
Personalities : [raid1] 
md0 : active raid1 sdb1[1] sda1[0]
      15131264 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
      
unused devices: <none>

# 異常時の出力
Personalities : [raid1] 
md0 : active raid1 sda1[0]
      15131264 blocks super 1.2 [2/1] [U_]
      
unused devices: <none>

下記で更に詳細に調べることができる。

$ sudo mdadm --detail /dev/md0
/dev/md0:
           Version : 1.2
     Creation Time : Sun Nov 29 17:41:25 2020
        Raid Level : raid1
        Array Size : 15131264 (14.43 GiB 15.49 GB)
     Used Dev Size : 15131264 (14.43 GiB 15.49 GB)
      Raid Devices : 2
     Total Devices : 1
       Persistence : Superblock is persistent

       Update Time : Sun Nov 29 19:33:34 2020
             State : clean, degraded 
    Active Devices : 1
   Working Devices : 1
    Failed Devices : 0
     Spare Devices : 0

Consistency Policy : resync

              Name : raspberrypi:0  (local to host raspberrypi)
              UUID : a6a07a86:3ea1907b:727d6c92:0bfc2e73
            Events : 28

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8        1        0      active sync   /dev/sda1
       -       0        0        1      removed

故障HDDの交換

故障したHDDを新しいのに交換する手順。

まず、故障したHDDをRAID構成から除外する。

$ sudo mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdb1

次に新しいHDDを取り付け、RAID用パーティション作成（前述）を行う。

そして、新しいHDDをRAID構成に加える。

$ sudo mdadm --add /dev/md0 /dev/sdb1

はじめてRAIDを構成したときのように、しばらくRAID構成の処理がバックグラウンドで実行されるので待つ。

処理が完了したら交換完了。以下のように正常にRAIDが動いていることが確認できる。

$ sudo cat /proc/mdstat
Personalities : [raid1] 
md0 : active raid1 sdb1[2] sda1[0]
      15131264 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
      
unused devices: <none>

その他

RAIDの解除／再構築

RAIDの解除。

$ sudo umount /dev/md0

$ sudo mdadm --stop /dev/md0
mdadm: stopped /dev/md0

RAIDの再構築。

$ sudo mdadm --assemble /dev/md0 /dev/sda1 /dev/sdb1
mdadm: /dev/md0 has been started with 2 drives.

$ sudo mount /dev/md0 /home/user00/Share/md0

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