RAID logiciel sous Linux avec mdadm

Le RAID logiciel regroupe plusieurs disques en un seul volume qui survit à la panne de l'un d'eux. Sous Linux, l'outil standard est mdadm : il crée des arrays redondants, les surveille et permet de remplacer un disque à chaud. Ce guide montre comment choisir un niveau RAID, créer un array avec un disque de secours, le rendre persistant et le réparer. Pour administrateurs intermédiaires à avancés, sur Debian, Ubuntu ou RHEL. Commandes testées sur AlmaLinux 10.

Ce que vous allez apprendre

• Choisir le niveau RAID adapté (0, 1, 5, 6, 10)
• Créer un array mdadm avec un disque de secours
• Le rendre persistant au démarrage (mdadm.conf + initramfs)
• Surveiller l'array et remplacer un disque défaillant

Prérequis

• Un serveur Linux avec sudo et le paquet mdadm installé
• Au moins 2 disques (ou partitions) libres de même taille
• Savoir identifier les disques et gérer les partitions

Compétence visée (RHCSA / LFCS)

Le RAID logiciel fait partie du domaine stockage du LFCS et est utile au RHCSA. Savoir créer un array, le rendre persistant et remplacer un disque défaillant sont les gestes attendus.

Choisir un niveau RAID

Le niveau définit le compromis entre capacité, performance et tolérance de panne. Choisissez-le avant de créer l'array, il ne se change pas facilement ensuite.

Niveau	Disques min.	Tolérance de panne	Capacité utile	Pour quoi
RAID 0	2	aucune	100 %	Performance pure, données jetables
RAID 1	2	1 disque	50 %	Disque système, petits volumes critiques
RAID 5	3	1 disque	(n-1)/n	Bon compromis capacité / sécurité
RAID 6	4	2 disques	(n-2)/n	Gros arrays (reconstruction longue)
RAID 10	4	1 par miroir	50 %	Performance et redondance (bases de données)

Glissez pour voir

RAID 0 ne protège rien

Le RAID 0 répartit les données sur plusieurs disques sans aucune redondance : la perte d'un seul disque détruit tout l'array. Ne l'utilisez jamais pour des données qui comptent. Et rappelez-vous : le RAID n'est pas une sauvegarde, il protège de la panne matérielle d'un disque, pas d'une suppression, d'un ransomware ou d'une corruption logique.

Créer un array RAID 5 avec un disque de secours

Le disque de secours (spare) est inactif jusqu'à une panne, puis prend le relais automatiquement. C'est ce qui transforme la redondance en résilience sans intervention.

1. Créer l'array : 3 disques actifs (--raid-devices=3) plus 1 spare (--spare-devices=1).

   sudo mdadm --create /dev/md0 --level=5 \
     --raid-devices=3 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd \
     --spare-devices=1 /dev/sde

   La commande est interactive, ce qui surprend la première fois et bloque tout script qui l'ignore. Elle pose une question sur le write-intent bitmap, puis demande confirmation :

   To optimalize recovery speed, it is recommended to enable write-indent
   bitmap, do you want to enable it now? [y/N]?
   mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
   mdadm: array /dev/md0 started.

   Sans réponse (dans un script, ou avec l'entrée standard fermée), mdadm abandonne : mdadm: create aborted., code de retour 1. Pour automatiser, répondez d'avance en passant les options correspondantes :

   sudo mdadm --create /dev/md0 --level=5 \
     --raid-devices=3 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd \
     --spare-devices=1 /dev/sde \
     --bitmap=internal --run

2. Suivre la synchronisation dans /proc/mdstat.

   cat /proc/mdstat

   md0 : active raid5 sde[4](S) sdd[3] sdc[1] sdb[0]
         241664 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [3/3] [UUU]

   Le (S) marque le spare. La notation [UUU] donne l'état de chaque disque actif (U = up, _ = en panne) ; ici les 3 sont sains.

3. Vérifier le détail de l'array.

   sudo mdadm --detail /dev/md0

   Raid Level : raid5
   Array Size : 241664 (236.00 MiB 247.46 MB)
        State : clean
   Active Devices : 3
   Working Devices : 4
   Spare Devices : 1

L'array /dev/md0 est prêt : 3 disques actifs et 1 de secours (Working Devices : 4).

Formater et monter

Un array mdadm se comporte comme un disque ordinaire. Formatez-le et montez-le :

sudo mkfs.xfs /dev/md0
sudo mkdir -p /mnt/raid
sudo mount /dev/md0 /mnt/raid

Pour un montage persistant, ajoutez-le à /etc/fstab par UUID, avec l'option nofail pour éviter un blocage au boot si l'array est dégradé.

Rendre l'array persistant

Un array créé en mémoire n'est pas réassemblé automatiquement après un redémarrage tant qu'il n'est pas déclaré dans la configuration et inclus dans l'initramfs. C'est la cause numéro un d'un RAID qui « disparaît » après reboot. La procédure diffère selon la distribution.

Debian / Ubuntu

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

RHEL / AlmaLinux

Sur RHEL, le paquet mdadm n'est pas installé sur une image minimale (rpm -q mdadm répond package mdadm is not installed), et le fichier /etc/mdadm.conf n'existe pas non plus : il faut créer les deux.

sudo dnf install -y mdadm
sudo mdadm --detail --scan | sudo tee -a /etc/mdadm.conf
sudo dracut --force

Ce que dracut ajoute à l'image, ce n'est pas votre /etc/mdadm.conf : une inspection par lsinitrd n'en trouve aucune trace. C'est le module mdraid, avec les binaires mdadm et mdmon et leurs unités, sans lesquels l'initramfs ne saurait pas assembler un array. Le geste reste donc nécessaire, mais pour cette raison-là.

La ligne générée identifie l'array par UUID, indépendamment de l'ordre des disques :

ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 spares=1 UUID=76755a1f:40a789ed:c6b8d707:16526c13

Surveiller le RAID

Un RAID sans surveillance est dangereux : si une panne de disque passe inaperçue, un second disque qui lâche entraîne la perte totale. Le service mdmonitor envoie une alerte par mail à la moindre dégradation.

Déclarez l'adresse de notification en tête de mdadm.conf, puis activez le service (confirmé enabled sur AlmaLinux) :

mdadm.conf

MAILADDR root@localhost

sudo systemctl enable --now mdmonitor

Vous pouvez tester l'état à tout moment ; mdadm --detail --test /dev/md0 renvoie un code de sortie non nul si un disque est en panne, pratique dans un script de supervision.

Remplacer un disque défaillant

Quand un disque lâche, le workflow est toujours le même : marquer, retirer, ajouter. Si un spare est présent, la reconstruction démarre avant même d'avoir remplacé physiquement le disque.

1. Marquer le disque comme défaillant (simulé ici avec --fail).

   sudo mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdb

   Dans /proc/mdstat, le disque passe en (F) et le spare prend aussitôt le relais :

   md0 : active raid5 sde[4] sdd[3] sdc[1] sdb[0](F)
         241664 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [3/2] [_UU]
         [=>...................]  recovery =  9.0% (7424/241664) finish=1.9min speed=1856K/sec

   Lisez bien : [3/2] et [_UU], pas [UUU]. Sur trois disques attendus, deux seulement sont actifs, et le _ marque celui qui manque. Le spare a été enrôlé, mais il doit encore être reconstruit.

   mdadm --detail le dit sans détour :

        State : clean, degraded, recovering
   Active Devices : 2
   Working Devices : 3
   Failed Devices : 1
   Rebuild Status : 9% complete

2. Retirer le disque défaillant de l'array.

   sudo mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdb

3. Ajouter le disque de remplacement, qui devient le nouveau spare.

   sudo mdadm /dev/md0 --add /dev/sdf

Suivez la reconstruction avec watch -n1 cat /proc/mdstat : la ligne recovery = XX% indique la progression et l'estimation de fin.

La fenêtre de reconstruction est le vrai moment de danger

C'est le point le plus mal compris du RAID, et le plus coûteux. Un disque de secours ne rend pas la panne indolore : il raccourcit la fenêtre pendant laquelle vous n'êtes plus protégé, il ne la supprime pas.

Tant que /proc/mdstat affiche [_UU] et une ligne recovery, l'array est dégradé. En RAID 5, cela veut dire qu'une seconde panne détruit toutes les données. Sur les volumes de démonstration de ce guide, quelques centaines de mégaoctets, la reconstruction dure une seconde et on ne voit rien passer. Sur un array de plusieurs téraoctets, elle dure des heures, et c'est précisément pendant ces heures que les disques du même lot, de même âge et sollicités par la reconstruction, sont les plus susceptibles de lâcher à leur tour.

Deux conséquences pratiques : le RAID 6 se justifie dès que les disques sont gros, parce qu'il tolère la seconde panne ; et le remplacement du disque défaillant est urgent, même quand un spare a déjà pris le relais.

La redondance n'est rétablie que lorsque /proc/mdstat revient à [3/3] [UUU] et que mdadm --detail réaffiche State : clean sans degraded.

RAID et LVM

Pour combiner redondance et flexibilité, l'ordre recommandé est RAID en dessous, LVM au-dessus : mdadm crée /dev/md0, qui devient un volume physique LVM. Vous gardez la résilience du RAID et la souplesse des volumes logiques.

Alternative : LVM RAID (lvcreate --type raid5 ...) intègre le RAID directement dans LVM, en s'appuyant sur les mêmes pilotes noyau que mdadm. Préférez mdadm pour une couche RAID pure et éprouvée (notamment pour le disque système) ; LVM RAID pour une pile LVM unifiée.

Pièges à éviter

• RAID 0 et données critiques : aucune redondance, à proscrire hors caches jetables.
• Pas de monitoring : sans mdmonitor + MAILADDR, une panne reste invisible jusqu'au drame.
• Oublier l'initramfs : sans update-initramfs/dracut après modification de mdadm.conf, l'array ne remonte pas au boot.
• Write hole du RAID 5/6 : après un arrêt brutal, la parité peut devenir incohérente. Pour le fermer, créez l'array avec une politique de cohérence PPL (--consistency-policy=ppl, RAID 5) ou un journal sur SSD ; un write-intent bitmap accélère le resync mais ne ferme pas le trou. Attention, ce bitmap n'est pas posé d'office : mdadm --create le propose par une question interactive, et un N ou une entrée standard fermée le laisse de côté.
• Croire qu'un spare rend la panne indolore : pendant toute la reconstruction, l'array est dégradé et une seconde panne est fatale en RAID 5.
• Confondre RAID et sauvegarde : voir l'avertissement plus haut.

Dépannage

Symptôme	Cause probable	Solution
Array absent après reboot	mdadm.conf ou initramfs non mis à jour	Régénérer la conf + update-initramfs/dracut
/proc/mdstat montre [U_U]	Un disque en panne	mdadm --detail puis remplacer le disque
Reconstruction lente	Charge I/O ou limite noyau	cat /proc/mdstat (speed), patienter, éviter les écritures
mdadm: cannot open /dev/sdX	Disque déjà membre d'un array	mdadm --zero-superblock /dev/sdX avant réemploi
Aucune alerte de panne	mdmonitor inactif	systemctl enable --now mdmonitor + MAILADDR

Glissez pour voir

Mettre en pratique

La persistance est le point faible classique d'un array : il fonctionne à la création, puis disparaît au premier redémarrage si mdadm.conf et l'initramfs ont été oubliés. Ce lab vous fait construire un RAID 1 avec mdadm sur une VM équipée de disques vierges, et la validation vérifie que l'array est toujours assemblé après reboot, pas seulement qu'il l'était à la création.

Lab pratique

Construire un RAID 1 logiciel avec mdadm

$ dsoxlab run l2-raid-mdadm

Environnement : VM·Durée : ~30 min

Validé : l'état du système est vérifié après reboot, pas la commande tapée.

Première fois ? Qu'est-ce que dsoxlab et comment l'installer

dsoxlab est la ligne de commande qui prépare un environnement jetable (un shell isolé ou une VM), déroule le scénario du lab, puis vérifie l'état réel du système et calcule un score. Rien n'est installé ni cassé sur votre poste de travail.

Installer la CLI dsoxlab, une seule fois :

uv tool install dsoxlab   # ou : pipx install dsoxlab
git clone https://github.com/stephrobert/linux-dsoxlab-training.git
cd linux-dsoxlab-training

Lancer ce lab, puis valider votre travail :

dsoxlab run l2-raid-mdadm
dsoxlab check l2-raid-mdadm

Voir tous les labs : dsoxlab list-labs. Suivre sa progression : dsoxlab progress.

Contrôle de connaissances

Vérifiez que l'essentiel de ce guide est acquis. Les questions portent uniquement sur ce qui vient d'être expliqué ici.

Contrôle de connaissances

Validez vos connaissances avec ce quiz interactif

6 questions

6 min.

70% requis

Informations

• Le chronomètre démarre au clic sur Démarrer
• Questions à choix multiples, vrai/faux et réponses courtes
• Vous pouvez naviguer entre les questions
• Les résultats détaillés sont affichés à la fin

Démarrer le quiz

Lance le quiz et démarre le chronomètre

À retenir

• Choisir le niveau avant : RAID 1 (miroir), RAID 5 (compromis), RAID 6 (double parité), RAID 10 (perf + redondance).
• Un spare (--spare-devices) déclenche la reconstruction automatique à la première panne, mais l'array reste dégradé ([_UU]) pendant toute la reconstruction : une seconde panne y est fatale en RAID 5.
• /proc/mdstat et mdadm --detail sont les deux outils d'inspection : [UUU] = sain, [_UU] = dégradé, (S) = spare, (F) = failed.
• mdadm --create est interactif : deux questions, et create aborted. en rc=1 si personne ne répond. En script, --bitmap=internal --run.
• Rendre l'array persistant = mdadm.conf + initramfs (update-initramfs sur Debian, dracut --force sur RHEL). L'initramfs embarque le module mdraid, pas votre fichier de configuration.
• Activez mdmonitor : un RAID sans surveillance n'est pas résilient.
• Le RAID n'est pas une sauvegarde ; RAID 0 ne protège rien.

Pour aller plus loin

• Analyser les performances disques : Mesurer l'impact du RAID avec fio et iostat.

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