364.2 - RAID Avanzado

mdadm Avanzado

Crecimiento de Arrays (Growing)

Añadir discos a un array existente o cambiar su tamaño:

# Añadir disco a RAID 5 existente
mdadm --grow /dev/md0 --raid-devices=4 --add /dev/sde
 
# Expandir RAID despues de añadir disco
mdadm --grow /dev/md0 --raid-devices=4
 
# Ver progreso del reshape
cat /proc/mdstat
mdadm --detail /dev/md0

Cambio de Nivel de RAID (Reshape)

# Convertir RAID 1 a RAID 5 (necesita añadir discos)
mdadm --grow /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 --add /dev/sdd
 
# Convertir RAID 5 a RAID 6
mdadm --grow /dev/md0 --level=6 --raid-devices=4
 
# El reshape se realiza en linea sin interrumpir el servicio
# Monitorizar progreso:
watch cat /proc/mdstat

Para el examen: El reshape permite cambiar el nivel de RAID y el numero de discos sin desmontar el array. El proceso puede llevar horas y no debe interrumpirse.

Bitmap (Write-Intent Bitmap)

El bitmap registra que bloques estan pendientes de sincronizacion, acelerando la reconstruccion despues de un fallo breve:

# Crear array con bitmap interno
mdadm --create /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 \
    --bitmap=internal /dev/sd[bcd]
 
# Añadir bitmap a array existente
mdadm --grow /dev/md0 --bitmap=internal
 
# Bitmap externo (en archivo)
mdadm --grow /dev/md0 --bitmap=/ruta/bitmap_md0
 
# Eliminar bitmap
mdadm --grow /dev/md0 --bitmap=none
 
# Ver estado del bitmap
mdadm --detail /dev/md0 | grep -i bitmap

Journal Disk

Un disco de journal mejora el rendimiento de RAID 5/6 al registrar las escrituras parciales:

# Crear RAID 5 con journal en SSD
mdadm --create /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 \
    /dev/sd[bcd] --write-journal /dev/nvme0n1p1
 
# Añadir journal a array existente
mdadm --grow /dev/md0 --write-journal /dev/nvme0n1p1

Monitorizacion de RAID

/proc/mdstat

# Ver estado de todos los arrays
cat /proc/mdstat
 
# Salida tipica:
# md0 : active raid5 sdd[3] sdc[2] sdb[1] sda[0]
#       3145728 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [3/3] [UUU]
#       [====>................]  recovery = 23.4% (245760/1048576) finish=2.3min
 
# [UUU] = todos los discos funcionando
# [_UU] = primer disco fallido

mdadm —monitor

# Monitorizar eventos RAID
mdadm --monitor --scan --daemonize
 
# Con notificacion por email
mdadm --monitor --scan --mail=admin@empresa.com --daemonize
 
# Configuracion en mdadm.conf
# /etc/mdadm/mdadm.conf o /etc/mdadm.conf
MAILADDR admin@empresa.com
PROGRAM /usr/local/bin/raid-alert.sh

Verificacion Periodica

# Iniciar verificacion manual
echo check > /sys/block/md0/md/sync_action
 
# Ver estado de verificacion
cat /sys/block/md0/md/sync_action
cat /sys/block/md0/md/mismatch_cnt   # Bloques discrepantes
 
# Reparar discrepancias
echo repair > /sys/block/md0/md/sync_action
 
# Configurar verificacion periodica (cron)
# Muchas distribuciones incluyen /etc/cron.d/mdadm-checkarray

Para el examen: mismatch_cnt muestra el numero de bloques que no coinciden entre discos. Un valor distinto de 0 indica posibles problemas (excepto en RAID 1 con cache de escritura).

RAID Hardware

MegaRAID (LSI/Broadcom)

# Herramienta: storcli (o MegaCli legacy)
storcli /c0 show                # Info del controlador
storcli /c0/eall/sall show      # Listar discos
storcli /c0/v0 show             # Info del volumen virtual
 
# Crear RAID 5
storcli /c0 add vd type=r5 drives=252:0-2
 
# Ver estado del array
storcli /c0/v0 show all

HP Smart Array (hpacucli/ssacli)

# ssacli (sucesor de hpacucli)
ssacli ctrl all show config       # Mostrar configuracion
ssacli ctrl slot=0 show           # Info del controlador
ssacli ctrl slot=0 ld all show    # Listar arrays logicos
ssacli ctrl slot=0 pd all show    # Listar discos fisicos
 
# Crear RAID 5
ssacli ctrl slot=0 create type=ld drives=1I:1:1,1I:1:2,1I:1:3 raid=5
 
# Ver estado
ssacli ctrl slot=0 ld 1 show status

Para el examen: storcli (MegaRAID/LSI) y ssacli (HP Smart Array) son las herramientas principales de RAID hardware. hpacucli es el nombre anterior de ssacli.

SSD Caching

bcache

bcache usa un SSD como cache para un disco HDD, acelerando lecturas y escrituras.

# Crear dispositivo de cache (SSD)
make-bcache -C /dev/nvme0n1p1
 
# Crear dispositivo backend (HDD)
make-bcache -B /dev/sdb
 
# Registrar el backing device
echo /dev/nvme0n1p1 > /sys/block/bcache0/bcache/attach
 
# Modos de cache
echo writeback > /sys/block/bcache0/bcache/cache_mode    # Mas rapido
echo writethrough > /sys/block/bcache0/bcache/cache_mode  # Mas seguro
echo writearound > /sys/block/bcache0/bcache/cache_mode   # Solo lecturas
 
# Usar el dispositivo
mkfs.ext4 /dev/bcache0
mount /dev/bcache0 /mnt/datos

Modo	Descripcion
`writethrough`	Escritura en HDD y SSD simultaneamente (seguro)
`writeback`	Escritura en SSD primero, luego en HDD (rapido)
`writearound`	Solo cache de lectura, escritura directa a HDD

dm-cache / lvmcache

dm-cache (device-mapper cache) permite usar LVM para gestionar cache SSD:

# Preparar volumenes
pvcreate /dev/sdb        # HDD
pvcreate /dev/nvme0n1p1  # SSD
vgcreate mi_vg /dev/sdb /dev/nvme0n1p1
 
# Crear LV de datos en HDD
lvcreate -L 100G -n datos mi_vg /dev/sdb
 
# Crear cache pool en SSD
lvcreate --type cache-pool -L 20G -n cache_pool mi_vg /dev/nvme0n1p1
 
# Convertir LV de datos a LV con cache
lvconvert --type cache --cachepool mi_vg/cache_pool mi_vg/datos
 
# Ver estado del cache
lvs -a -o +cache_policy,cache_settings,cache_mode
dmsetup status mi_vg-datos
 
# Modos de cache
lvconvert --cachemode writethrough mi_vg/datos
lvconvert --cachemode writeback mi_vg/datos
 
# Eliminar cache (sin perder datos)
lvconvert --uncache mi_vg/datos

Para el examen: lvmcache (dm-cache) se integra con LVM y es mas facil de gestionar que bcache. Los modos writethrough y writeback son los mas importantes.

Optimizacion de Rendimiento RAID

stripe_cache_size

# Ver tamaño actual del cache de stripe (RAID 5/6)
cat /sys/block/md0/md/stripe_cache_size
 
# Aumentar (mejora rendimiento pero usa mas RAM)
echo 8192 > /sys/block/md0/md/stripe_cache_size

Tamaño de Chunk

# Crear con chunk optimizado
mdadm --create /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 \
    --chunk=256K /dev/sd[bcd]
 
# Ver chunk actual
mdadm --detail /dev/md0 | grep "Chunk Size"

Uso	Chunk recomendado
Archivos grandes (video, BD)	256K - 1M
Archivos pequeños (correo)	64K - 128K
Uso general	128K - 256K

Velocidad de Reconstruccion

# Ver limites actuales
cat /proc/sys/dev/raid/speed_limit_min    # Minimo (KB/s)
cat /proc/sys/dev/raid/speed_limit_max    # Maximo (KB/s)
 
# Aumentar velocidad de reconstruccion
echo 200000 > /proc/sys/dev/raid/speed_limit_min
echo 500000 > /proc/sys/dev/raid/speed_limit_max

Trampas del examen

Errores comunes y distinciones criticas que LPI suele evaluar en este subtema:

mdadm —create vs —assemble — --create destruye datos existentes y crea un RAID nuevo desde cero; --assemble reactiva un RAID existente sin destruir datos. Confundirlos puede causar perdida total de datos. Si el examen pregunta como reactivar un RAID despues de un reinicio, la respuesta es --assemble
mdadm —grow permite reshape online — se puede cambiar el nivel RAID (ej: RAID1 a RAID5), añadir discos y cambiar el chunk size sin desmontar el array. El reshape se hace en caliente pero puede tardar horas. Interrumpir un reshape puede corromper el array
bitmap interno vs externo — el bitmap interno se almacena en el propio array (mas simple, sobrevive a reinicios); el externo se almacena en un archivo separado (no sobrevive a reinicios sin configuracion). El bitmap acelera la resincronizacion parcial tras fallos breves, no la reconstruccion completa
[UUU] vs [_UU] en /proc/mdstat — U significa disco activo (Up), _ significa disco fallido o ausente. En RAID 5 con 3 discos, [UUU] es normal, [_UU] indica un disco fallido y el array esta degradado. El examen muestra salidas de mdstat y pregunta el estado
mismatch_cnt en verificacion RAID — un mismatch_cnt distinto de 0 despues de echo check > /sys/block/md0/md/sync_action indica bloques inconsistentes. En RAID 1 con write-behind cache, valores pequeños pueden ser falsos positivos. En RAID 5/6, cualquier mismatch es preocupante
bcache writethrough vs writeback — writethrough escribe simultaneamente en SSD y HDD (seguro, sin riesgo de perdida); writeback escribe primero en SSD y luego en HDD (rapido, pero si el SSD falla se pierden las escrituras pendientes). El examen pregunta el modo mas seguro: writethrough
lvmcache (dm-cache) vs bcache: integracion LVM — lvmcache se integra con LVM y se gestiona con lvconvert; bcache se configura a nivel de dispositivo de bloque con make-bcache. Si ya usas LVM, lvmcache es mas facil de gestionar. lvconvert --uncache elimina el cache sin perder datos
storcli vs ssacli — storcli es para controladoras MegaRAID (LSI/Broadcom); ssacli (antes hpacucli) es para HP Smart Array. Usar la herramienta incorrecta para el hardware no funciona. El examen puede preguntar cual herramienta usar segun la marca del controlador
speed_limit_min y speed_limit_max — controlan la velocidad de reconstruccion de RAID por software. Subir speed_limit_min acelera la reconstruccion pero impacta el rendimiento de I/O del sistema. El examen puede preguntar como acelerar una reconstruccion: aumentar estos valores
Journal disk en RAID 5/6 previene write hole — el write hole ocurre cuando un fallo de energia durante una escritura en RAID 5/6 deja la paridad inconsistente. Un SSD de journal registra las escrituras pendientes y permite recuperarlas. Sin journal ni bitmap, el RAID puede quedar silenciosamente corrupto

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