Simulatore Raid

Guida rapida di laboratorio

Guida completa RAID

Procedure complete

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Suggerimento di laboratorio
Quando si sospetta un problema RAID, il primo comando da eseguire è quasi sempre cat /proc/mdstat. Questo permette di capire immediatamente se l'array è clean, degraded oppure in fase di rebuild.

Quando si lavora con sistemi RAID su Linux, la prima abilità che deve sviluppare un amministratore di sistema è la capacità di capire rapidamente lo stato dell'array e individuare eventuali problemi. Questa guida rapida descrive il flusso logico che normalmente si segue durante una fase di diagnosi.

Esempio RAID10

Mirror 1: A B
A B

Mirror 2: C D
C D

Prima i dischi sono organizzati in mirror, poi i dati sono distribuiti tra le coppie.

1 Controllare lo stato dell'array RAID

cat /proc/mdstat

Questo comando legge il file virtuale /proc/mdstat, che viene generato dal kernel Linux e contiene informazioni sugli array RAID software gestiti dal sistema.

Gli stati più comuni che potresti vedere sono:

clean – l'array funziona correttamente
degraded – uno dei dischi non è più operativo
recovery / rebuild – il sistema sta ricostruendo i dati

2 Analizzare i dettagli dell'array

mdadm --detail /dev/md0

Il comando mdadm è lo strumento principale utilizzato in Linux per gestire RAID software. Con l'opzione --detail è possibile visualizzare una descrizione completa dell'array.

Questo passaggio serve soprattutto per identificare quale disco ha causato il problema e verificare se l'array è ancora in grado di garantire ridondanza.

3 Visualizzare la struttura dei dischi

lsblk

Il comando lsblk mostra la struttura dei dispositivi di storage presenti nel sistema. Guardando questo output è possibile vedere quali dischi partecipano all'array e verificare se qualche dispositivo risulta mancante.

4 Controllare i messaggi del kernel

dmesg | tail

Il comando dmesg permette di leggere i messaggi prodotti dal kernel Linux. Questi messaggi spesso contengono informazioni preziose su errori hardware, problemi di lettura o malfunzionamenti dei dischi.

5 Verificare la salute del disco

smartctl -a /dev/sdX

Il comando smartctl utilizza il sistema SMART integrato nei dischi moderni per raccogliere statistiche interne e individuare segnali di degrado prima che il dispositivo smetta completamente di funzionare.

📦 Cos'è un RAID?

RAID sta per Redundant Array of Independent Disks (in origine "Inexpensive"). È una tecnologia che combina più dischi fisici in un unico sistema logico, gestito dal sistema operativo o da un controller hardware dedicato.

Lo scopo può essere uno o più di questi obiettivi: aumentare le prestazioni distribuendo le operazioni su più dischi in parallelo, garantire la ridondanza dei dati (fault tolerance) così che il guasto di uno o più dischi non provochi perdita di informazioni, oppure entrambe le cose insieme.

Attenzione: RAID non è un backup. Protegge da guasti hardware dei dischi, non da cancellazioni accidentali, ransomware o disastri fisici che coinvolgono l'intero server. Un sistema di backup separato è sempre necessario.

🧠 Concetti fondamentali

⚡ Striping

I dati vengono suddivisi in blocchi e scritti su più dischi in parallelo. Ogni disco riceve una porzione differente del dato ("stripe").

Vantaggio: velocità di lettura e scrittura aumentata, poiché più dischi lavorano contemporaneamente.

Rischio: se un disco si guasta, tutti i dati dello stripe sono irrecuperabili (nessuna ridondanza da solo).

Esempio — 3 dischi in striping

sda

sdb

sdc

🪞 Mirroring

I dati vengono copiati in modo identico su due o più dischi. Ogni scrittura aggiorna tutti i dischi mirror in modo sincrono.

Vantaggio: alta ridondanza — finché almeno un disco del mirror funziona, i dati sono accessibili.

Svantaggio: la capacità utile è dimezzata (o ridotta al numero di copie), e le scritture sono più lente.

Esempio — mirror su 2 dischi

sda

sdb (copia)

🔢 Parità (XOR)

Un blocco speciale di parità viene calcolato tramite l'operazione logica XOR dei blocchi dati. Non è una copia, ma un'informazione matematica che permette di ricostruire un blocco mancante.

Vantaggio: ridondanza con meno spreco di spazio rispetto al mirroring.

Esempio: A XOR B = P. Se perdo A, lo ricostruisco: B XOR P = A.

Parità distribuita — stripe con P

sda

sdb

sdc

sdd

📊 Livelli RAID

Dati

Parità P

Parità Q (doppia)

Copia mirror

Disco guasto / perso

RAID 0

Striping puro No ridondanza

I dati vengono distribuiti equamente su tutti i dischi senza alcuna informazione di parità o copia. Non esiste ridondanza: il guasto di qualsiasi disco causa la perdita totale dell'array.

Viene usato quando si vuole la massima velocità e la perdita dei dati è accettabile (es. cache temporanee, rendering, editing video su workstation con backup separato).

📀 Min dischi: 2 💾 Capacità: N × size 🛡 Fault tolerance: 0 ⚡ Lettura: ottima ✍ Scrittura: ottima

✅ Pro

Massime prestazioni in lettura e scrittura
Usa il 100% della capacità dei dischi
Semplicità di configurazione

❌ Contro

Zero ridondanza
1 guasto = dati irrecuperabili
Non adatto a produzione critica

🎬 Editing video 🎮 Gaming temporaneo 🧪 Ambienti di test

RAID 0 — 4 dischi

sda

sdb

sdc

sdd

⚠️ Se sda si guasta → stripe A1, B1, C1 persi → array FAILED

RAID 1

Mirroring puro Alta ridondanza

Ogni dato viene scritto in modo identico su tutti i dischi dell'array. Se un disco si guasta, i dati sono ancora disponibili su quello rimanente. La lettura può essere parallelizzata su più dischi aumentando le performance in read.

È il livello più semplice e affidabile per proteggere i dati. Il costo è che si sfrutta solo la capacità di un disco, indipendentemente da quanti dischi sono nell'array.

📀 Min dischi: 2 💾 Capacità: 1 × size 🛡 Fault tolerance: N-1 dischi ⚡ Lettura: buona ✍ Scrittura: normale

✅ Pro

Massima ridondanza
Recovery immediato da 1 guasto
Lettura veloce (multi-disk)

❌ Contro

Capacità utile = 1 solo disco
Scrittura rallentata dal sync
Costoso per grandi capacità

🗄 Database critici 💻 OS di boot 🏦 Dati finanziari

RAID 1 — 2 dischi

sda (originale)

sdb (copia)

✅ sda guasto → sdb ancora operativo → dati accessibili

RAID 2 ⚠ Obsoleto

Hamming ECC

RAID 2 utilizza la codifica di correzione degli errori di Hamming (ECC) distribuita su dischi dedicati. I dati vengono distribuiti bit per bit (bit-level striping), e i bit di parità ECC vengono scritti su dischi separati dedicati.

Questo livello era studiato per rilevare e correggere errori sui singoli bit direttamente a livello hardware, prima che i dischi moderni integrassero la correzione ECC internamente. Oggi non viene più utilizzato in pratica: l'ECC è gestita dall'elettronica interna di ogni disco, rendendo RAID 2 inutilmente complesso e costoso.

🏛

Contesto storico: RAID 2 era usato nei mainframe degli anni '80-'90 prima che i dischi IDE/SCSI integrassero la correzione errori. Richiedeva da 3 a 10+ dischi solo per la parità ECC.

RAID 3 ⚠ Obsoleto

Parità su disco dedicato

RAID 3 usa lo striping a livello di byte (byte-level striping) con un disco dedicato esclusivamente alla parità. Tutti i dati sono distribuiti byte per byte tra i dischi dati, e la parità corrispondente viene sempre scritta sullo stesso disco fisso.

Il problema principale è che il disco di parità diventa un collo di bottiglia: ogni singola operazione di lettura/scrittura richiede un accesso a quel disco, che si deteriora prima degli altri. RAID 3 è stato largamente sostituito da RAID 5, che distribuisce la parità su tutti i dischi.

📀 Min dischi: 3 💾 Capacità: (N-1) × size 🛡 Fault tolerance: 1 disco

⚙️

Differenza con RAID 5: in RAID 3 la parità è sempre sullo stesso disco fisso. In RAID 5 la parità ruota tra tutti i dischi (distributed parity), eliminando il collo di bottiglia.

RAID 4 Raro

Block-level + parità dedicata

Simile a RAID 3 ma con striping a livello di blocco anziché byte. I dati vengono distribuiti a blocchi sui dischi dati, con un disco fisso dedicato alla parità. Permette letture parallele di blocchi indipendenti, ma le scritture soffrono ancora del collo di bottiglia del disco di parità.

RAID 4 è rimasto in uso in alcune implementazioni di storage specializzato (es. vecchi NetApp WAFL) ma oggi è quasi completamente soppiantato da RAID 5.

📀 Min dischi: 3 💾 Capacità: (N-1) × size 🛡 Fault tolerance: 1 disco

RAID 5

Parità distribuita 1 guasto tollerato

RAID 5 distribuisce i dati e la parità su tutti i dischi dell'array, eliminando il collo di bottiglia di un disco di parità dedicato. Per ogni stripe, la parità (calcolata con XOR) ruota su un disco diverso.

Con un disco guasto, tutti i dati possono essere ricostruiti matematicamente dagli altri. Questo processo si chiama rebuild e può richiedere ore o giorni per array di grandi dimensioni.

Attenzione: durante il rebuild l'array è in stato DEGRADED e un secondo guasto causerebbe la perdita totale dei dati. Per questo motivo si consiglia sempre un disco spare hot-standby.

📀 Min dischi: 3 💾 Capacità: (N-1) × size 🛡 Fault tolerance: 1 disco ⚡ Lettura: ottima ✍ Scrittura: buona

✅ Pro

Buon equilibrio capacità/ridondanza
Lettura molto veloce
Parità distribuita (no bottleneck)

❌ Contro

Solo 1 guasto tollerato
Rebuild lento su dischi grandi
Scrittura random più lenta (write penalty)

🏢 File server aziendali 🖥 NAS domestici 📁 Storage archivi

RAID 5 — 4 dischi (parità ruotante)

sda

sdb

sdc

sdd

D10

D11

D12

⚠️ sdb guasto → DEGRADED, rebuild necessario. 2° guasto = FAILED.

RAID 6

Doppia parità 2 guasti tollerati

RAID 6 estende RAID 5 aggiungendo un secondo blocco di parità indipendente per ogni stripe (parità P e parità Q, calcolate con algoritmi diversi — es. Reed-Solomon). Questo permette di tollerare il guasto simultaneo di due dischi qualsiasi.

È particolarmente indicato per array con molti dischi di grande capacità, dove il rischio di un secondo guasto durante il rebuild (che dura ore o giorni) è statisticamente significativo.

📀 Min dischi: 4 💾 Capacità: (N-2) × size 🛡 Fault tolerance: 2 dischi ⚡ Lettura: ottima ✍ Scrittura: più lenta di RAID5

✅ Pro

Sopravvive a 2 guasti simultanei
Ideale per array grandi
Standard nei NAS enterprise

❌ Contro

Perdi 2 dischi di capacità
Scrittura più lenta (doppia parità)
Più CPU/controller necessario

🏭 Storage enterprise ☁️ Cloud storage 📊 Data center 🗃 Archivi a lungo termine

RAID 6 — 5 dischi (P e Q ruotanti)

sda

sdb

sdc

sdd

sde

✅ 2 dischi qualsiasi guasti → DEGRADED ma operativo → rebuild possibile

RAID 10

Stripe di mirror 1 per coppia

RAID 10 (o RAID 1+0) combina mirroring e striping. I dischi vengono prima organizzati in coppie mirror, poi le coppie vengono messe in stripe. Il risultato è un array ad altissime prestazioni con ridondanza garantita per ogni coppia.

Un guasto è tollerato per ciascuna coppia mirror (fino a N/2 dischi, ma mai entrambi della stessa coppia). Se entrambi i dischi di una coppia mirror si guastano, l'array è FAILED.

È il livello preferito per database ad alto I/O e applicazioni che richiedono sia velocità che affidabilità, quando il costo di avere metà capacità non è un problema.

📀 Min dischi: 4 (pari) 💾 Capacità: (N/2) × size 🛡 Fault tolerance: 1 per coppia ⚡ Lettura: eccellente ✍ Scrittura: eccellente

✅ Pro

Prestazioni top in lettura e scrittura
Rebuild più rapido (solo mirror)
Ideale per database SQL

❌ Contro

Usa solo il 50% della capacità
Costoso (servono 4+ dischi)
Mirror pair perso = FAILED

🗄 MySQL / PostgreSQL 🚀 High-performance apps 💼 Virtualizzazione 🏥 Sistemi critici H24

RAID 10 — 4 dischi (2 mirror + stripe)

Mirror 1

sda

sdb

Mirror 2

sdc

sdd

Stripe: Mirror1 + Mirror2 in parallelo.
✅ sda guasto → sdb tiene il mirror
❌ sda+sdb guasti → mirror 1 perso → FAILED

📋 Confronto tra i livelli RAID

Livello	Min dischi	Capacità utile	Fault tolerance	Lettura	Scrittura	Uso tipico	Note
RAID 0	2	N × size	0 dischi	Eccellente	Eccellente	Cache, editing	No backup = disastro
RAID 1	2	1 × size	N-1 dischi	Buona	Normale	OS, database	Costoso per TB
RAID 2	3+	Variabile	1 disco	Media	Media	Obsoleto	Solo teorico
RAID 3	3	(N-1) × size	1 disco	Buona seq.	Bottleneck P	Obsoleto	Parità fissa
RAID 4	3	(N-1) × size	1 disco	Buona	Bottleneck P	Raro	Sostituito da RAID5
RAID 5	3	(N-1) × size	1 disco	Eccellente	Buona	NAS, file server	Standard di fatto
RAID 6	4	(N-2) × size	2 dischi	Eccellente	Più lenta di R5	Enterprise, cloud	Doppia parità P+Q
RAID 10	4 (pari)	(N/2) × size	1 per coppia	Eccellente	Eccellente	DB, virtualiz.	Mirror pair perso = FAILED

🎯

Come scegliere il livello giusto?
Hai bisogno di massima velocità e hai un backup? → RAID 0.
Hai 2 dischi e vuoi semplice ridondanza? → RAID 1.
Hai 3-6 dischi e vuoi il bilanciamento tipico per un NAS? → RAID 5.
Hai array grandi (8+ dischi) e temi il rebuild lungo? → RAID 6.
Hai budget, servono prestazioni max E ridondanza per un database critico? → RAID 10.

Errori non fatali — CRC / Overheat / Slow

Tipi di errore e azioni consigliate

CRC errors — Spesso indica un problema di cavo o connessione SATA, non necessariamente il disco. Prima azione: sostituire il cavo e verificare il connettore.

Overheat — Temperatura critica: rischio guasto imminente. Migliorare il raffreddamento, pianificare sostituzione preventiva.

Slow — Disco lento: degrada le prestazioni dell'intero array. Monitorare con smartctl e pianificare sostituzione.

Filesystem su RAID (simulato)

mkfs.ext4 /dev/md0

mount /dev/md0 /mnt

Una volta montato: ls /mnt, touch /mnt/file, echo "testo" > /mnt/file, cat /mnt/file, rm /mnt/file, df -h.

🔍 5.1 Diagnosi RAID

La diagnosi è il primo passo obbligatorio davanti a qualsiasi problema. Prima di toccare qualsiasi cosa, bisogna capire cos'è successo, quale disco è coinvolto e qual è lo stato attuale dell'array. Usare sempre i comandi in questo ordine.

01 cat /proc/mdstat

Diagnosi

Cosa fa

Legge il file virtuale /proc/mdstat generato in tempo reale dal kernel Linux. Contiene lo stato di tutti gli array RAID software attivi nel sistema. È il primo comando da eseguire in qualsiasi situazione.

Quando si usa

Sempre come primo passo: all'avvio del turno, dopo un allarme, dopo una modifica all'array, durante il rebuild per monitorare l'avanzamento.

Cosa guardare

Lo stato dopo status=: OK, DEGRADED, FAILED
I tag tra parentesi quadre: [U] = disco attivo, [_] = disco mancante, [R] = disco in rebuild
La riga recovery = con la percentuale durante il rebuild

Output tipico — array OK

md0 : active raid5 sda[U] sdb[U] sdc[U] sdd[U] status=OK blocks=3000GB [ UUUU ]

Output tipico — DEGRADED

md0 : active raid5 sda[U] sdb[F] sdc[U] sdd[U] status=DEGRADED blocks=3000GB [ U_UU ]

Output tipico — rebuild in corso

md0 : active raid5 sda[U] sdb[R] sdc[U] sdd[U] status=DEGRADED [ U.UU ] [==>.................] recovery = 12.3% (ETA ~ 180s)

Errore tipico

md0 : active raid5 sda[F] sdb[F] sdc[U] sdd[U] status=FAILED [ __UU ] → 2 dischi guasti in RAID5 = array FAILED (dati irrecuperabili via RAID)

02 mdadm --detail /dev/md0

Diagnosi

Cosa fa

Mostra informazioni dettagliate sull'array: livello RAID, capacità, stato di ogni disco, numero di guasti, spare presenti e stato del rebuild. È il comando di diagnosi più completo.

Quando si usa

Dopo cat /proc/mdstat per identificare esattamente quale disco è in stato FAILED, REBUILDING o SPARE. Necessario prima di qualsiasi operazione di recovery.

Cosa guardare

Colonna State per ogni disco: active sync, faulty, spare rebuilding
Riga State : dell'array: clean, degraded
Riga Failed Disks : e Spare Disks :
Riga Rebuild : con la percentuale se attivo

Output tipico

/dev/md0: Raid Level : raid5 Array Size : 3000 GB Failed Disks : 1 Spare Disks : 0 State : degraded Number State Device 0 active sync /dev/sda 1 faulty /dev/sdb ← disco guasto 2 active sync /dev/sdc 3 active sync /dev/sdd

Errore tipico

mdadm: cannot open /dev/md0: No such file or directory → array non esiste o non è stato creato ancora

03 lsblk

Diagnosi

Cosa fa

Mostra la struttura ad albero di tutti i dispositivi di blocco (dischi, partizioni, array RAID, volumi LVM). Permette di vedere quali dischi fisici partecipano all'array e quali risultano mancanti o non montati.

Quando si usa

Per verificare che tutti i dischi siano visibili al sistema e per controllare se il filesystem è montato. Utile anche per scoprire il nome corretto dei dispositivi (es. sda, sdb…).

Cosa guardare

La colonna TYPE: disk = disco fisico, raid5 = array RAID
La colonna MOUNTPOINT: se l'array è montato e dove
Dischi non elencati = non rilevati dal kernel (guasto hardware grave)

Output tipico

NAME SIZE TYPE MOUNTPOINT sda 1000G disk sdb 1000G disk (failed) sdc 1000G disk sdd 1000G disk md0 3000G raid5 /mnt

Errore tipico

# sdb non appare nella lista → disco fisicamente non rilevato: controlla cavi SATA, connettori, alimentazione

04 dmesg | tail

Diagnosi

Cosa fa

Mostra gli ultimi messaggi del buffer del kernel Linux. Il kernel registra in tempo reale tutto ciò che accade: errori di I/O, problemi SATA, errori CRC, temperature, eventi RAID. È la fonte più diretta di informazioni su cosa è andato storto.

Quando si usa

Quando un disco risulta FAILED o in stato anomalo, o quando si vuole capire come e quando è avvenuto il guasto. Indispensabile per distinguere un guasto fisico del disco da un problema di cavo/connessione.

Cosa guardare

I/O error su un dispositivo → guasto disco o cavo
UDMA CRC error count increased → problema cavo SATA
temperature critical → disco in overheat
md/raid: md0: Disk failure → RAID ha marcato il disco come guasto

Output tipico — CRC / cavo

[12345.678] ata2.00: UDMA CRC error count increased [12346.001] ata2.00: exception Emask 0x0 SAct 0x0 → possibile problema cavo SATA su sdb

Output tipico — disco guasto

[12400.123] end_request: I/O error, dev sdb, sector 2048 [12400.200] md/raid:md0: Disk failure on sdb, disabling device. [12400.210] md/raid:md0: Operation continuing on 3 devices.

Errore tipico

# dmesg: read kernel buffer failed: Operation not permitted → serve privilegi root: usa sudo dmesg | tail

05 smartctl -a /dev/sdX

Diagnosi

Cosa fa

Interroga il sistema SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) integrato nel disco. Legge attributi interni come settori ricollocati, temperatura, errori CRC, ore di utilizzo e test diagnostici. Permette di prevedere guasti imminenti prima che si manifestino.

Quando si usa

Per ogni disco sospetto identificato da mdadm --detail o dmesg. Sostituire sdX con il nome del disco da analizzare (es. sda, sdb…).

Cosa guardare

Reallocated_Sector_Ct > 0 → settori ricollocati: disco che sta cedendo
Current_Pending_Sector > 0 → settori in attesa di ricollocazione
UDMA_CRC_Error_Count > 0 → errori di trasmissione (spesso cavo)
Temperature_Celsius > 55°C → overheat critico
Riga SMART overall-health: PASSED o FAILED!

Output tipico — disco guasto

SMART overall-health: FAILED! ID# ATTRIBUTE_NAME RAW_VALUE 5 Reallocated_Sector_Ct 214 197 Current_Pending_Sector 18 199 UDMA_CRC_Error_Count 0 194 Temperature_Celsius 38 → disco con molti settori ricollocati: sostituire subito

Output tipico — CRC (cavo)

SMART overall-health: PASSED (but CRC errors) ID# ATTRIBUTE_NAME RAW_VALUE 5 Reallocated_Sector_Ct 0 199 UDMA_CRC_Error_Count 24 194 Temperature_Celsius 36 → disco probabilmente OK, controllare cavo SATA

Errore tipico

smartctl: cannot open /dev/sdb: No such device → disco non rilevato dal kernel: problema hardware

🔧 5.2 Recovery RAID

Il recovery si esegue solo dopo aver completato la diagnosi. L'ordine delle operazioni è preciso e non va invertito: prima rimuovere il disco guasto, poi aggiungere il nuovo, poi avviare il rebuild. Monitorare sempre fino al completamento.

R1 mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdX (o: mdadm --fail /dev/md0 /dev/sdX)

Recovery

Cosa fa

Forza il kernel a marcare un disco come FAILED all'interno dell'array RAID. Questo non rimuove il disco, ma lo disabilita logicamente. L'array entra in stato DEGRADED.

Quando si usa

Quando un disco mostra segni di degrado (overheat, CRC, slow) ma non è ancora entrato in FAILED automaticamente. Permette di controllare la situazione prima della rimozione.

Nota

Se il disco è già in stato FAILED (marcato automaticamente dal kernel), questo comando non è necessario. Procedere direttamente con --remove.

Esempio

$ mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdb mdadm: set /dev/sdb faulty in /dev/md0 → sdb marcato FAILED, array in DEGRADED

Errore tipico

mdadm: Cannot set device faulty: Device or resource busy → rebuild in corso, attendere il completamento

R2 mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdX (o: mdadm --remove /dev/md0 /dev/sdX)

Recovery

Cosa fa

Rimuove logicamente un disco FAILED dall'array RAID. Dopo questo comando il disco è in stato REMOVED e può essere fisicamente sostituito. L'array rimane DEGRADED.

Quando si usa

Solo dopo che il disco è in stato FAILED (automatico o forzato con --fail). Non è possibile rimuovere un disco attivo senza prima marcarlo come guasto.

Cosa fare dopo

Sostituire fisicamente il disco (o usarne uno nuovo), poi eseguire --add per inserire il nuovo disco come spare e avviare il rebuild.

Esempio

$ mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdb mdadm: hot removed /dev/sdb from /dev/md0 → sdb rimosso, pronto per sostituzione fisica

Errore tipico

mdadm: Cannot remove non-faulty device /dev/sdb → il disco non è in stato FAILED usa prima: mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdb

R3 mdadm /dev/md0 --add /dev/sdY (o: mdadm --add /dev/md0 /dev/sdY)

Recovery

Cosa fa

Aggiunge un nuovo disco all'array come spare. Se l'array è in stato DEGRADED, il rebuild può partire automaticamente o può essere avviato manualmente. Il disco deve avere dimensione uguale o maggiore al disco originale.

Quando si usa

Dopo aver rimosso il disco guasto e inserito fisicamente il nuovo. Il disco nuovo (sdY) deve essere un disco vuoto, non formattato, non parte di altri array.

Attenzione

Se il nuovo disco è più piccolo del disco originale, il rebuild fallirà con un errore di dimensione. Verificare sempre la capacità con lsblk prima di procedere.

Esempio

$ mdadm /dev/md0 --add /dev/sde mdadm: added /dev/sde as spare to /dev/md0 → sde aggiunto come SPARE, rebuild avviato

Errore: spare troppo piccolo

mdadm: /dev/sde: device too small (500GB) for array minimum size required: 1000GB → usa un disco uguale o più grande di 1000GB

Errore: disco già presente

mdadm: /dev/sde is already a member of /dev/md0 → il disco è già nell'array

R4 watch cat /proc/mdstat ⚠ non disponibile nel simulatore

Linux reale

Cosa fa (su Linux reale)

Il comando watch esegue ripetutamente un comando (ogni 2 secondi per default) e aggiorna l'output a schermo. Usato con cat /proc/mdstat crea un monitor in tempo reale del rebuild su un sistema Linux reale, mostrando la percentuale di avanzamento e l'ETA aggiornati ogni 2 secondi.

Quando si usa (Linux reale)

Durante un rebuild attivo su un vero server Linux, per monitorare l'avanzamento senza dover rieseguire manualmente il comando ogni volta. Si esce con Ctrl+C.

⚠ Nel simulatore

Il comando watch non è supportato nel terminale simulato. Per monitorare il rebuild, usare ripetutamente cat /proc/mdstat. La barra di avanzamento del rebuild è visibile anche nella dashboard in tempo reale.

Output durante rebuild (Linux reale)

md0 : active raid5 sda[U] sde[R] sdc[U] sdd[U] status=DEGRADED [ U.UU ] [=====>.............] recovery = 28.4% finish=180s speed=55000K/sec

Output a rebuild completato (Linux reale)

md0 : active raid5 sda[U] sde[U] sdc[U] sdd[U] status=OK blocks=3000GB [ UUUU ] → rebuild completato, array tornato clean ✅

Alternativa nel simulatore

cat /proc/mdstat ← ripetere manualmente La dashboard aggiorna la barra % in tempo reale

📋 Sequenze di recovery complete

RAID5 / RAID1 — 1 disco guasto → OK

cat /proc/mdstat → DEGRADED

mdadm --detail /dev/md0 → identifica sdb FAILED

smartctl -a /dev/sdb → conferma guasto

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

mdadm /dev/md0 --add /dev/sde → nuovo disco

mdadm /dev/md0 --rebuild

cat /proc/mdstat → attendi OK

RAID6 — 2 dischi guasti → OK

cat /proc/mdstat → DEGRADED (2 FAILED)

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

mdadm /dev/md0 --add /dev/sdg

mdadm /dev/md0 --rebuild → 1° rebuild

cat /proc/mdstat → attendi OK, poi ripeti per 2° disco

Ripeti: --remove → --add → --rebuild

cat /proc/mdstat → OK finale

Rebuild interrotto (powerfail) → riavvio

cat /proc/mdstat → DEGRADED, rebuild interrotto

mdadm --detail /dev/md0 → verifica stato spare ancora presente

mdadm /dev/md0 --rebuild → riprende dall'ultimo checkpoint

cat /proc/mdstat → attendi OK

⚠️

Array FAILED = dati irrecuperabili via RAID.
Questo accade con RAID0 (qualsiasi guasto), RAID5 con 2+ guasti, RAID6 con 3+ guasti, RAID10 con mirror pair perso. In questi casi non esiste un comando di recovery: bisogna ripristinare da backup esterno. Nel simulatore: conclude restore da backup.

⚠️ 5.3 Errori non fatali

Non tutti i problemi richiedono la sostituzione immediata del disco. Alcuni errori sono segnali di avvertimento che permettono di intervenire in modo preventivo. Ignorarli, però, può portare a un guasto definitivo. Capire la differenza è fondamentale.

CRC CRC Errors — errori di trasmissione dati

Non fatale

Cos'è

CRC (Cyclic Redundancy Check) è un meccanismo di controllo dell'integrità dei dati trasmessi sul cavo SATA. Un errore CRC significa che un blocco di dati è arrivato corrotto durante il trasferimento tra il disco e il controller. Non necessariamente il disco è guasto.

Cause più frequenti

Cavo SATA danneggiato, piegato o di scarsa qualità
Connettore SATA allentato (disco o scheda madre)
Alimentazione instabile al disco
Solo raramente: problema interno al disco

Procedura consigliata

1 Eseguire dmesg | tail e smartctl -a /dev/sdX
2 Se solo CRC errors alti (Reallocated=0): sostituire prima il cavo SATA
3 Verificare con smartctl se il contatore si azzera o continua a crescere
4 Se persiste dopo cambio cavo: pianificare sostituzione del disco

dmesg tipico

[04231.001] ata2.00: UDMA CRC error count increased [04231.100] ata2.00: exception Emask 0x0 SAct [04231.200] ata2.00: cmd 60/08:00:... failed → probabile problema cavo su /dev/sdb

smartctl tipico

SMART overall-health: PASSED 5 Reallocated_Sector_Ct 0 199 UDMA_CRC_Error_Count 24 194 Temperature_Celsius 35 → disco OK, solo CRC errors → cambia cavo SATA

💡

Regola pratica: CRC alto + Reallocated=0 = cavo. CRC alto + Reallocated>50 = disco da sostituire.

🌡 Overheat — temperatura critica

Urgente

Cos'è

Un disco funziona in modo ottimale tra 20°C e 50°C. Sopra i 55°C entra in zona di rischio; sopra i 60°C può registrare errori di lettura/scrittura o ridurre la propria affidabilità in modo permanente. L'overheat è un segnale di rischio imminente ma non è ancora un guasto.

Cause più frequenti

Ventola del case guasta o ostruita
Dischi troppo vicini senza airflow
Temperatura ambiente elevata (estate, locali non climatizzati)
Carico eccessivo su disco in fase di rebuild

Procedura consigliata

Verificare temperatura con smartctl -a /dev/sdX → attributo 194 Temperature_Celsius
Migliorare il raffreddamento del case (ventole, spaziatura dischi)
Se temperatura >60°C: pianificare sostituzione preventiva prima del guasto
Non avviare rebuild con un disco in overheat: rallenta e rischia di peggiorare

smartctl — disco in overheat

SMART overall-health: PASSED (but temperature high) 5 Reallocated_Sector_Ct 0 194 Temperature_Celsius 61 ← critico 199 UDMA_CRC_Error_Count 0 → raffreddare subito, pianificare sostituzione

dmesg tipico

[09821.400] ata3.00: temperature critical [09821.500] ata3.00: device reported high temperature → kernel avverte del rischio termico

⚡

Soglie di temperatura HDD/SSD:
<45°C = ottimale · 45-55°C = accettabile · 55-60°C = attenzione · >60°C = sostituire

🐢 Slow disk — disco lento

Da monitorare

Cos'è

Un disco lento non ha ancora smesso di funzionare, ma risponde ai comandi in modo più lento del normale. Questo degrada le prestazioni dell'intero array, poiché tutte le operazioni devono aspettare il disco più lento (in RAID, l'array è veloce quanto il disco più lento).

Cause più frequenti

Settori in fase di ricollocazione (Current_Pending_Sector > 0)
Disco meccanico (HDD) in fase di degrado meccanico
Overheat che limita le prestazioni come misura di protezione
Carico I/O eccessivo combinato con altri processi

Impatto sull'array

IOPS dell'intero array ridotti del 30-50%
Latenze elevate su tutte le operazioni
Se il disco rallenta ulteriormente, il kernel può marcarlo FAILED

Procedura consigliata

Monitorare con smartctl, verificare Current_Pending_Sector. Se il contatore cresce: pianificare sostituzione preventiva prima che il disco passi a FAILED.

smartctl — disco lento

SMART overall-health: PASSED (but performance degraded) 5 Reallocated_Sector_Ct 8 197 Current_Pending_Sector 6 ← attenzione 199 UDMA_CRC_Error_Count 2 194 Temperature_Celsius 42 → settori in pending: monitorare, probabile degrado

Impatto su telemetria array

IOPS nominali RAID5 (4 dischi): ~1200 IOPS con 1 disco SLOW: ~720 (-40%) IOPS con rebuild attivo: ~550 (-55%) → pianificare manutenzione in orario bassa attività

📊

Current_Pending_Sector è l'attributo più importante: indica settori che il disco non riesce più a leggere correttamente ma non ha ancora sostituito. Se supera 20, il rischio di FAILED cresce rapidamente.

💾 5.4 Filesystem su RAID

Il RAID gestisce la ridondanza e la distribuzione dei dati a livello fisico, ma da solo non basta per usare un disco. Sopra il RAID bisogna creare un filesystem (es. ext4) e montarlo in una directory. Solo a quel punto è possibile leggere e scrivere file.

Struttura a strati — dal fisico al file

📂 /mnt/data/file.txt ← file visibile all'utente

↑ montaggio (mount)

📁 Filesystem ext4 ← gestisce directory, permessi, inode

↑ creazione (mkfs.ext4)

🔧 /dev/md0 — Array RAID5 ← gestisce ridondanza e striping

↑ costruito da

💿 sda sdb sdc sdd ← dischi fisici

F1 mkfs.ext4 /dev/md0

Filesystem

Cosa fa

Crea un filesystem ext4 sull'array RAID. Formatta il volume logico /dev/md0 scrivendo le strutture dati del filesystem (superblock, inode table, bitmap). Operazione distruttiva: cancella tutti i dati esistenti.

Quando si usa

Una sola volta, dopo aver creato l'array RAID per la prima volta. Non va eseguito dopo un rebuild (i dati sono già presenti sul filesystem).

Prerequisiti

Array RAID creato e in stato OK (non FAILED, non DEGRADED)
Nessun filesystem già presente (o si accetta di sovrascrivere tutto)

Output tipico

$ mkfs.ext4 /dev/md0 mke2fs 1.47.0 Creating filesystem with 786432 4k blocks... Allocating group tables: done Writing inode tables: done Creating journal: done Writing superblocks: done → filesystem ext4 creato su /dev/md0 ✅

Errore tipico

mkfs.ext4: I/O error: volume FAILED → array FAILED, impossibile creare filesystem risolvere prima il problema RAID

F2 mount /dev/md0 /mnt

Filesystem

Cosa fa

Monta il filesystem dell'array RAID nella directory /mnt (o qualsiasi altra directory esistente). Dopo il mount, tutti i file dell'array diventano accessibili tramite quella directory.

Quando si usa

Dopo aver creato il filesystem con mkfs.ext4. Deve essere eseguito ad ogni riavvio del sistema (oppure aggiunto a /etc/fstab per il mount automatico).

Per smontare

umount /mnt

Smonta il filesystem in modo sicuro. Attendere che tutte le operazioni di I/O siano concluse prima di smontare.

Output tipico

$ mount /dev/md0 /mnt # nessun output = successo $ df -h Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/md0 3.0T 1.1G 2.9T 1% /mnt → array montato e accessibile ✅

Errore tipico

mount: /mnt: can't read superblock from /dev/md0 → filesystem non creato: esegui mkfs.ext4 prima

📁 Lettura, scrittura e verifica del volume

F3 df -h

Verifica

Mostra l'utilizzo del disco in formato leggibile. Permette di verificare capacità totale, spazio usato e spazio disponibile. Mostra anche il punto di mount.

Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/md0 3.0T 48G 2.9T 2% /mnt

F4 ls /mnt

Lettura

Lista il contenuto della directory montata. Se restituisce una lista vuota o (vuoto) significa che il filesystem è montato ma non contiene file.

$ ls /mnt documento.txt backup.tar logs/ # oppure: (vuoto) se appena formattato

F5 touch /mnt/file

Scrittura

Crea un file vuoto. Test minimale per verificare che il filesystem sia scrivibile. Se fallisce con I/O error, l'array ha un problema.

$ touch /mnt/test.txt # successo = nessun output

F6 echo / cat / rm

Test completo

Test completo di scrittura, lettura e cancellazione su file. Sequenza consigliata per verificare la funzionalità del volume dopo un rebuild o una riparazione.

$ echo "test RAID OK" > /mnt/verifica.txt $ cat /mnt/verifica.txt test RAID OK $ rm /mnt/verifica.txt # volume funzionante ✅

echo: I/O error: volume FAILED → array non accessibile, dati non scrivibili

🔧 Comandi facoltativi ma utili

Diagnostica avanzata

`mdadm --examine /dev/sdX`

Legge i metadati RAID scritti sul disco, anche se non è più parte di un array attivo. Utile per recuperare informazioni su array distrutti o disco rimosso accidentalmente.

Controllo filesystem

`fsck /dev/md0`

Controlla e ripara il filesystem ext4 sopra l'array RAID. Va eseguito solo con il filesystem smontato. Utile dopo crash di sistema o powerfail durante scrittura.

Identificazione

`blkid`

Mostra UUID, tipo di filesystem e label di tutti i dispositivi. Utile per identificare il volume RAID nel file /etc/fstab per il mount automatico al boot.

Layout dischi

`fdisk -l`

Elenca tutti i dischi e le partizioni con dimensioni. Permette di verificare la dimensione esatta di ogni disco prima di usarlo come spare, evitando l'errore "spare too small".

📋 Tutti i comandi disponibili nel simulatore

Comando	Categoria	Funzione	Disponibile
cat /proc/mdstat	Diagnosi	Stato array RAID in tempo reale	✅ Sì
mdadm --detail /dev/md0	Diagnosi	Dettaglio completo array e dischi	✅ Sì
lsblk	Diagnosi	Struttura dispositivi di blocco	✅ Sì
dmesg \| tail	Diagnosi	Messaggi kernel recenti	✅ Sì
smartctl -a /dev/sdX	Diagnosi	Stato SMART del disco	✅ Sì
mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdX	Recovery	Marca disco come FAILED	✅ Sì
mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdX	Recovery	Rimuove disco FAILED dall'array	✅ Sì
mdadm /dev/md0 --add /dev/sdY	Recovery	Aggiunge nuovo disco come spare	✅ Sì
mdadm /dev/md0 --rebuild	Recovery	Avvia il rebuild dell'array	✅ Sì
mdadm --stop-rebuild /dev/md0	Recovery	Interrompe il rebuild	✅ Sì
powerfail	Simulazione	Simula blackout, interrompe rebuild	✅ Sì
mkfs.ext4 /dev/md0	Filesystem	Crea filesystem ext4 sull'array	✅ Sì
mount /dev/md0 /mnt	Filesystem	Monta il filesystem	✅ Sì
umount /mnt	Filesystem	Smonta il filesystem	✅ Sì
df -h	Filesystem	Spazio disco utilizzato	✅ Sì
ls / touch / echo / cat / rm	Filesystem	Operazioni su file	✅ Sì
blkid	Extra	UUID e tipo filesystem	✅ Sì
fdisk -l	Extra	Layout completo dischi	✅ Sì
watch cat /proc/mdstat	Linux reale	Monitor continuo (Linux reale, ogni 2s)	❌ Non nel simulatore — usa cat
mdadm --examine /dev/sdX	Avanzato	Metadati RAID su disco	❌ Non disponibile
fsck /dev/md0	Avanzato	Controllo/riparazione filesystem	❌ Non disponibile

Simulatore Raid

🧪 Storage & Dashboard

📈 Telemetria (sim)

⏱ Verifica

💻 Terminale Linux (simulato)

👨‍🏫 Pannello Docente — Programmazione verifiche

Riepilogo prova

🎓 Prova rapida (casuale)

Genera prova casuale

Dettagli prova

📚 Documentazione integrata (comandi & recovery)

📦 Cos'è un RAID?

⚡ Striping

🪞 Mirroring

🔢 Parità (XOR)

RAID 0

RAID 1

RAID 2 ⚠ Obsoleto

RAID 3 ⚠ Obsoleto

RAID 4 Raro

RAID 5

RAID 6

RAID 10

🔍 5.1 Diagnosi RAID

🔧 5.2 Recovery RAID

⚠️ 5.3 Errori non fatali

💾 5.4 Filesystem su RAID

`mdadm --examine /dev/sdX`

`fsck /dev/md0`

`blkid`

`fdisk -l`