設定 - RAID10 (RHEL)

概要

RAID10とは、RAID1とRAID0を組み合わせた方式である。

2つのディスクにまったく同じデータを書き込み、さらに、データをブロック単位に分割して並列に書き込む。
RAID1+0では、RAID0を構成するRAID1の構成ドライブ2台がどちらも故障しない限り、データは破壊されない。

RAID10を構築する場合は、最低4台の物理ディスクが必要となる。

RAID10の特徴を以下に示す。

• 2つのディスクへ同時書き込む(ミラーリング)を行い、かつ、データをブロック単位に分割(ストライピング)して書き込む。
• RAID1の冗長性とRAID0の高速性を組み合わせたRAID方式。
• 容量コストが倍になるが安全性の高いRAID構成である。

※注意
データのバックアップを必ず取ることが推奨される。
ディスク障害時の交換手順も把握しておくことが重要となる。

システムの再起動後において、RAIDアレイが正常にマウントされることを確認すること。
RAID10の同期完了を待機した後、本番データを配置することが推奨される。

mdadmのインストール

mdadmパッケージをインストールする。

sudo dnf install mdadm

ディスクの確認

利用可能なディスクを確認する。

sudo fdisk -l
# または
lsblk

パーティションの作成 (オプション)

# X : ストレージ番号
sudo fdisk /dev/sdX

1. [N]キーを押下して、新規パーティションを作成する。
2. [P]キーを押下して、プライマリパーティションを作成する。
3. 次に、デフォルトの開始セクタを入力する。
4. デフォルトのサイズを入力する。
5. [W]キーを押下して保存する。

RAID10アレイの作成

• 例: /dev/md0

  作成するRAIDデバイス名

• 例: /dev/sdXA, /dev/sdYB, /dev/sdZC, /dev/sdWD

  使用するデバイスを指定

--levelオプション

--levelオプション または -lオプションは、RAIDレベルを指定するためのオプションである。

指定可能な値を以下に示す。

• raid0 または 0

  ストライピングのみ

  データを複数のディスクに分散して書き込む。

  冗長性なし、性能向上が目的

  必要なディスク数は、最低2台である。

  
  

• raid1 または 1

  ミラーリング

  同じデータを複数のディスクに書き込む。

  完全な冗長性を提供する。

  必要なディスク数は、最低2台である。

  
  

• raid4 または 4

  ストライピング + 専用パリティ

  1台のディスクをパリティ専用として使用する。

  必要なディスク数は、最低3台である。

  
  

  現在はあまり使用されていない。

  
  

• raid5 または 5

  ストライピング + 分散パリティ

  パリティ情報を全ディスクに分散する。

  1台のディスク障害まで耐えられる。

  必要なディスク数は、最低3台である。

  
  

• raid6 または 6

  ストライピング + 二重分散パリティ

  2台のディスク障害まで耐えられる。

  必要なディスク数は、最低4台である。

  
  

• raid10 または 10

  RAID1 (ミラーリング) と RAID0 (ストライピング) の組み合わせ

  高性能と冗長性の両立する。

  必要なディスク数は、最低4台 (2の倍数である必要あり) である。

  
  

• linear

  単純な結合

  ディスクを順番に使用する。

  冗長性なし。

  必要なディスク数は、最低2台である。

--raid-devicesオプション

--raid-devicesオプション または -nオプションは、RAIDアレイを構成するディスクの数を指定する。

※注意
RAIDレベルに応じて最小必要数が異なる。
RAID1とRAID10では偶数である必要がある。

一般的な構成例

• RAID1

  2台

• RAID5

  3〜5台

• RAID6

  4〜6台

• RAID10

  4台以上 (2の倍数)

--chunkオプション

--chunkオプション または -cオプションは、チャンクサイズを指定するために使用する。
チャンクサイズとは、RAIDアレイ内の各ディスクに書き込まれるデータの最小単位のサイズである。

指定できる値

• K (キロバイト)、M (メガバイト)、G (ギガバイト) の単位を使用する。
• 一般的な値は4K、64K、512K、1M等
• デフォルトは、512K

チャンクサイズの選択は、RAID性能に大きな影響を与える。

• 大きなチャンクサイズ

  大きなファイルの連続読み書きに適している。

• 小さなチャンクサイズ

  小さなファイルやランダムアクセスに適している。

--layoutオプション

--layoutオプションは、RAIDアレイのデータレイアウトを指定する。

指定できる主な値

• n2 (ネスト化)

  RAID10のネスト化されたレイアウト (2wayミラー)

  最も一般的なRAID10レイアウト

  デバイスをペアに分割し、各ペア内でミラーリングする。

  高い信頼性と良好な性能を提供する。

  
  

  --layout=n2は、近距離コピーを意味する。

  
  

• o2 (オフセット)

  RAID10のオフセットレイアウト

  各デバイスのブロックを隣接するデバイスにミラーリングする。

  より柔軟な冗長性を提供する。

  ディスク障害時の再構築が比較的高速である。

  
  

• f2 (遠距離)

  RAID10の遠距離レイアウト

  各ブロックを離れた位置にあるデバイスにミラーリング

  連続するディスク障害に対してより強い耐性を持つ。

※注意
これらのレイアウトオプションは主にRAID10で使用される。
数値である2は、ミラーリングの方法を示す。
デフォルトは、n2である。

作成例

# X : ストレージ番号
# A, B, C, D : パーティション番号
sudo mdadm --create <作成するRAIDデバイス名  例: /dev/md0> \
                    --level=10                          \
                    --raid-devices=<使用するディスク数>    \
                    --chunk=512K                        \
                    --layout=n2                         \
                    /dev/sdXA \
                    /dev/sdYB \
                    /dev/sdZC \
                    /dev/sdWD

例:
sudo mdadm --create /dev/md0         \
                    --level=10       \
                    --raid-devices=4 \
                    --chunk=512      \
                    --layout=n2      \
                    /dev/sda1        \
                    /dev/sdb1        \
                    /dev/sdc1        \
                    /dev/sdd1

RAIDアレイの確認

sudo mdadm --detail <作成したRAIDデバイス名>

RAID構成の保存

sudo mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf

ファイルシステムの作成

# ext4の場合
sudo mkfs.ext4 <作成したRAIDデバイス名  例: /dev/md0>

# XFSの場合
sudo mkfs.xfs <作成したRAIDデバイス名  例: /dev/md0>

マウントポイントの作成とマウント

まず、マウントポイントを作成する。

sudo mkdir <マウントディレクトリ  例: /mnt/raid10>

マウントする。

sudo mount <作成したRAIDデバイス名> <マウントディレクトリ  例: /mnt/raid10>

永続的なマウントの設定

/etc/fstabファイルに、以下に示すような設定を追加する。

sudo vi /etc/fstab

# /etc/fstabファイル

<作成するRAIDデバイス名  例: /dev/md0> <マウントディレクトリ  例: /mnt/raid10> <ファイルシステム  例: xfs> defaults 0 0

RAID10の状態監視

RAID10の状態を確認する。

cat /proc/mdstat

RAID10の詳細な状態を確認する。

sudo mdadm --detail <作成したRAIDデバイス名  例: /dev/md0>

障害発生時の対応手順

障害ディスクの特定

sudo mdadm --detail <作成したRAIDデバイス名  例: /dev/md0>

障害ディスクの削除

RAID配列 (/dev/md0) 内の特定のディスク (/dev/sdXY) において、意図的に"故障"状態とマークする。
これは実際のハードウェア故障をシミュレートするような動作である。

例えば、ディスクの交換やメンテナンスの前準備として使用される。

# X : ストレージ番号
# A : パーティション番号
sudo mdadm <作成したRAIDデバイス名  例: /dev/md0> --fail /dev/sdXA

"故障"マークの後に実行して、該当ディスクをRAID配列から物理的に削除する。
この操作により、マークされたディスクを安全にRAIDアレイから取り外すことができる。

例えば、新しいディスクに交換する際の準備段階として使用される。

# X : ストレージ番号
# A : パーティション番号
sudo mdadm <作成したRAIDデバイス名  例: /dev/md0> --remove /dev/sdXA

上記のコマンドは、以下に示すような状況で使用される。

• ディスクの予防的交換が必要な場合
• 実際に問題のあるディスクを交換する場合
• RAIDアレイの再構成が必要な場合

上記のコマンドにおいて、--failオプションを実行した後に--removeオプションを実行する必要がある。
これにより、RAIDアレイのデータ整合性を保ちながら、安全にディスクを取り外すことができる。

新しいディスクの追加

# X : ストレージ番号
# A : パーティション番号
sudo mdadm <作成したRAIDデバイス名  例: /dev/md0> --add /dev/sdXA