RAID logiciel avec mdadm et quotas disque

Le RAID (Redundant Array of Independent Disks) combine plusieurs disques pour qu'un serveur survive à la panne de l'un d'eux, ou pour additionner leur capacité et leur débit ; sous Linux, mdadm le réalise en logiciel. Les quotas limitent la place que chaque utilisateur ou groupe peut occuper sur un système de fichiers. Ce chapitre compare les niveaux de RAID, monte un RAID 1 sur srv-journaux, simule une panne de disque, puis met en place des quotas sur srv-web.

Les niveaux de RAID

La parité est une information calculée à partir des blocs d'une bande (un OU exclusif), qui permet de recalculer n'importe quel bloc manquant. Elle coûte de l'espace (un disque en RAID 5, deux en RAID 6) et du temps à chaque écriture. Pendant la reconstruction après une panne, tous les disques restants sont lus intégralement : avec de gros disques, c'est long (des heures, parfois plus d'une journée), et une seconde panne pendant cette période est fatale en RAID 5. D'où la préférence pour le RAID 6 ou le RAID 10 sur les grands volumes.

RAID matériel, logiciel ou ZFS. Un RAID matériel est géré par une carte contrôleur, invisible du système. Le RAID logiciel de Linux (mdadm) est géré par le noyau : aucun matériel spécial, et les disques se relisent sur n'importe quel autre Linux. ZFS, utilisé par Proxmox VE et TrueNAS, intègre le RAID (miroirs, RAID-Z) dans le système de fichiers lui-même, avec des sommes de contrôle qui détectent la corruption silencieuse.

Créer un RAID 1 avec mdadm

Dans la maquette, srv-journaux a reçu deux disques virtuels de 100 Gio, sdb et sdc. On en fait un miroir, sur lequel on pose LVM pour le volume des journaux :

sudo apt install mdadm
sudo mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc
cat /proc/mdstat

mdiallo@srv-journaux:~$ cat /proc/mdstat
Personalities : [raid1]
md0 : active raid1 sdc[1] sdb[0]
      104790016 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
      [==>..................]  resync = 12.4% (13001344/104790016) finish=7.6min speed=201176K/sec

unused devices: <none>

[2/2] [UU] signifie « 2 disques prévus, 2 présents, tous deux à jour » (U pour up, _ pour un disque manquant). La synchronisation initiale tourne en arrière-plan : le volume est utilisable tout de suite.

Enregistrer la configuration, pour que le RAID soit réassemblé sous le même nom à chaque démarrage :

sudo mdadm --detail --scan | sudo tee -a /etc/mdadm/mdadm.conf
sudo update-initramfs -u

La première commande ajoute une ligne ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 UUID=… à /etc/mdadm/mdadm.conf ; la seconde recopie ce fichier dans l'image de démarrage. Dans le même fichier, la ligne MAILADDR informatique@sorbier.example indique où envoyer une alerte quand un disque tombe : le service de surveillance de mdadm la lit.

Poser LVM et le système de fichiers sur le RAID :

sudo pvcreate /dev/md0
sudo vgcreate vg_journaux /dev/md0
sudo lvcreate -n distant -l 80%FREE vg_journaux     # 20 % gardés en réserve
sudo mkfs.ext4 -L journaux /dev/vg_journaux/distant
sudo mkdir -p /srv/journaux
echo '/dev/mapper/vg_journaux-distant /srv/journaux ext4 defaults,nofail,nodev,nosuid,noexec 0 2' | sudo tee -a /etc/fstab
sudo systemctl daemon-reload && sudo mount -a && df -h /srv/journaux

sudo mdadm --detail /dev/md0 donne l'état complet : niveau, taille, état (clean, degraded, recovering), et la liste des disques membres.

Simuler une panne et remplacer un disque

On vérifie que le miroir tient, avant d'en avoir besoin :

sudo mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdc       # déclarer sdc en panne
cat /proc/mdstat                          # [2/1] [U_] : le RAID est dégradé, mais fonctionne
ls /srv/journaux                          # les données sont toujours là
sudo mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdc     # retirer le disque du RAID

En vrai, on remplace alors le disque physique (ou on ajoute un nouveau disque virtuel, sdd), puis :

sudo mdadm /dev/md0 --add /dev/sdd
watch -n 5 cat /proc/mdstat               # suivre la reconstruction (Ctrl+C pour quitter)

Pendant la reconstruction, /proc/mdstat affiche recovery et un pourcentage ; à la fin, [UU] revient. Un RAID dégradé ne se voit pas à l'usage : sans alerte, on peut fonctionner des mois sur un seul disque sans le savoir. C'est pourquoi l'adresse MAILADDR et la supervision de l'état du RAID (cours Supervision) ne sont pas facultatives.

Les quotas disque

Sur srv-web, les comptes du prestataire déposent des fichiers dans leur dossier personnel. Pour qu'un téléversement maladroit ne remplisse pas /home pour tout le monde, on limite chaque compte avec des quotas. Un quota porte sur un système de fichiers, pour un utilisateur ou un groupe, et fixe deux limites :

• la limite souple (soft) peut être dépassée pendant un délai de grâce (7 jours par défaut), au terme duquel elle devient bloquante ;
• la limite stricte (hard) ne peut jamais être dépassée : l'écriture échoue avec « Quota de disque dépassé ».

On peut limiter l'espace (en blocs de 1 Kio) et le nombre de fichiers (en inodes).

Mise en place sur ext4, pour /home :

1. Installer les outils : sudo apt install quota.

2. Ajouter les options usrquota,grpquota à la ligne de /home dans /etc/fstab :

   textCopier le code de la section Les quotas disque

   /dev/mapper/srv--web--vg-home  /home  ext4  defaults,usrquota,grpquota  0  2
   

3. Remonter et créer les fichiers de quotas :

   bashCopier le code de la section Les quotas disque

   sudo systemctl daemon-reload
   sudo mount -o remount /home
   sudo quotacheck -cugm /home       # crée aquota.user et aquota.group à la racine de /home
   sudo quotaon -v /home
   

4. Fixer les limites : 4 Gio en souple, 5 Gio en strict, sans limite de fichiers :

   bashCopier le code de la section Les quotas disque

   sudo setquota -u dev-igarnier 4194304 5242880 0 0 /home
   sudo setquota -u dev-hpetit   4194304 5242880 0 0 /home
   sudo setquota -g web-dev      8388608 10485760 0 0 /home   # pour tout le groupe
   

   Les valeurs sont en blocs de 1 Kio : 4 × 1024 × 1024 = 4 194 304 pour 4 Gio. sudo edquota -u dev-igarnier ouvre les mêmes réglages dans un éditeur ; sudo edquota -p dev-igarnier -u dev-yroux copie les quotas d'un compte vers un autre.

5. Contrôler : sudo repquota -s /home affiche l'usage et les limites de tous les comptes (-s en unités lisibles), et chaque utilisateur voit les siennes avec quota -s. sudo setquota -t 604800 604800 /home règle le délai de grâce (en secondes : 7 jours) pour les blocs et pour les inodes.

Au démarrage, systemd vérifie et active les quotas tout seul dès que les options figurent dans /etc/fstab. Sur XFS, les quotas se gèrent avec un autre outil, xfs_quota, et l'option de montage uquota.

Exercices

md0 : active raid1 sdb[0]
      104790016 blocks super 1.2 [2/1] [U_]