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Htkyama Blog

Raspberry PiにUSBメモリでRAID0を組む

— Raspberry Pi — 1 min read

Raspberry Pi

Raspberry PiのmicroSDカードでの読み書きの速度と寿命に物足りなさを感じていたため、USBメモリを2本使って RAID0 を組んでみました。

使ったもの

  • Raspberry Pi 3B+
  • SanDisk: Cruzer Fit SDCZ33-032G-G35 2本

USBメモリは、Amazon で安かった並行輸入の海外パッケージものです。小型なので、Raspberry Pi に付けても邪魔にならなくていいです。

Raspberry PiにはUSBポートが4つあるので、USBメモリでポートが2つ埋まっても、マウスやキーボード等を残りの2つのUSBポートで使えるので大丈夫です。

USBメモリのフォーマット

fdiskコマンドで、USBメモリをフォーマットします。

流れは以下となります。

  1. pを入力して、現在のフォーマットされている情報を確認
  2. dを入力して現在のパーティションを削除
  3. nを入力して新たなパーティションを作成
  4. tを入力してパーティションのタイプを変更
  5. wを入力してパーティションテーブルを書き込み

ポイントは、パーティションタイプで Linux raid autodetect （下の例ではfdを入力）を選ぶところです。

USBメモリは、USBポートに挿した順に /dev/sda, /dev/sdb と認識されます。/dev/sdaをfdiskコマンドでフォーマットする場合は以下のようになります。（4GBのUSBメモリを使ってます。）

$ sudo fdisk /dev/sda
Welcome to fdisk (util-linux 2.33.1).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.
Command (m for help): p
Disk /dev/sda: 3.8 GiB, 4089446400 bytes, 7987200 sectors
Disk model: Flash Disk
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x0bc34daa
Device     Boot Start     End Sectors  Size Id Type
/dev/sda1        2792 7987199 7984408  3.8G  b W95 FAT32
Command (m for help): d
Selected partition 1
Partition 1 has been deleted.
Command (m for help): n
Partition type
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended (container for logical partitions)
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1): 1
First sector (2048-7987199, default 2048):
Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (2048-7987199, default 7987199):
Created a new partition 1 of type 'Linux' and of size 3.8 GiB.
Command (m for help): t
Selected partition 1
Hex code (type L to list all codes): L
 0  Empty           24  NEC DOS         81  Minix / old Lin bf  Solaris
 1  FAT12           27  Hidden NTFS Win 82  Linux swap / So c1  DRDOS/sec (FAT-
 2  XENIX root      39  Plan 9          83  Linux           c4  DRDOS/sec (FAT-
 3  XENIX usr       3c  PartitionMagic  84  OS/2 hidden or  c6  DRDOS/sec (FAT-
 4  FAT16 <32M      40  Venix 80286     85  Linux extended  c7  Syrinx
 5  Extended        41  PPC PReP Boot   86  NTFS volume set da  Non-FS data
 6  FAT16           42  SFS             87  NTFS volume set db  CP/M / CTOS / .
 7  HPFS/NTFS/exFAT 4d  QNX4.x          88  Linux plaintext de  Dell Utility
 8  AIX             4e  QNX4.x 2nd part 8e  Linux LVM       df  BootIt
 9  AIX bootable    4f  QNX4.x 3rd part 93  Amoeba          e1  DOS access
 a  OS/2 Boot Manag 50  OnTrack DM      94  Amoeba BBT      e3  DOS R/O
 b  W95 FAT32       51  OnTrack DM6 Aux 9f  BSD/OS          e4  SpeedStor
 c  W95 FAT32 (LBA) 52  CP/M            a0  IBM Thinkpad hi ea  Rufus alignment
 e  W95 FAT16 (LBA) 53  OnTrack DM6 Aux a5  FreeBSD         eb  BeOS fs
 f  W95 Ext'd (LBA) 54  OnTrackDM6      a6  OpenBSD         ee  GPT
10  OPUS            55  EZ-Drive        a7  NeXTSTEP        ef  EFI (FAT-12/16/
11  Hidden FAT12    56  Golden Bow      a8  Darwin UFS      f0  Linux/PA-RISC b
12  Compaq diagnost 5c  Priam Edisk     a9  NetBSD          f1  SpeedStor
14  Hidden FAT16 <3 61  SpeedStor       ab  Darwin boot     f4  SpeedStor
16  Hidden FAT16    63  GNU HURD or Sys af  HFS / HFS+      f2  DOS secondary
17  Hidden HPFS/NTF 64  Novell Netware  b7  BSDI fs         fb  VMware VMFS
18  AST SmartSleep  65  Novell Netware  b8  BSDI swap       fc  VMware VMKCORE
1b  Hidden W95 FAT3 70  DiskSecure Mult bb  Boot Wizard hid fd  Linux raid auto
1c  Hidden W95 FAT3 75  PC/IX           bc  Acronis FAT32 L fe  LANstep
1e  Hidden W95 FAT1 80  Old Minix       be  Solaris boot    ff  BBT
Hex code (type L to list all codes): fd
Changed type of partition 'Linux' to 'Linux raid autodetect'.
Command (m for help): w
The partition table has been altered.
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.

利用するUSBメモリを2本分、フォーマットします。

mdadm による RAID の設定

RAID を管理するためのソフトウェア mdadm をインストールします。

$ sudo apt install mdadm

2本のUSBメモリのパーティション /dev/sda1 と /dev/sdb1 をRAID0で、RAIDデバイス /dev/md0 に割り当てます。

$ sudo mdadm --create /dev/md0 --level=0 --raid-devices=2 /dev/sda1 /dev/sdb1

md0 が作成されているのを確認した後に、/etc/mdadm/mdadm.conf に設定情報を書き込みます。 （mdadm --create で作成された情報は再起動すると消えてしまいます。）

$ cat /proc/mdstat
Personalities : [raid0]
md0 : active raid0 sdb1[1] sda1[0]
      60051456 blocks super 1.2 512k chunks
unused devices: <none>
$ sudo mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm/mdadm.conf

作成したRAIDデバイス /dev/md0 に ext4 ファイルシステムを構築します。

$ sudo mkfs -t ext4 /dev/md0

USBメモリのデバイス名固定

USBメモリのデバイス名は認識された順に /dev/sda, /dev/sdb と自動で割り当てられてしまうため、Raspberry Piを再起動した後に RAID が崩れる危険性があります。 そのため、各USBメモリのデバイス名を固定するようにします。

USBメモリのデバイス情報取得

udevadmコマンドで挿さっているUSBメモリのデバイス情報を取得します。

$ udevadm info -a -n /dev/sda
Udevadm info starts with the device specified by the devpath and then
walks up the chain of parent devices. It prints for every device
found, all possible attributes in the udev rules key format.
A rule to match, can be composed by the attributes of the device
and the attributes from one single parent device.
... 中略 ...
looking at parent device '/devices/platform/soc/3f980000.usb/usb1/1-1/1-1.1/1-1.1.2':
    KERNELS=="1-1.1.2"
    SUBSYSTEMS=="usb"
    DRIVERS=="usb"
    ATTRS{bNumInterfaces}==" 1"
    ATTRS{urbnum}=="128521"
    ATTRS{bcdDevice}=="0100"
    ATTRS{devnum}=="5"
    ATTRS{busnum}=="1"
    ATTRS{maxchild}=="0"
    ATTRS{bDeviceSubClass}=="00"
    ATTRS{devpath}=="1.1.2"
    ATTRS{ltm_capable}=="no"
    ATTRS{speed}=="480"
    ATTRS{bMaxPacketSize0}=="64"
    ATTRS{bDeviceClass}=="00"
    ATTRS{bDeviceProtocol}=="00"
    ATTRS{idProduct}=="5571"
    ATTRS{devspec}=="          (null)"
    ATTRS{bmAttributes}=="80"
    ATTRS{authorized}=="1"
    ATTRS{version}==" 2.00"
    ATTRS{bConfigurationValue}=="1"
    ATTRS{manufacturer}=="SanDisk'"
    ATTRS{bMaxPower}=="200mA"
    ATTRS{tx_lanes}=="1"
    ATTRS{rx_lanes}=="1"
    ATTRS{serial}=="4C530000230910104442"
    ATTRS{configuration}==""
    ATTRS{removable}=="removable"
    ATTRS{quirks}=="0x0"
    ATTRS{avoid_reset_quirk}=="0"
    ATTRS{bNumConfigurations}=="1"
    ATTRS{idVendor}=="0781"
    ATTRS{product}=="Cruzer Fit"
... 以下略 ...

シリアル番号 ATTRS{serial} と製品名 ATTRS{product} を組み合わせれば、それぞれのUSBメモリを一意に特定できそうです。

USBメモリのデバイス名割り当て

USBメモリのデバイス名を

  • /dev/raid_01_001
  • /dev/raid_01_002

に割り当てるように、ファイル /etc/udev/rules.d/mdadmcheck.sh と /etc/udev/rules.d/10-local.rules を作成します。

USBメモリを認識して、ATTRS{serial}の値が"Cruzer Fit"でかつ、ATTRS{product}の値が上記で調べたシリアル番号と一致した場合に /etc/udev/rules.d/mdadmcheck.sh を実行するようにします。

/etc/udev/rules.d/mdadmcheck.sh
1#!/bin/bash
2
3if [ $# -ne 2 ]; then
4        echo "Argument Error $#" 1&2
5
6        exit 1
7fi
8
9DEVICE_COUNT=`ls $(echo $1) | wc -l`
10
11echo $DEVICE_COUNT
12
13if [[ ${DEVICE_COUNT} -eq $2 ]]; then
14        echo 'OK'
15        mdadm --assemble --scan
16fi
17
18exit 0
/etc/udev/rules.d/10-local.rules
1ACTION=="add" SUBSYSTEMS=="usb", ATTRS{product}=="Cruzer Fit", ATTRS{serial}=="4C530000230910104442", SYMLINK="raid_01_001%n" RUN+="/etc/udev/rules.d/mdadmcheck.sh '/dev/raid_01_00[1234]1' 4"
2ACTION=="add" SUBSYSTEMS=="usb", ATTRS{product}=="Cruzer Fit", ATTRS{serial}=="4C530000220910104442", SYMLINK="raid_01_002%n" RUN+="/etc/udev/rules.d/mdadmcheck.sh '/dev/raid_01_00[1234]1' 4"

再起動後、以下のように割り当てられているのが確認できます。

$ ls -l /dev/raid*
lrwxrwxrwx 1 root root  3  3月 28 17:46 /dev/raid_01_001 -> sda
lrwxrwxrwx 1 root root  3  3月 28 17:46 /dev/raid_01_0010 -> sg0
lrwxrwxrwx 1 root root  4  3月 28 17:46 /dev/raid_01_0011 -> sda1
lrwxrwxrwx 1 root root 15  3月 28 17:46 /dev/raid_01_0012 -> bus/usb/001/005
lrwxrwxrwx 1 root root  3  3月 28 17:46 /dev/raid_01_002 -> sdb
lrwxrwxrwx 1 root root 11  3月 28 17:46 /dev/raid_01_0020 -> bsg/1:0:0:0
lrwxrwxrwx 1 root root  4  3月 28 17:46 /dev/raid_01_0021 -> sdb1

RAIDデバイスのマウント

RAIDデバイスを mount するために、md0 が割り当てられている uuid を確認し、/etc/fstab に追記します。

$ ls -l /dev/disk/by-uuid/* | grep md0
lrwxrwxrwx 1 root root  9  3月 28 17:46 /dev/disk/by-uuid/********-****-****-****-************ -> ../../md0
$ sudo echo 'UUID=********-****-****-****-************ /media/usb ext4 nofail 0 2' >> /etc/fstab

参考

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