Moderní NVMe SSD připojené přes PCIe přinášejí vysokou propustnost a nízkou latenci. Tradiční hardwarové RAID řadiče však u starších platforem NVMe často nepodporují – typicky Dell PowerEdge R640 (14. generace) a HPE ProLiant Gen10. Plnohodnotný HW RAID pro NVMe nabízí až novější 15. generace (např. Dell s řadičem PERC H755n). U serverů 14G/Gen10 proto dává smysl využít softwarový RAID přímo v operačním systému.
Softwarový RAID (OS RAID) znamená, že zrcadlení, striping či paritu zajišťuje operační systém, nikoli dedikovaný řadič. Dnešní Linux i Windows mají robustní podporu RAID a současné procesory bez problémů zvládají výpočty spojené se zrcadlením nebo paritou.
Proč zvolit softwarový RAID
Nižší náklady
Není třeba pořizovat drahý RAID řadič ani přecházet na novější generaci serveru jen kvůli NVMe RAIDu; využijete stávající hardware a jeho výkon.
Snadné nasazení
Přímá podpora v Linuxu i Windows, bez proprietárních nástrojů.
Flexibilita
Možnost kombinovat SATA/SAS/NVMe a volit úroveň RAID 0/1/5/6/10 podle potřeby.
Nízká režie
U jednoduchých konfigurací (např. RAID1 dvou NVMe) je dopad na CPU zanedbatelný a v praxi se neprojevuje.
Vysoký výkon a spolehlivost
I bez HW řadiče dosahuje NVMe v OS poli parametrů odpovídajících enterprise prostředí; výkon ověřený měřením: až 6 709 MB/s a ~0,10 ms (NVMe v SW RAID1).
Předpoklady a kompatibilita
- Platforma: u Dell PowerEdge 14G (např. R640) a HPE Gen10 jsou přední NVMe šachty obvykle připojeny přímo na CPU/PCIe (bez NVMe HW RAIDu).
- Novější generace: u 15G (např. Dell s PERC H755n) je k dispozici HW RAID pro NVMe; u starších platforem jej spolehlivě nahrazuje softwarový RAID.
- Backplane a kabeláž: ověřte typ (U.2/U.3), kabeláž a podporu pro SATA/SAS/NVMe.
- Firmware a BIOS/UEFI: u repasu je zásadní mít aktuální verze BIOS/iDRAC/iLO i firmware disků.
- Boot: UEFI boot z NVMe je standard; zrcadlení bootu řešte postupy níže (Linux/Windows).
Tento článek popisuje obecný příklad nasazení softwarového RAIDu na běžných serverových platformách. Konkrétní postupy a chování se mohou lišit podle verze firmware/BIOSu, ovladačů, distribuce OS a typu disků/backplane. Před aplikací v produkci vždy otestujte v bezpečném prostředí a mějte aktuální zálohy (RAID není záloha).
Softwarový RAID v Linuxu (mdadm)
V distribuci CentOS je standardním nástrojem pro správu softwarového RAID utility mdadm. Ta funguje univerzálně na většině distribucí a umožňuje vytvářet různá RAID pole ( RAID0, 1, 5, 6, 10 aj.) čistě softwarově. Níže je jednoduchý postup, jak vytvořit zrcadlené pole RAID1 ze dvou NVMe disků.
1. Instalace mdadm
Ujistěte se, že máte nainstalovaný nástroj mdadm (ve většině distribucí Linuxu jej lze doinstalovat přes správce balíčků):
apt install mdadm # Debian/Ubuntu
yum install mdadm # RHEL/CentOS (případně dnf install mdadm)
2. Identifikace disků
Zjištění označení nevyužitých NVMe disků:
lsblk
fdisk -l
Příklad: /dev/nvme0n1 a /dev/nvme1n1.
3. Příprava disků
Na každém disku vytvořte primární oddíl pro RAID a nastavte typ „Linux RAID“ (GPT kód fd00; u MBR odpovídá typ fd). (Volitelně lze použít i celé diskové zařízení bez oddílů, ale použití oddílů s typem RAID je doporučeno pro přehlednost.)
# příklad s fdisk
fdisk -n1:0:0 -t1:fd00 /dev/nvme0n1
fdisk -n1:0:0 -t1:fd00 /dev/nvme1n1
4. Vytvoření RAID pole
Vytvoření RAID1:
mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/nvme0n1p1 /dev/nvme1n1p1
Pozn.: pokud používáte celé disky bez oddílů, nahraďte /dev/nvme0n1p1 › /dev/nvme0n1 (analogicky pro druhý disk). Název zařízení /dev/md0 lze zvolit jiný podle potřeby. Červeně označené položky se mohou lišit – název pole si můžete zvolit libovolně.
Ukázka: vytvoření RAID1 pole pomocí mdadm
5. Kontrola pole
Bezprostředně po vytvoření pole probíhá synchronizace (resync). Stav ověříte takto:
mdadm --detail /dev/md0
cat /proc/mdstat # průběh resyncu v %
Počkejte na dokončení synchronizace.
6. Vytvoření souborového systému a připojení
mkfs.ext4 /dev/md0 # případně XFS a jiné filesystémy
mkdir -p /mnt/raid1
mount /dev/md0 /mnt/raid1
Ověřit připojení lze příkazem df -h (mělo by zobrazit /dev/md0 na zvoleném mountpointu).
7. Automatické připojení po restartu
Získejte UUID pole a přidejte jej do /etc/fstab:
blkid /dev/md0
# fstab (příklad)
UUID=<identifikátor_pole> /mnt/raid1 ext4 defaults 0 0
Po uložení souboru si můžete ověřit správnost odpojením a příkazem mount -a (případně restartem).
8. Perzistence konfigurace a boot
Pro perzistenci konfigurace přidejte výstup mdadm --detail --scan do konfiguračního souboru (např. /etc/mdadm/mdadm.conf na Debian/Ubuntu) a aktualizujte initramfs:
mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm/mdadm.conf
update-initramfs -u # Debian/Ubuntu
# Na RHEL/CentOS použijte:
# dracut -f
Softwarový RAID ve Windows Serveru
Windows podporují softwarový RAID dlouhodobě – dříve přes dynamické disky ve Správě disků, nověji také přes Úložné prostory (Storage Spaces).
Dynamické disky (vhodné i pro boot)
- Ve Správě disků (diskmgmt.msc) převeďte oba disky z „basic“ na dynamické.
- Na existujícím svazku (nebo nealokovaném místě) zvolte „Přidat zrcadlo…“ a vyberte druhý disk.
- Windows vytvoří mirror (RAID1) a spustí synchronizaci. Při výpadku disku systém nahlásí rozpad zrcadla a po výměně nabídne obnovu.
Zrcadlený svazek (RAID 1)
Windows nabízí možnost vytvořit softwarový RAID, konkrétně zrcadlený svazek (RAID 1). Tento režim ukládá data současně na dva disky a zajišťuje tak jejich ochranu při případném selhání jednoho z nich. Uživatel tak získává vyšší úroveň bezpečnosti bez nutnosti investice do speciálního RAID řadiče. Softwarové řešení je vhodné zejména v menších prostředích, kde je prioritou jednoduchost a nízké náklady, a kde není kladen důraz na maximální výkon.
Poznámky k provozu a údržbě
- TRIM/Discard: na NVMe nad mdadm používejte periodický
fstrim -av. - Monitoring:
mdadm --monitor,nvme smart-log, e-mailové notifikace; ve Windows Event Viewer a alerty ve Server Manageru. - Teploty a chlazení: sledujte přes iDRAC/iLO, ať nedochází k throttlingu.
- Zálohy: RAID není záloha; mějte mimo produkční server pravidelné zálohy.
Závěr
NVMe v kombinaci s softwarovým RAID představují výkonné a nákladově efektivní řešení úložiště pro servery bez NVMe HW řadiče. Není důvod se obávat nasazení softwarového RAID, současné operační systémy ho plně podporují a umožňují dosáhnout vysoké rychlosti NVMe disků i bez specializovaného řadiče. V Linuxu je konfigurace s mdadm přímočará a dobře monitorovatelná; ve Windows lze zvolit dynamické disky (včetně bootu) nebo Úložné prostory pro datové svazky. Zkušenosti z repasu (např. Dell R640, HPE Gen10) potvrzují, že jde o spolehlivou volbu s výbornou odezvou a vysokou dostupností.
