18.3. RAID1 - Espelhamento
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## 18.3. RAID1 - Espelhamento

O RAID1, ou espelhamento, é a técnica de gravar os mesmos dados em mais de uma unidade de disco. Os espelhos são geralmente usados ​​para proteger contra perda de dados devido a falhas na unidade. Cada unidade espelhada contém uma cópia idêntica dos dados. Quando uma unidade individual falha, o espelhamento continua a funcionar, fornecendo dados a partir das unidades que ainda estão funcionando. O computador continua funcionando e o administrador tem tempo para substituir a unidade com falha sem impactar o usuário.

Duas situações comuns são ilustradas nesses exemplos. O primeiro cria um espelhamento de dois novos discos e usa-o como um substituto para um único disco existente. O segundo exemplo cria um espelho em um único disco novo, copia os dados do disco antigo para ele e insere o disco antigo no espelho. Embora esse procedimento seja um pouco mais complicado, ele requer apenas um novo disco.

Tradicionalmente, os dois discos em um espelhamento são idênticos em modelo e capacidade, mas o gmirror(8) não requer isso. Os espelhamentos criados com discos diferentes terão uma capacidade igual à da menor unidade no espelhamento. O espaço extra em discos maiores não será usado. Os discos inseridos posteriormente no espelhamento devem ter pelo menos a mesma capacidade que o menor disco já existente no espelhamento.

### Atenção:

Os procedimentos de espelhamento mostrados aqui são não-destrutivos, mas como em qualquer grande operação de disco, faça um backup completo primeiro.

### Atenção:

Embora o dump(8) seja usado nesses procedimentos para copiar sistemas de arquivos, ele não funciona em sistemas de arquivos com Soft Updates Journaling. Consulte o tunefs(8) para obter informações sobre como detectar e desativar o Soft Updates Journaling.

### 18.3.1. Problemas de Metadados

Muitos sistemas de disco armazenam metadados no final de cada disco. Metadados antigos devem ser apagados antes de reutilizar o disco em um espelhamento. A maioria dos problemas é causada por dois tipos particulares de metadados residuais: tabelas de partição GPT e metadados antigos de um espelhamento anterior.

Os metadados GPT podem ser apagados com gpart(8). Este exemplo apaga as tabelas de partições primárias e de backup do GPT do disco `ada8`:

    # gpart destroy -F ada8

Um disco pode ser removido de um espelhamento ativo e os metadados apagados em uma etapa usando gmirror(8). Aqui, o disco de exemplo `ada8` é removido do espelhamento ativo `gm4`:

    # gmirror remove gm4 ada8

Se o espelhamento não estiver em execução, mas os metadados do espelhamento antigo ainda estiverem no disco, use o comando `gmirror clear` para removê-lo:

    # gmirror clear ada8

O gmirror(8) armazena um bloco de metadados no final do disco. Como os esquemas de partição GPT também armazenam metadados no final do disco, espelhar discos GPT inteiros com gmirror(8) não é recomendado. O particionamento MBR é usado aqui porque armazena apenas uma tabela de partição no início do disco e não entra em conflito com os metadados espelhados.

### 18.3.2. Criando um Espelhamento com Dois Discos Novos

Neste exemplo, o FreeBSD já foi instalado em um único disco, `ada0`. Dois novos discos, `ada1` e `ada2`, foram conectados ao sistema. Um novo espelhamento será criado nesses dois discos e usado para substituir o antigo disco único.

O módulo do kernel `geom_mirror.ko` deve ser compilado no kernel ou carregado no boot ou em tempo de execução. Carregue manualmente o módulo do kernel agora:

    # gmirror load

Crie o espelho com as duas novas unidades:

    # gmirror label -v gm0 /dev/ada1 /dev/ada2

O `gm0` é um nome de dispositivo escolhido pelo usuário atribuído ao novo espelhamento. Depois que o espelhamento for iniciado, o nome desse dispositivo aparecerá em `/dev/mirror/`.

As tabelas de partição MBR e bsdlabel agora podem ser criadas no mirror com o gpart(8). Este exemplo usa um layout de sistema de arquivos tradicional, com partições para `/`, swap, `/var`, `/tmp` e `/usr`. Um único `/` e uma partição swap também funcionarão.

As partições no espelho não precisam ser do mesmo tamanho que as do disco existente, mas devem ser grandes o suficiente para conter todos os dados já presentes no disco `ada0`.

    # gpart create -s MBR mirror/gm0
    # gpart add -t freebsd -a 4k mirror/gm0
    # gpart show mirror/gm0
    =>       63  156301423  mirror/gm0  MBR  (74G)
             63         63                    - free -  (31k)
            126  156301299                 1  freebsd  (74G)
      156301425         61                    - free -  (30k)

    # gpart create -s BSD mirror/gm0s1
    # gpart add -t freebsd-ufs  -a 4k -s 2g mirror/gm0s1
    # gpart add -t freebsd-swap -a 4k -s 4g mirror/gm0s1
    # gpart add -t freebsd-ufs  -a 4k -s 2g mirror/gm0s1
    # gpart add -t freebsd-ufs  -a 4k -s 1g mirror/gm0s1
    # gpart add -t freebsd-ufs  -a 4k       mirror/gm0s1
    # gpart show mirror/gm0s1
    =>        0  156301299  mirror/gm0s1  BSD  (74G)
              0          2                      - free -  (1.0k)
              2    4194304                   1  freebsd-ufs  (2.0G)
        4194306    8388608                   2  freebsd-swap  (4.0G)
       12582914    4194304                   4  freebsd-ufs  (2.0G)
       16777218    2097152                   5  freebsd-ufs  (1.0G)
       18874370  137426928                   6  freebsd-ufs  (65G)
      156301298          1                      - free -  (512B)

Torne o espelhamento inicializável instalando o bootcode no MBR e no bsdlabel e definindo a slice ativa:

    # gpart bootcode -b /boot/mbr mirror/gm0
    # gpart set -a active -i 1 mirror/gm0
    # gpart bootcode -b /boot/boot mirror/gm0s1

Formate os sistemas de arquivos no novo espelhamento, habilitando as atualizações simples.

    # newfs -U /dev/mirror/gm0s1a
    # newfs -U /dev/mirror/gm0s1d
    # newfs -U /dev/mirror/gm0s1e
    # newfs -U /dev/mirror/gm0s1f

Os sistemas de arquivos do disco original `ada0` agora podem ser copiados para o espelho com o dump(8) e o restore(8).

    # mount /dev/mirror/gm0s1a /mnt
    # dump -C16 -b64 -0aL -f - / | (cd /mnt && restore -rf -)
    # mount /dev/mirror/gm0s1d /mnt/var
    # mount /dev/mirror/gm0s1e /mnt/tmp
    # mount /dev/mirror/gm0s1f /mnt/usr
    # dump -C16 -b64 -0aL -f - /var | (cd /mnt/var && restore -rf -)
    # dump -C16 -b64 -0aL -f - /tmp | (cd /mnt/tmp && restore -rf -)
    # dump -C16 -b64 -0aL -f - /usr | (cd /mnt/usr && restore -rf -)

Edite o arquivo `/mnt/etc/fstab` para apontar para os novos sistemas de arquivos espelhados:

    # Device		Mountpoint	FStype	Options	Dump	Pass#
    /dev/mirror/gm0s1a	/		ufs	rw	1	1
    /dev/mirror/gm0s1b	none		swap	sw	0	0
    /dev/mirror/gm0s1d	/var		ufs	rw	2	2
    /dev/mirror/gm0s1e	/tmp		ufs	rw	2	2
    /dev/mirror/gm0s1f	/usr		ufs	rw	2	2

Se o módulo do kernel `geom_mirror.ko` não foi compilado no kernel, o `/mnt/boot/loader.conf` é editado para carregar o módulo na inicialização:

    geom_mirror_load="YES"

Reinicialize o sistema para testar o novo espelhamento e verifique se todos os dados foram copiados. A BIOS verá o espelhamento como duas unidades individuais em vez de um espelhamento. Como as unidades são idênticas, não importa qual seja selecionado para inicializar.

Veja Seção 18.3.4, “Solução de problemas” se houver problemas ao inicializar. Desligar e desconectar o disco original `ada0` permitirá que ele seja mantido como um backup offline.

Em uso, o espelhamento se comportará exatamente como a unidade original.

### 18.3.3. Criando um Espelhamento com Uma Unidade Existente

Neste exemplo, o FreeBSD já foi instalado em um único disco, `ada0`. Um novo disco, `ada1`, foi conectado ao sistema. Um espelhamento de um disco será criado no novo disco, o sistema existente será copiado para ele e, em seguida, o disco antigo será inserido no espelho. Esse procedimento um pouco complexo é necessário porque o `gmirror` precisa colocar um bloco de metadados de 512 bytes no final de cada disco, e o `ada0` geralmente possui todo o seu espaço já alocado.

Carregue o módulo do kernel `geom_mirror.ko`:

    # gmirror load

Verifique o tamanho da mídia do disco original com `diskinfo`:

    # diskinfo -v ada0 | head -n3
    /dev/ada0
    	512             # sectorsize
    	1000204821504   # mediasize in bytes (931G)

Crie um espelhamento no novo disco. Para garantir que a capacidade do espelhamento não seja maior do que a unidade `ada0` original, gnop(8) é usado para criar uma unidade falsa exatamente do mesmo tamanho. Esta unidade não armazena dados, mas é usada apenas para limitar o tamanho do espelhamento. Quando o gmirror(8) cria o espelhamento, ele irá restringir a capacidade ao tamanho de `gzero.nop` , mesmo se a nova unidade `ada1` tiver mais espaço. Note que o `1000204821504` na segunda linha é igual ao tamanho de mídia do `ada0` como mostrado pelo comando `diskinfo` acima.

    # geom zero load
    # gnop create -s 1000204821504 gzero
    # gmirror label -v gm0 gzero.nop ada1
    # gmirror forget gm0

Como o `gzero.nop` não armazena nenhum dado, o espelhamento não o vê como conectado. É dito para o espelhamento “esquecer” os componentes desconectados, removendo referências para `gzero.nop`. O resultado é um dispositivo espelhado contendo apenas um único disco, `ada1`.

Depois de criar o `gm0`, veja a tabela de partições em `ada0`. Esta saída é de uma unidade de 1 TB. Se houver algum espaço não alocado no final da unidade, o conteúdo pode ser copiado diretamente de `ada0` para o novo espelho.

No entanto, se a saída mostrar que todo o espaço no disco está alocado, como na listagem a seguir, não há espaço disponível para os 512-bytes de metadados de espelhamento no final do disco.

    # gpart show ada0
    =>        63  1953525105        ada0  MBR  (931G)
              63  1953525105           1  freebsd  [active]  (931G)

Neste caso, a tabela de partição deve ser editada para reduzir a capacidade de um setor em `mirror/gm0`. O procedimento será explicado mais tarde.

Em qualquer um dos casos, as tabelas de partição no disco principal devem ser primeiro copiadas usando `gpart backup` e `gpart restore`.

    # gpart backup ada0 > table.ada0
    # gpart backup ada0s1 > table.ada0s1

Esses comandos criam dois arquivos, `table.ada0` e `table.ada0s1`. Este exemplo é de uma unidade de 1 TB:

    # cat table.ada0
    MBR 4
    1 freebsd         63 1953525105   [active]

    # cat table.ada0s1
    BSD 8
    1  freebsd-ufs          0    4194304
    2 freebsd-swap    4194304   33554432
    4  freebsd-ufs   37748736   50331648
    5  freebsd-ufs   88080384   41943040
    6  freebsd-ufs  130023424  838860800
    7  freebsd-ufs  968884224  984640881

Se nenhum espaço livre for exibido no final do disco, o tamanho da slice e da última partição deve ser reduzido por um setor. Edite os dois arquivos, reduzindo o tamanho da fatia e da última partição em um. Estes são os últimos números em cada listagem.

    # cat table.ada0
    MBR 4
    1 freebsd         63 1953525104   [active]

    # cat table.ada0s1
    BSD 8
    1  freebsd-ufs          0    4194304
    2 freebsd-swap    4194304   33554432
    4  freebsd-ufs   37748736   50331648
    5  freebsd-ufs   88080384   41943040
    6  freebsd-ufs  130023424  838860800
    7  freebsd-ufs  968884224  984640880

Se pelo menos um setor não foi alocado no final do disco, esses dois arquivos podem ser usados sem modificação.

Agora restaure a tabela de partições em `mirror/gm0`:

    # gpart restore mirror/gm0 < table.ada0
    # gpart restore mirror/gm0s1 < table.ada0s1

Verifique a tabela de partições com o comando `gpart show`. Este exemplo tem `gm0s1a` para `/`, `gm0s1d` para `/var`, `gm0s1e` para `/usr`, `gm0s1f` para `/data1` e `gm0s1g` para `/data2`.

    # gpart show mirror/gm0
    =>        63  1953525104  mirror/gm0  MBR  (931G)
              63  1953525042           1  freebsd  [active]  (931G)
      1953525105          62              - free -  (31k)

    # gpart show mirror/gm0s1
    =>         0  1953525042  mirror/gm0s1  BSD  (931G)
               0     2097152             1  freebsd-ufs  (1.0G)
         2097152    16777216             2  freebsd-swap  (8.0G)
        18874368    41943040             4  freebsd-ufs  (20G)
        60817408    20971520             5  freebsd-ufs  (10G)
        81788928   629145600             6  freebsd-ufs  (300G)
       710934528  1242590514             7  freebsd-ufs  (592G)
      1953525042          63                - free -  (31k)

Tanto a fatia quanto a última partição devem ter pelo menos um bloco livre no final do disco.

Crie sistemas de arquivos nessas novas partições. O número de partições varia de acordo com o disco original, `ada0`.

    # newfs -U /dev/mirror/gm0s1a
    # newfs -U /dev/mirror/gm0s1d
    # newfs -U /dev/mirror/gm0s1e
    # newfs -U /dev/mirror/gm0s1f
    # newfs -U /dev/mirror/gm0s1g

Torne o espelhamento inicializável instalando o bootcode no MBR e no bsdlabel e definindo a slice ativa:

    # gpart bootcode -b /boot/mbr mirror/gm0
    # gpart set -a active -i 1 mirror/gm0
    # gpart bootcode -b /boot/boot mirror/gm0s1

Ajuste o arquivo `/etc/fstab` para usar as novas partições no espelhamento.Primeiro faça o backup deste arquivo copiando ele para `/etc/fstab.orig`.

    # cp /etc/fstab /etc/fstab.orig

Edite o arquivo `/etc/fstab`, substituindo `/dev/ada0` por `mirror/gm0`.

    # Device		Mountpoint	FStype	Options	Dump	Pass#
    /dev/mirror/gm0s1a	/		ufs	rw	1	1
    /dev/mirror/gm0s1b	none		swap	sw	0	0
    /dev/mirror/gm0s1d	/var		ufs	rw	2	2
    /dev/mirror/gm0s1e	/usr		ufs	rw	2	2
    /dev/mirror/gm0s1f	/data1		ufs	rw	2	2
    /dev/mirror/gm0s1g	/data2		ufs	rw	2	2

Se o módulo do kernel `geom_mirror.ko` não foi carregado no kernel, edite o arquivo `/boot/loader.conf` para carregá-lo no boot:

    geom_mirror_load="YES"

Os sistemas de arquivos do disco original agora podem ser copiados para o espelhamento com o dump(8) e o restore(8). Cada sistema de arquivos copiados com o `dump -L` irá primeiro criar um snapshot, o que pode levar algum tempo.

    # mount /dev/mirror/gm0s1a /mnt
    # dump -C16 -b64 -0aL -f - /    | (cd /mnt && restore -rf -)
    # mount /dev/mirror/gm0s1d /mnt/var
    # mount /dev/mirror/gm0s1e /mnt/usr
    # mount /dev/mirror/gm0s1f /mnt/data1
    # mount /dev/mirror/gm0s1g /mnt/data2
    # dump -C16 -b64 -0aL -f - /usr | (cd /mnt/usr && restore -rf -)
    # dump -C16 -b64 -0aL -f - /var | (cd /mnt/var && restore -rf -)
    # dump -C16 -b64 -0aL -f - /data1 | (cd /mnt/data1 && restore -rf -)
    # dump -C16 -b64 -0aL -f - /data2 | (cd /mnt/data2 && restore -rf -)

Reinicie o sistema, inicializando a partir do `ada1`. Se tudo estiver funcionando, o sistema irá inicializar a partir de `mirror/gm0`, que agora contém os mesmos dados que o `ada0` tinha anteriormente. Veja Seção 18.3.4, “Solução de problemas” se houver problemas ao inicializar.

Neste ponto, o espelhamento ainda consiste apenas no único disco `ada1`.

Após inicializar a partir de `mirror/gm0` com sucesso, a etapa final é inserir `ada0` no espelhamento.

### Importante:

Quando o `ada0` for inserido no espelhamento, seu conteúdo anterior será substituído pelos dados do espelhamento. Certifique-se de que `mirror/gm0` tenha o mesmo conteúdo do `ada0` antes de adicionar o `ada0` ao espelhamento. Se o conteúdo anteriormente copiado pelo dump(8) e restore(8) não forem idênticos ao que estava em `ada0`, reverta o arquivo `/etc/fstab` para montar os sistemas de arquivos em `ada0`, e reinicie todo o procedimento novamente.

    # gmirror insert gm0 ada0
    GEOM_MIRROR: Device gm0: rebuilding provider ada0

A sincronização entre os dois discos será iniciada imediatamente. Use `gmirror status` para visualizar o progresso.

    # gmirror status
          Name    Status  Components
    mirror/gm0  DEGRADED  ada1 (ACTIVE)
                          ada0 (SYNCHRONIZING, 64%)

Depois de um tempo, a sincronização será concluída.

    GEOM_MIRROR: Device gm0: rebuilding provider ada0 finished.
    # gmirror status
          Name    Status  Components
    mirror/gm0  COMPLETE  ada1 (ACTIVE)
                          ada0 (ACTIVE)

O `mirror/gm0` agora consiste de dois discos `ada0` e `ada1`, e o conteúdo é automaticamente sincronizado entre eles. Em uso, o `mirror/gm0` irá se comportar como a única unidade original.

### 18.3.4. Solução de problemas

Se o sistema não inicializar mais, as configurações da BIOS podem ter que ser alteradas para inicializar a partir de uma das novas unidades espelhadas. Qualquer uma das unidades espelhadas pode ser usada para inicializar, pois elas contêm dados idênticos.

Se a inicialização parar com esta mensagem, algo está errado com o dispositivo espelhado:

    Mounting from ufs:/dev/mirror/gm0s1a failed with error 19.

    Loader variables:
      vfs.root.mountfrom=ufs:/dev/mirror/gm0s1a
      vfs.root.mountfrom.options=rw

    Manual root filesystem specification:
      <fstype>:<device> [options]
          Mount <device> using filesystem <fstype>
          and with the specified (optional) option list.

        eg. ufs:/dev/da0s1a
            zfs:tank
            cd9660:/dev/acd0 ro
              (which is equivalent to: mount -t cd9660 -o ro /dev/acd0 /)

      ?               List valid disk boot devices
      .               Yield 1 second (for background tasks)
      <empty line>    Abort manual input

    mountroot>

Esquecer de carregar o módulo `geom_mirror.ko` no arquivo `/boot/loader.conf` pode causar este problema. Para consertá-lo, inicialize a partir de uma mídia de instalação do FreeBSD e escolha `Shell` no primeiro prompt. Em seguida, carregue o módulo de espelhamento e monte o dispositivo espelhado:

    # gmirror load
    # mount /dev/mirror/gm0s1a /mnt

Edite o arquivo `/mnt/boot/loader.conf`, adicionando uma linha para carregar o módulo de espelhamento:

    geom_mirror_load="YES"

Salve o arquivo e reinicie.

Outros problemas que causam o error 19 requerem mais esforço para serem corrigidos. Embora o sistema deva inicializar a partir de `ada0`, outro prompt para selecionar um shell aparecerá se o arquivo `/etc/fstab` estiver incorreto. Digite `ufs:/dev/ada0s1a` no prompt do carregador de boot e pressione Enter. Desfaça as edições no arquivo `/etc/fstab` e monte os sistemas de arquivos a partir do disco original (`ada0`) em vez do espelhado. Reinicialize o sistema e tente o procedimento novamente.

    Enter full pathname of shell or RETURN for /bin/sh:
    # cp /etc/fstab.orig /etc/fstab
    # reboot

### 18.3.5. Recuperando de Uma Falha de Disco

O benefício do espelhamento de disco é que um disco individual pode falhar sem fazer com que o espelho perca qualquer dado. No exemplo acima, se `ada0` falhar, o espelho continuará funcionando, fornecendo dados a partir do disco que continua operacional, `ada1`.

Para substituir a unidade com falha, desligue o sistema e substitua fisicamente a unidade com falha por uma nova unidade com capacidade igual ou maior. Os fabricantes usam valores um tanto arbitrários ao classificar drives em gigabytes, e a única maneira de realmente ter certeza é comparar a contagem total de setores mostrados por `diskinfo -v`. Uma unidade com maior capacidade que o espelho funcionará, embora o espaço extra na nova unidade não seja usado.

Depois que o computador for ligado novamente, o espelho será executado em um modo “degradado” com apenas uma unidade. O espelho é avisado para esquecer as unidades que não estão conectadas no momento:

    # gmirror forget gm0

Quaisquer metadados antigos devem ser apagados do disco de substituição usando as instruções em Seção 18.3.1, “Problemas de Metadados”. Em seguida, o disco de substituição, `ada4` para este exemplo, é inserido no espelho:

    # gmirror insert gm0 /dev/ada4

A ressincronização começa quando a nova unidade é inserida no espelho. Esse processo de copiar dados espelhados para uma nova unidade pode demorar um pouco. O desempenho do espelho será bastante reduzido durante a cópia, portanto, a inserção de novos discos é deve ser executada quando houver pouca demanda no computador.

O progresso pode ser monitorado com o comando `gmirror status` , que mostra as unidades que estão sendo sincronizadas e a porcentagem de conclusão. Durante a ressincronização, o status será `DEGRADED`, mudando para `COMPLETE` quando o processo for concluído.

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