ディスクIO性能(3) - PDC20270 のRAID機能(dmraid)を探る(1)

昔 Promise technology とはLinux界隈では物騒な話があった。そのためか IDE controller が本来の性能が出せなかった時期が長かった。また、Promise社はATA RAIDの雄で良くオンボードRAIDチップとして乗っていた。HardwareRAIDとして売られているが、OSドライバとカード上のBIOSが、RAID機能の100パーセントを提供するHardwareRAIDもどきなので、ベンダーからLinux用の専用ドライバを組み込まないといけない。これが面倒であった。

ただし、オープンソースでのRAIDドライバは開発は進んでおり

• Linux 2.4 系では ataraid
• Linux 2.6 系では dmraid

が使える。但し、dmraid は比較的新しいのでディストリビューション側でまだinitrdに組み込まれていないので、ルートファイルシステムに使いたい場合は、手動でなんとかしなければいけないようだ。

dmraid を試す

Debian etch に dmraid 1.0.0 rc9 が含まれるので手軽に試してみよう。

• ASUS M2NPV-VM
• Athlon64X2 3800+
• CD1G-D2U667/ELP (但し、DDR2-533で運用)
• FastTrack100 TX2 (PDC20270)
• Seagate ST340015A, 40GB, PATA UDMA100, 2MBキャッシュ, 5400 rpm

RAID0のテスト

1. カードのBIOS設定(FastBuild Utility)にて ４台HDDの Stripe Array を定義する。
2. 別HDDにインストール済み Debian/Linux etch システムを起動する。 下記のようにRAIDカードとHDDが認識されているのを確認する

   # dmesg
   ...
   PDC20270: IDE controller at PCI slot 0000:04:09.0
   ACPI: PCI Interrupt Link [APC2] enabled at IRQ 17
   ACPI: PCI Interrupt 0000:04:09.0[A] -> Link [APC2] -> GSI 17 (level, low) -> IRQ 209
   PDC20270: chipset revision 2
   PDC20270: ROM enabled at 0xfda00000
   PDC20270: 100% native mode on irq 209
       ide2: BM-DMA at 0x8c00-0x8c07, BIOS settings: hde:pio, hdf:pio
       ide3: BM-DMA at 0x8c08-0x8c0f, BIOS settings: hdg:pio, hdh:pio
   ...
   Probing IDE interface ide2...
   hde: ST340015A, ATA DISK drive
   hdf: ST340015A, ATA DISK drive
   ide2 at 0x9c00-0x9c07,0x9802 on irq 209
   Probing IDE interface ide3...
   hdg: ST340015A, ATA DISK drive
   hdh: ST340015A, ATA DISK drive
   ide3 at 0x9400-0x9407,0x9002 on irq 209
   ...
   hde: max request size: 128KiB
   hde: 78165360 sectors (40020 MB) w/2048KiB Cache, CHS=65535/16/63, UDMA(100)
   hde: cache flushes supported
    hde: unknown partition table
   hdf: max request size: 128KiB
   hdf: 78165360 sectors (40020 MB) w/2048KiB Cache, CHS=65535/16/63, UDMA(100)
   hdf: cache flushes supported
    hdf: unknown partition table
   hdg: max request size: 128KiB
   hdg: 78165360 sectors (40020 MB) w/2048KiB Cache, CHS=65535/16/63, UDMA(100)
   hdg: cache flushes supported
    hdg: unknown partition table
   hdh: max request size: 128KiB
   hdh: 78165360 sectors (40020 MB) w/2048KiB Cache, CHS=65535/16/63, UDMA(100)
   hdh: cache flushes supported
    hdh: unknown partition table
   ...

3. dmraidをインストール

   # apt-get install dmraid

4. RAIDセットとデバイスを確認する。

   # dmraid -s
   *** Set
   name   : pdc_gddhfeaj
   size   : 312660992
   stride : 128
   type   : stripe
   status : ok
   subsets: 0
   devs   : 4
   spares : 0
   # dmraid -r
   /dev/hde: pdc, "pdc_gddhfeaj", stripe, ok, 78165248 sectors, data@ 0
   /dev/hdf: pdc, "pdc_gddhfeaj", stripe, ok, 78165248 sectors, data@ 0
   /dev/hdg: pdc, "pdc_gddhfeaj", stripe, ok, 78165248 sectors, data@ 0
   /dev/hdh: pdc, "pdc_gddhfeaj", stripe, ok, 78165248 sectors, data@ 0

5. RAIDセットの有効化

   # dmraid -a yes -v
   INFO: Activating stripe RAID set "pdc_gddhfeaj"

   これでRAIDセット /dev/mapper/pdc_gddhfeaj として１つのブロックデバイスに見えるようになる。
6. fdisk でパーティションを切る。パーティションを再認識させるためには、該当RAIDセットの無効化&有効化を行う。

   # fdisk /dev/mapper/pdc_gddhfeaj
   ...
   # /etc/init.d/dmraid restart
   Shutting down DMRAID devices... RAID set "pdc_gddhfeaj1" is not active
   INFO: Deactivating partition RAID set "pdc_gddhfeaj1"
   INFO: Deactivating stripe RAID set "pdc_gddhfeaj"
   .
   Setting up DMRAID devices...INFO: Activating stripe RAID set "pdc_gddhfeaj"
   INFO: Activating partition RAID set "pdc_gddhfeaj1"
   .

7. ファイルシステムを作る。

   # mkfs.ext3 -E stride=16 /dev/mapper/pdc_gddhfeaj1

   ext3 では、RAIDセットのchunk sizeをファイルシステムのブロック単位で指定すると、少し適した配置をしてくれる。
8. 再起動を行い問題なく立ち上がるか確認する。

再起動後に、下記のようなメッセージが出る場合は運用は諦めよう！似たようなバグ報告があるのでそのうち直るかも。

hde: task_in_intr: status=0x59 { DriveReady SeekComplete DataRequest Error }
hde: task_in_intr: error=0x10 { SectorIdNotFound }, LBAsect=156393776, sector=156328497
ide: failed opcode was: unknown
PDC202XX: Primary channel reset.
ide2: reset: success
hde: task_in_intr: status=0x59 { DriveReady SeekComplete DataRequest Error }
hde: task_in_intr: error=0x10 { SectorIdNotFound }, LBAsect=156393776, sector=156328497
ide: failed opcode was: unknown
end_request: I/O error, dev hde, sector 156328497

上記は実際、2台のRAID0を構築したときに発生した。単体HDDより大きなサイズのパーティションを作成した場合のみ起き、上記のエラーログが延々出力され、起動が完了しない(shellも使えない)。運良く KNOPPIX 5 だとエラーを吐きながらも起動が完了するので、fdisk等でパーティションを書き換えることができた。4台では起きないのでかなりレアな条件が重なるとエラーになるっぽいなぁ。

RAID1のテスト

1. カードのBIOS設定(FastBuild Utility)にて 2台HDDの Mirror Array を定義する。
2. あとはRAID0と変わらない

   
   # dmraid -s
   *** Active Set
   name   : pdc_gdijjjaf
   size   : 78165248
   stride : 128
   type   : mirror
   status : ok
   subsets: 0
   devs   : 2
   spares : 0
   # dmraid -a yes -v
   INFO: Activating mirror RAID set "pdc_gdijjjaf"
   # fdisk /dev/mapper/pdc_gdijjjaf
   ...
   # /etc/init.d/dmraid restart
   ...
   # mkfs.ext3 /dev/mapper/pdc_gdijjaf1
   

RAIDセットと元の単体HDDの総セクター数は、RAIDセットの方が必ず小さくなるのでRAID0であったような起動時の異常は起きそうにはない。

結論

安全を考えるとまだdmraidの安定運用はRAID1以外では期待できないのだろうなぁ。運が良ければ、RAID0/RAID10/RAID5が運用できそうだなぁ。