RAID на Linux: настройка и управление

Важно: RAID не заменяет резервное копирование. Массив помогает доступности и доступу к данным, но не защищает от удалённого удаления, шифровальщиков или ошибок пользователя.

Несколько жёстких дисков, готовых к сборке RAID

Краткие варианты использования

Быстродействие (чтение/запись): RAID 0 или RAID 10
Полная зеркальная копия: RAID 1
Баланс скорости и устойчивости: RAID 5 (минимум 3 диска) или RAID 6 (минимум 4 диска)
Критические сервисы с высокой нагрузкой: аппаратный RAID-контроллер или файловые системы с встроенным RAID (ZFS, Btrfs)

Что такое RAID

RAID — это «массив из нескольких дисков», объединённых так, чтобы система получала дополнительные свойства: скорость, избыточность или и то, и другое. Уровни RAID определяют способ распределения данных (striping), зеркалирования (mirroring) и расчёта четности (parity).

Ключевая идея в одной строке: RAID распределяет данные по нескольким дискам, чтобы при отказе одного (или нескольких, в зависимости от уровня) сервис продолжал работать.

Быстрый обзор уровней

RAID 0: распределение (striping). Повышение скорости, никакой устойчивости. Требуется минимум 2 диска.
RAID 1: зеркалирование. Данные полностью дублируются. Надёжно, но эффективный объём равен размеру самого маленького диска.
RAID 5: распределение с одной полосой четности. Баланс между скоростью и устойчивостью. Требуется минимум 3 диска; теряет объём равный одному диску.
RAID 6: как RAID 5, но с двумя блоками четности. Выдерживает отказ двух дисков; объём меньше на два диска.
RAID 10: комбинированный — зеркала внутри striped-групп. Высокая скорость и устойчивость, но дорогой по месту.

Когда RAID не подходит

Когда вам нужна защита от случайного удаления или заражения — нужны бэкапы.
Если вы хотите экономить дископространство — RAID 1 и RAID 10 дублируют данные.
Если вы используете очень большие диски и беспокоитесь о времени восстановления: при сборке RAID 5/6 риск ошибок чтения (URE) при восстановлении растёт.

Схема настройки RAID на Linux

Как выбрать уровень RAID — простая методика

Определите цель: скорость / отказоустойчивость / баланс.
Посчитайте доступный бюджет дисков и объём, который хотите сохранить.
Оцените время восстановления: чем больше объём дисков, тем выше риск ошибки при rebuild.
Если нужна простота и надёжность для критичных сервисов — выбирайте RAID 10 или аппаратный RAID с батарейной защитой кэша.
Для домашнего использования с ограниченным бюджетом — RAID 1 (зеркало) или RAID 5 при трёх дисках.

Настройка программного RAID на Linux (mdadm)

Ниже — практический пример создания RAID 5 из трёх дисков с помощью mdadm. Приведённые команды применимы в большинстве дистрибутивов Debian/Ubuntu-подобных систем; пути конфигурации могут немного отличаться в других системах.

Установите инструмент mdadm:

sudo apt install mdadm

Подготовьте диски. Допустим, у вас есть /dev/sdb, /dev/sdc, /dev/sdd (в примере будем использовать три виртуальных диска по 1 GB для наглядности).

Проверьте список дисков:

sudo fdisk -l

Разметьте каждый диск и установите тип раздела RAID (тип fd). Для каждого диска (пример /dev/sdb):

sudo fdisk /dev/sdb

В интерактивном fdisk выполните команды по порядку:

n — новая партиция
p — первичная
1 — номер партиции
— принять значения по умолчанию для первого и последнего сектора (или укажите конкретный размер)
t — сменить тип раздела
fd — код Linux RAID
w — сохранить и выйти

Повторите для /dev/sdc и /dev/sdd.

Сообщите ядру о новых таблицах разделов:

sudo partprobe /dev/sdb
sudo partprobe /dev/sdc
sudo partprobe /dev/sdd

Проверьте, что появился /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1:

fdisk -l

Создайте RAID 5 (массив /dev/md0):

sudo mdadm -C /dev/md0 --level=raid5 --raid-devices=3 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1

Разбор синтаксиса:

mdadm — утилита
-C — создать
/dev/md0 — создаваемый RAID-устройство
–level — уровень RAID
–raid-devices — количество физических устройств

Проверить состояние массива:

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

Сохраните конфигурацию mdadm, чтобы при загрузке массив собирался автоматически:

sudo mdadm --detail --scan | sudo tee -a /etc/mdadm/mdadm.conf
# В некоторых системах путь может быть /etc/mdadm.conf
sudo update-initramfs -u

Создайте файловую систему и точку монтирования:

sudo mkfs.ext4 /dev/md0
sudo mkdir -p /data

Временное монтирование:

sudo mount /dev/md0 /data/

Постоянное монтирование — используйте UUID диска в /etc/fstab. Найдите UUID:

blkid /dev/md0

Добавьте строку в /etc/fstab (пример):

UUID=ВАШ-UUID /data ext4 defaults 0 2

Перезагрузите таблицу монтирования:

sudo mount -a

Список разделов и состояние RAID

Полезные команды для мониторинга и администрирования

Просмотр статуса: cat /proc/mdstat
Подробности массива: sudo mdadm –detail /dev/md0
Искать метаданные на устройстве: sudo mdadm –examine /dev/sdb1
Удалить устройство из массива: sudo mdadm –manage /dev/md0 –remove /dev/sdb1
Добавить устройство в массив: sudo mdadm –manage /dev/md0 –add /dev/sdb1
Ассемблировать массив вручную: sudo mdadm –assemble –scan

Примеры:

cat /proc/mdstat
sudo mdadm --detail /dev/md0
sudo mdadm --manage /dev/md0 --fail /dev/sdb1
sudo mdadm --manage /dev/md0 --remove /dev/sdb1
sudo mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/sdb1

Управление отказами: пошаговый план (Incident runbook)

Обнаружение: мониторинг срабатывает или в /proc/mdstat виден статус degraded.

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

Пометить диск как вышедший из строя (если ещё не помечен):

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

Удалить его из массива:

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

Если у вас hot-swap, выньте диск и замените новым. Если нет — завершите обслуживание и замените диск при следующем окне.
Разметьте новый диск как RAID (тип раздела fd) и сообщите ядру:

sudo fdisk /dev/sdb
# создать /dev/sdb1 с типом fd
sudo partprobe /dev/sdb

Добавьте новый раздел в массив:

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

Следите за процессом восстановления:

watch -n 10 cat /proc/mdstat

После завершения убедитесь, что массив в норме:

sudo mdadm --detail /dev/md0

Замечание: при больших объёмах и RAID 5 восстановление может длиться долго и подвергать массив риску из-за возможных ошибок чтения. RAID 6 уменьшает этот риск, поскольку выдерживает двух одновременных отказавших дисков.

Что делать, если массив не собирается

Попробуйте собрать вручную: sudo mdadm –assemble –scan
Если метаданные повреждены, можно попытаться использовать –force при сборке, но это рискованно:

sudo mdadm --assemble --force /dev/md0 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1

Перед попытками агрессивного восстановления сделайте побитовый снимок (dd) проблемного диска на другой носитель для возможной офлайн-реанимации.

Тесты приёмки (минимальный набор)

Массив собирается автоматически после перезагрузки.
Максимальная доступная ёмкость соответствует расчетам для выбранного уровня RAID.
При удалении одного физического диска (симуляция отказа) данные остаются доступными (для уровней, где это ожидаемо).
Массив восстанавливается после добавления нового диска и завершения rebuild.

Резервные и альтернативные варианты

Бэкап: локальные копии, удалённые резервные копии, rsync, borg, restic — всегда иметь отдельные резервные копии вне RAID.
LVM поверх RAID: добавляет гибкость логических томов.
ZFS или Btrfs: файловые системы с встроенной проверкой целостности, снимками (snapshots) и собственными средствами зеркалирования.
Аппаратный RAID-контроллер: меньше нагрузки на CPU, часто батарейный кеш, но надо быть осторожным с vendor lock-in.

Плитка с ключевыми числами

Минимум для RAID 5: 3 диска
Минимум для RAID 6: 4 диска
Потеря объёма для RAID 5: общая ёмкость минус ёмкость одного диска
Потеря объёма для RAID 6: общая ёмкость минус ёмкость двух дисков
RAID 1 и RAID 10: эффективный объём обычно равен сумме половины физического объёма (в зависимости от конфигурации)

Изображение процесса сборки массива и мониторинга

Руководство по ролям — чеклисты

Администратор сервера:

Проверить совместимость контроллера и BIOS/UEFI.
Сделать бэкап перед любыми изменениями.
Использовать идентичные или совместимые диски по скорости и размеру.
Настроить мониторинг mdadm и оповещения.
Тестировать восстановление в тестовой среде.

Домашний пользователь:

Хранить копии важных данных вне RAID (облако, NAS, внешний диск).
Для домашнего NAS выбирать RAID 1 или RAID 5 (при 3 дисках).
Не полагаться на RAID как на единственный уровень защиты.

SOP: быстрый план развертывания RAID (пошагово)

Оцените потребности (скорость/надёжность/объём).
Подготовьте аппаратное обеспечение и резервные копии.
Установите mdadm.
Разметьте диски и назначьте тип RAID.
Создайте массив и проверьте состояние.
Создайте файловую систему и точку монтирования.
Добавьте запись в /etc/fstab по UUID.
Сохраните конфигурацию mdadm в mdadm.conf.
Настройте мониторинг и оповещения.
Проведите тест отказа и восстановления в окне обслуживания.

Советы по совместимости и миграции

При смешении дисков array видит их как размер наименьшего диска. Планируйте единообразие.
При переносе массива на другую машину убедитесь, что версия mdadm и ядро поддерживают метаданные, используемые вашим массивом.
Всегда сохраняйте вывод sudo mdadm –detail –scan — он помогает воссоздать конфигурацию на новом хосте.

Мониторинг статуса mdadm и списка файловых систем

Возможные сценарии отказа и когда RAID не спасёт

Шифровальщик/вредонос: RAID не защитит от шифрования файлов; нужен бэкап вне массива.
Ошибки пользователя (удаление, форматирование): RAID не восстановит удалённый файл.
Повреждение метаданных массива: может потребоваться ручное восстановление и риски потери данных.

Короткий словарь

mdadm — утилита для управления программными RAID на Linux.
Striping — распределение блоков данных по дискам для повышения скорости.
Mirroring — зеркалирование данных на несколько дисков.
Parity — блоки четности, используемые для восстановления данных.
Rebuild — процесс восстановления данных на заменённый диск.

Критерии приёмки

Массив собирается корректно после перезагрузки.
При деградации массив продолжает обслуживать запросы (уровень зависит от RAID).
Время на восстановление укладывается в допустимый RTO (вручную определяемая цель).
Мониторинг оповещает о сбое, и процедура восстановления отработана.

Подсказки и чек-лист для тестов

Тест записи/чтения: dd if=/dev/zero of=/data/testfile bs=1M count=1024; sync; rm /data/testfile
Симуляция отказа: sudo mdadm –manage /dev/md0 –fail /dev/sdb1; sudo mdadm –manage /dev/md0 –remove /dev/sdb1
Добавление диска и rebuild: sudo mdadm –manage /dev/md0 –add /dev/sdb1; watch -n 5 cat /proc/mdstat

Заключение

RAID на Linux с mdadm — мощный инструмент для получения дополнительного уровня доступности и/или производительности. Для продакшена рассмотрите аппаратный RAID или файловые системы с встроенным контролем целостности (ZFS). Всегда имейте отдельные резервные копии и протестированные процедуры восстановления.

Дисплей с мониторингом и статусом массива