Correct PPTP server firewall rules chain.
[tomato/davidwu.git] / release / src / router / mdadm / md.4
blob84159d91db68599486786cd4f52e2044e4f4e350
1 ''' Copyright Neil Brown and others.
2 '''   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
3 '''   it under the terms of the GNU General Public License as published by
4 '''   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
5 '''   (at your option) any later version.
6 ''' See file COPYING in distribution for details.
7 .TH MD 4
8 .SH NAME
9 md \- Multiple Device driver aka Linux Software Raid
10 .SH SYNOPSIS
11 .BI /dev/md n
12 .br
13 .BI /dev/md/ n
14 .SH DESCRIPTION
15 The
16 .B md
17 driver provides virtual devices that are created from one or more
18 independent underlying devices.  This array of devices often contains
19 redundancy, and hence the acronym RAID which stands for a Redundant
20 Array of Independent Devices.
21 .PP
22 .B md
23 supports RAID levels
24 1 (mirroring),
25 4 (striped array with parity device),
26 5 (striped array with distributed parity information),
27 6 (striped array with distributed dual redundancy information), and
28 10 (striped and mirrored).
29 If some number of underlying devices fails while using one of these
30 levels, the array will continue to function; this number is one for
31 RAID levels 4 and 5, two for RAID level 6, and all but one (N-1) for
32 RAID level 1, and dependant on configuration for level 10.
33 .PP
34 .B md
35 also supports a number of pseudo RAID (non-redundant) configurations
36 including RAID0 (striped array), LINEAR (catenated array),
37 MULTIPATH (a set of different interfaces to the same device),
38 and FAULTY (a layer over a single device into which errors can be injected).
40 .SS MD SUPER BLOCK
41 Each device in an array may have a
42 .I superblock
43 which records information about the structure and state of the array.
44 This allows the array to be reliably re-assembled after a shutdown.
46 From Linux kernel version 2.6.10,
47 .B md
48 provides support for two different formats of this superblock, and
49 other formats can be added.  Prior to this release, only one format is
50 supported.
52 The common format - known as version 0.90 - has
53 a superblock that is 4K long and is written into a 64K aligned block that
54 starts at least 64K and less than 128K from the end of the device
55 (i.e. to get the address of the superblock round the size of the
56 device down to a multiple of 64K and then subtract 64K).
57 The available size of each device is the amount of space before the
58 super block, so between 64K and 128K is lost when a device in
59 incorporated into an MD array.
60 This superblock stores multi-byte fields in a processor-dependant
61 manner, so arrays cannot easily be moved between computers with
62 different processors.
64 The new format - known as version 1 - has a superblock that is
65 normally 1K long, but can be longer.  It is normally stored between 8K
66 and 12K from the end of the device, on a 4K boundary, though
67 variations can be stored at the start of the device (version 1.1) or 4K from
68 the start of the device (version 1.2).
69 This superblock format stores multibyte data in a
70 processor-independent format and has supports up to hundreds of
71 component devices (version 0.90 only supports 28).
73 The superblock contains, among other things:
74 .TP
75 LEVEL
76 The manner in which the devices are arranged into the array
77 (linear, raid0, raid1, raid4, raid5, raid10, multipath).
78 .TP
79 UUID
80 a 128 bit Universally Unique Identifier that identifies the array that
81 this device is part of.
83 When a version 0.90 array is being reshaped (e.g. adding extra devices
84 to a RAID5), the version number is temporarily set to 0.91.  This
85 ensures that if the reshape process is stopped in the middle (e.g. by
86 a system crash) and the machine boots into an older kernel that does
87 not support reshaping, then the array will not be assembled (which
88 would cause data corruption) but will be left untouched until a kernel
89 that can complete the reshape processes is used.
91 .SS ARRAYS WITHOUT SUPERBLOCKS
92 While it is usually best to create arrays with superblocks so that
93 they can be assembled reliably, there are some circumstances where an
94 array without superblocks in preferred.  This include:
95 .TP
96 LEGACY ARRAYS
97 Early versions of the
98 .B md
99 driver only supported Linear and Raid0 configurations and did not use
100 a superblock (which is less critical with these configurations).
101 While such arrays should be rebuilt with superblocks if possible,
102 .B md
103 continues to support them.
105 FAULTY
106 Being a largely transparent layer over a different device, the FAULTY
107 personality doesn't gain anything from having a superblock.
109 MULTIPATH
110 It is often possible to detect devices which are different paths to
111 the same storage directly rather than having a distinctive superblock
112 written to the device and searched for on all paths.  In this case,
113 a MULTIPATH array with no superblock makes sense.
115 RAID1
116 In some configurations it might be desired to create a raid1
117 configuration that does use a superblock, and to maintain the state of
118 the array elsewhere.  While not encouraged for general us, it does
119 have special-purpose uses and is supported.
121 .SS LINEAR
123 A linear array simply catenates the available space on each
124 drive together to form one large virtual drive.
126 One advantage of this arrangement over the more common RAID0
127 arrangement is that the array may be reconfigured at a later time with
128 an extra drive and so the array is made bigger without disturbing the
129 data that is on the array.  However this cannot be done on a live
130 array.
132 If a chunksize is given with a LINEAR array, the usable space on each
133 device is rounded down to a multiple of this chunksize.
135 .SS RAID0
137 A RAID0 array (which has zero redundancy) is also known as a
138 striped array.
139 A RAID0 array is configured at creation with a
140 .B "Chunk Size" 
141 which must be a power of two, and at least 4 kibibytes.
143 The RAID0 driver assigns the first chunk of the array to the first
144 device, the second chunk to the second device, and so on until all
145 drives have been assigned one chunk.  This collection of chunks forms
147 .BR stripe .
148 Further chunks are gathered into stripes in the same way which are
149 assigned to the remaining space in the drives.
151 If devices in the array are not all the same size, then once the
152 smallest device has been exhausted, the RAID0 driver starts
153 collecting chunks into smaller stripes that only span the drives which
154 still have remaining space.
157 .SS RAID1
159 A RAID1 array is also known as a mirrored set (though mirrors tend to
160 provide reflected images, which RAID1 does not) or a plex.
162 Once initialised, each device in a RAID1 array contains exactly the
163 same data.  Changes are written to all devices in parallel.  Data is
164 read from any one device.  The driver attempts to distribute read
165 requests across all devices to maximise performance.
167 All devices in a RAID1 array should be the same size.  If they are
168 not, then only the amount of space available on the smallest device is
169 used.  Any extra space on other devices is wasted.
171 .SS RAID4
173 A RAID4 array is like a RAID0 array with an extra device for storing
174 parity. This device is the last of the active devices in the
175 array. Unlike RAID0, RAID4 also requires that all stripes span all
176 drives, so extra space on devices that are larger than the smallest is
177 wasted.
179 When any block in a RAID4 array is modified the parity block for that
180 stripe (i.e. the block in the parity device at the same device offset
181 as the stripe) is also modified so that the parity block always
182 contains the "parity" for the whole stripe.  i.e. its contents is
183 equivalent to the result of performing an exclusive-or operation
184 between all the data blocks in the stripe.
186 This allows the array to continue to function if one device fails.
187 The data that was on that device can be calculated as needed from the
188 parity block and the other data blocks.
190 .SS RAID5
192 RAID5 is very similar to RAID4.  The difference is that the parity
193 blocks for each stripe, instead of being on a single device, are
194 distributed across all devices.  This allows more parallelism when
195 writing as two different block updates will quite possibly affect
196 parity blocks on different devices so there is less contention.
198 This also allows more parallelism when reading as read requests are
199 distributed over all the devices in the array instead of all but one.
201 .SS RAID6
203 RAID6 is similar to RAID5, but can handle the loss of any \fItwo\fP
204 devices without data loss.  Accordingly, it requires N+2 drives to
205 store N drives worth of data.
207 The performance for RAID6 is slightly lower but comparable to RAID5 in
208 normal mode and single disk failure mode.  It is very slow in dual
209 disk failure mode, however.
211 .SS RAID10
213 RAID10 provides a combination of RAID1 and RAID0, and sometimes known
214 as RAID1+0.  Every datablock is duplicated some number of times, and
215 the resulting collection of datablocks are distributed over multiple
216 drives.
218 When configuring a RAID10 array it is necessary to specify the number
219 of replicas of each data block that are required (this will normally
220 be 2) and whether the replicas should be 'near', 'offset' or 'far'.
221 (Note that the 'offset' layout is only available from 2.6.18).
223 When 'near' replicas are chosen, the multiple copies of a given chunk
224 are laid out consecutively across the stripes of the array, so the two
225 copies of a datablock will likely be at the same offset on two
226 adjacent devices.
228 When 'far' replicas are chosen, the multiple copies of a given chunk
229 are laid out quite distant from each other.  The first copy of all
230 data blocks will be striped across the early part of all drives in
231 RAID0 fashion, and then the next copy of all blocks will be striped
232 across a later section of all drives, always ensuring that all copies
233 of any given block are on different drives.
235 The 'far' arrangement can give sequential read performance equal to
236 that of a RAID0 array, but at the cost of degraded write performance.
238 When 'offset' replicas are chosen, the multiple copies of a given
239 chunk are laid out on consecutive drives and at consecutive offsets.
240 Effectively each stripe is duplicated and the copies are offset by one
241 device.   This should give similar read characteristics to 'far' if a
242 suitably large chunk size is used, but without as much seeking for
243 writes.
245 It should be noted that the number of devices in a RAID10 array need
246 not be a multiple of the number of replica of each data block, those
247 there must be at least as many devices as replicas.
249 If, for example, an array is created with 5 devices and 2 replicas,
250 then space equivalent to 2.5 of the devices will be available, and
251 every block will be stored on two different devices.
253 Finally, it is possible to have an array with both 'near' and 'far'
254 copies.  If and array is configured with 2 near copies and 2 far
255 copies, then there will be a total of 4 copies of each block, each on
256 a different drive.  This is an artifact of the implementation and is
257 unlikely to be of real value.
259 .SS MUTIPATH
261 MULTIPATH is not really a RAID at all as there is only one real device
262 in a MULTIPATH md array.  However there are multiple access points
263 (paths) to this device, and one of these paths might fail, so there
264 are some similarities.
266 A MULTIPATH array is composed of a number of logically different
267 devices, often fibre channel interfaces, that all refer the the same
268 real device. If one of these interfaces fails (e.g. due to cable
269 problems), the multipath driver will attempt to redirect requests to
270 another interface. 
272 .SS FAULTY
273 The FAULTY md module is provided for testing purposes.  A faulty array
274 has exactly one component device and is normally assembled without a
275 superblock, so the md array created provides direct access to all of
276 the data in the component device.
278 The FAULTY module may be requested to simulate faults to allow testing
279 of other md levels or of filesystems.  Faults can be chosen to trigger
280 on read requests or write requests, and can be transient (a subsequent
281 read/write at the address will probably succeed) or persistent
282 (subsequent read/write of the same address will fail).  Further, read
283 faults can be "fixable" meaning that they persist until a write
284 request at the same address.
286 Fault types can be requested with a period.  In this case the fault
287 will recur repeatedly after the given number of requests of the
288 relevant type.  For example if persistent read faults have a period of
289 100, then every 100th read request would generate a fault, and the
290 faulty sector would be recorded so that subsequent reads on that
291 sector would also fail.
293 There is a limit to the number of faulty sectors that are remembered.
294 Faults generated after this limit is exhausted are treated as
295 transient.
297 The list of faulty sectors can be flushed, and the active list of
298 failure modes can be cleared.
300 .SS UNCLEAN SHUTDOWN
302 When changes are made to a RAID1, RAID4, RAID5, RAID6, or RAID10 array
303 there is a possibility of inconsistency for short periods of time as
304 each update requires are least two block to be written to different
305 devices, and these writes probably wont happen at exactly the same
306 time.  Thus if a system with one of these arrays is shutdown in the
307 middle of a write operation (e.g. due to power failure), the array may
308 not be consistent.
310 To handle this situation, the md driver marks an array as "dirty"
311 before writing any data to it, and marks it as "clean" when the array
312 is being disabled, e.g. at shutdown.  If the md driver finds an array
313 to be dirty at startup, it proceeds to correct any possibly
314 inconsistency.  For RAID1, this involves copying the contents of the
315 first drive onto all other drives.  For RAID4, RAID5 and RAID6 this
316 involves recalculating the parity for each stripe and making sure that
317 the parity block has the correct data.  For RAID10 it involves copying
318 one of the replicas of each block onto all the others.  This process,
319 known as "resynchronising" or "resync" is performed in the background.
320 The array can still be used, though possibly with reduced performance.
322 If a RAID4, RAID5 or RAID6 array is degraded (missing at least one
323 drive) when it is restarted after an unclean shutdown, it cannot
324 recalculate parity, and so it is possible that data might be
325 undetectably corrupted.  The 2.4 md driver
326 .B does not
327 alert the operator to this condition.  The 2.6 md driver will fail to
328 start an array in this condition without manual intervention, though
329 this behaviour can be over-ridden by a kernel parameter.
331 .SS RECOVERY
333 If the md driver detects a write error on a device in a RAID1, RAID4,
334 RAID5, RAID6, or RAID10 array, it immediately disables that device
335 (marking it as faulty) and continues operation on the remaining
336 devices.  If there is a spare drive, the driver will start recreating
337 on one of the spare drives the data what was on that failed drive,
338 either by copying a working drive in a RAID1 configuration, or by
339 doing calculations with the parity block on RAID4, RAID5 or RAID6, or
340 by finding a copying originals for RAID10.
342 In kernels prior to about 2.6.15, a read error would cause the same
343 effect as a write error.  In later kernels, a read-error will instead
344 cause md to attempt a recovery by overwriting the bad block. i.e. it
345 will find the correct data from elsewhere, write it over the block
346 that failed, and then try to read it back again.  If either the write
347 or the re-read fail, md will treat the error the same way that a write
348 error is treated and will fail the whole device.
350 While this recovery process is happening, the md driver will monitor
351 accesses to the array and will slow down the rate of recovery if other
352 activity is happening, so that normal access to the array will not be
353 unduly affected.  When no other activity is happening, the recovery
354 process proceeds at full speed.  The actual speed targets for the two
355 different situations can be controlled by the
356 .B speed_limit_min
358 .B speed_limit_max
359 control files mentioned below.
361 .SS BITMAP WRITE-INTENT LOGGING
363 From Linux 2.6.13,
364 .I md
365 supports a bitmap based write-intent log.  If configured, the bitmap
366 is used to record which blocks of the array may be out of sync.
367 Before any write request is honoured, md will make sure that the
368 corresponding bit in the log is set.  After a period of time with no
369 writes to an area of the array, the corresponding bit will be cleared.
371 This bitmap is used for two optimisations.
373 Firstly, after an unclear shutdown, the resync process will consult
374 the bitmap and only resync those blocks that correspond to bits in the
375 bitmap that are set.  This can dramatically increase resync time.
377 Secondly, when a drive fails and is removed from the array, md stops
378 clearing bits in the intent log.  If that same drive is re-added to
379 the array, md will notice and will only recover the sections of the
380 drive that are covered by bits in the intent log that are set.  This
381 can allow a device to be temporarily removed and reinserted without
382 causing an enormous recovery cost.
384 The intent log can be stored in a file on a separate device, or it can
385 be stored near the superblocks of an array which has superblocks.
387 It is possible to add an intent log or an active array, or remove an
388 intent log if one is present.
390 In 2.6.13, intent bitmaps are only supported with RAID1.  Other levels
391 with redundancy are supported from 2.6.15.
393 .SS WRITE-BEHIND
395 From Linux 2.6.14,
396 .I md
397 supports WRITE-BEHIND on RAID1 arrays.
399 This allows certain devices in the array to be flagged as
400 .IR write-mostly .
401 MD will only read from such devices if there is no
402 other option.
404 If a write-intent bitmap is also provided, write requests to
405 write-mostly devices will be treated as write-behind requests and md
406 will not wait for writes to those requests to complete before
407 reporting the write as complete to the filesystem.
409 This allows for a RAID1 with WRITE-BEHIND to be used to mirror data
410 over a slow link to a remote computer (providing the link isn't too
411 slow).  The extra latency of the remote link will not slow down normal
412 operations, but the remote system will still have a reasonably
413 up-to-date copy of all data.
415 .SS RESTRIPING
417 .IR Restriping ,
418 also known as
419 .IR Reshaping ,
420 is the processes of re-arranging the data stored in each stripe into a
421 new layout.  This might involve changing the number of devices in the
422 array (so the stripes are wider) changing the chunk size (so stripes
423 are deeper or shallower), or changing the arrangement of data and
424 parity, possibly changing the raid level (e.g. 1 to 5 or 5 to 6).
426 As of Linux 2.6.17, md can reshape a raid5 array to have more
427 devices.  Other possibilities may follow in future kernels.
429 During any stripe process there is a 'critical section' during which
430 live data is being over-written on disk.  For the operation of
431 increasing the number of drives in a raid5, this critical section
432 covers the first few stripes (the number being the product of the old
433 and new number of devices).  After this critical section is passed,
434 data is only written to areas of the array which no longer hold live
435 data - the live data has already been located away.
437 md is not able to ensure data preservation if there is a crash
438 (e.g. power failure) during the critical section.  If md is asked to
439 start an array which failed during a critical section of restriping,
440 it will fail to start the array.
442 To deal with this possibility, a user-space program must
443 .IP \(bu 4
444 Disable writes to that section of the array (using the
445 .B sysfs
446 interface),
447 .IP \(bu 4
448 Take a copy of the data somewhere (i.e. make a backup)
449 .IP \(bu 4
450 Allow the process to continue and invalidate the backup and restore
451 write access once the critical section is passed, and
452 .IP \(bu 4
453 Provide for restoring the critical data before restarting the array
454 after a system crash.
457 .B mdadm
458 version 2.4 and later will do this for growing a RAID5  array.
460 For operations that do not change the size of the array, like simply
461 increasing chunk size, or converting RAID5 to RAID6 with one extra
462 device, the entire process is the critical section. In this case the
463 restripe will need to progress in stages as a section is suspended,
464 backed up,
465 restriped, and released.  This is not yet implemented.
467 .SS SYSFS INTERFACE
468 All block devices appear as a directory in
469 .I sysfs
470 (usually mounted at
471 .BR /sys ).
472 For MD devices, this directory will contain a subdirectory called
473 .B md
474 which contains various files for providing access to information about
475 the array.
477 This interface is documented more fully in the file
478 .B Documentation/md.txt
479 which is distributed with the kernel sources.  That file should be
480 consulted for full documentation.  The following are just a selection
481 of attribute files that are available.
484 .B md/sync_speed_min
485 This value, if set, overrides the system-wide setting in
486 .B /proc/sys/dev/raid/speed_limit_min
487 for this array only.
488 Writing the value
489 .B system
490 to this file cause the system-wide setting to have effect.
493 .B md/sync_speed_max
494 This is the partner of
495 .B md/sync_speed_min
496 and overrides
497 .B /proc/sys/dev/raid/spool_limit_max
498 described below.
501 .B md/sync_action
502 This can be used to monitor and control the resync/recovery process of
504 In particular, writing "check" here will cause the array to read all
505 data block and check that they are consistent (e.g. parity is correct,
506 or all mirror replicas are the same).  Any discrepancies found are
507 .B NOT
508 corrected.
510 A count of problems found will be stored in
511 .BR md/mismatch_count .
513 Alternately, "repair" can be written which will cause the same check
514 to be performed, but any errors will be corrected.
516 Finally, "idle" can be written to stop the check/repair process.
519 .B md/stripe_cache_size
520 This is only available on RAID5 and RAID6.  It records the size (in
521 pages per device) of the  stripe cache which is used for synchronising
522 all read and write operations to the array.  The default is 128.
523 Increasing this number can increase performance in some situations, at
524 some cost in system memory.
527 .SS KERNEL PARAMETERS
529 The md driver recognised several different kernel parameters.
531 .B raid=noautodetect
532 This will disable the normal detection of md arrays that happens at
533 boot time.  If a drive is partitioned with MS-DOS style partitions,
534 then if any of the 4 main partitions has a partition type of 0xFD,
535 then that partition will normally be inspected to see if it is part of
536 an MD array, and if any full arrays are found, they are started.  This
537 kernel parameter disables this behaviour.
540 .B raid=partitionable
542 .B raid=part
543 These are available in 2.6 and later kernels only.  They indicate that
544 autodetected MD arrays should be created as partitionable arrays, with
545 a different major device number to the original non-partitionable md
546 arrays.  The device number is listed as
547 .I mdp
549 .IR /proc/devices .
552 .B md_mod.start_ro=1
553 This tells md to start all arrays in read-only mode.  This is a soft
554 read-only that will automatically switch to read-write on the first
555 write request.  However until that write request, nothing is written
556 to any device by md, and in particular, no resync or recovery
557 operation is started.
560 .B md_mod.start_dirty_degraded=1
561 As mentioned above, md will not normally start a RAID4, RAID5, or
562 RAID6 that is both dirty and degraded as this situation can imply
563 hidden data loss.  This can be awkward if the root filesystem is
564 affected.  Using the module parameter allows such arrays to be started
565 at boot time.  It should be understood that there is a real (though
566 small) risk of data corruption in this situation.
569 .BI md= n , dev , dev ,...
571 .BI md=d n , dev , dev ,...
572 This tells the md driver to assemble
573 .B /dev/md n
574 from the listed devices.  It is only necessary to start the device
575 holding the root filesystem this way.  Other arrays are best started
576 once the system is booted.
578 In 2.6 kernels, the
579 .B d
580 immediately after the
581 .B =
582 indicates that a partitionable device (e.g.
583 .BR /dev/md/d0 )
584 should be created rather than the original non-partitionable device.
587 .BI md= n , l , c , i , dev...
588 This tells the md driver to assemble a legacy RAID0 or LINEAR array
589 without a superblock.
590 .I n
591 gives the md device number,
592 .I l
593 gives the level, 0 for RAID0 or -1 for LINEAR,
594 .I c
595 gives the chunk size as a base-2 logarithm offset by twelve, so 0
596 means 4K, 1 means 8K.
597 .I i
598 is ignored (legacy support).
600 .SH FILES
602 .B /proc/mdstat
603 Contains information about the status of currently running array.
605 .B /proc/sys/dev/raid/speed_limit_min
606 A readable and writable file that reflects the current goal rebuild
607 speed for times when non-rebuild activity is current on an array.
608 The speed is in Kibibytes per second, and is a per-device rate, not a
609 per-array rate (which means that an array with more disc will shuffle
610 more data for a given speed).   The default is 100.
613 .B /proc/sys/dev/raid/speed_limit_max
614 A readable and writable file that reflects the current goal rebuild
615 speed for times when no non-rebuild activity is current on an array.
616 The default is 100,000.
618 .SH SEE ALSO
619 .BR mdadm (8),
620 .BR mkraid (8).