Merge branch 'for_linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jack/linux-fs
[sfrench/cifs-2.6.git] / Documentation / admin-guide / md.rst
1 RAID arrays
2 ===========
3
4 Boot time assembly of RAID arrays
5 ---------------------------------
6
7 Tools that manage md devices can be found at
8    http://www.kernel.org/pub/linux/utils/raid/
9
10
11 You can boot with your md device with the following kernel command
12 lines:
13
14 for old raid arrays without persistent superblocks::
15
16   md=<md device no.>,<raid level>,<chunk size factor>,<fault level>,dev0,dev1,...,devn
17
18 for raid arrays with persistent superblocks::
19
20   md=<md device no.>,dev0,dev1,...,devn
21
22 or, to assemble a partitionable array::
23
24   md=d<md device no.>,dev0,dev1,...,devn
25
26 ``md device no.``
27 +++++++++++++++++
28
29 The number of the md device
30
31 ================= =========
32 ``md device no.`` device
33 ================= =========
34               0         md0
35               1         md1
36               2         md2
37               3         md3
38               4         md4
39 ================= =========
40
41 ``raid level``
42 ++++++++++++++
43
44 level of the RAID array
45
46 =============== =============
47 ``raid level``  level
48 =============== =============
49 -1              linear mode
50 0               striped mode
51 =============== =============
52
53 other modes are only supported with persistent super blocks
54
55 ``chunk size factor``
56 +++++++++++++++++++++
57
58 (raid-0 and raid-1 only)
59
60 Set  the chunk size as 4k << n.
61
62 ``fault level``
63 +++++++++++++++
64
65 Totally ignored
66
67 ``dev0`` to ``devn``
68 ++++++++++++++++++++
69
70 e.g. ``/dev/hda1``, ``/dev/hdc1``, ``/dev/sda1``, ``/dev/sdb1``
71
72 A possible loadlin line (Harald Hoyer <HarryH@Royal.Net>)  looks like this::
73
74         e:\loadlin\loadlin e:\zimage root=/dev/md0 md=0,0,4,0,/dev/hdb2,/dev/hdc3 ro
75
76
77 Boot time autodetection of RAID arrays
78 --------------------------------------
79
80 When md is compiled into the kernel (not as module), partitions of
81 type 0xfd are scanned and automatically assembled into RAID arrays.
82 This autodetection may be suppressed with the kernel parameter
83 ``raid=noautodetect``.  As of kernel 2.6.9, only drives with a type 0
84 superblock can be autodetected and run at boot time.
85
86 The kernel parameter ``raid=partitionable`` (or ``raid=part``) means
87 that all auto-detected arrays are assembled as partitionable.
88
89 Boot time assembly of degraded/dirty arrays
90 -------------------------------------------
91
92 If a raid5 or raid6 array is both dirty and degraded, it could have
93 undetectable data corruption.  This is because the fact that it is
94 ``dirty`` means that the parity cannot be trusted, and the fact that it
95 is degraded means that some datablocks are missing and cannot reliably
96 be reconstructed (due to no parity).
97
98 For this reason, md will normally refuse to start such an array.  This
99 requires the sysadmin to take action to explicitly start the array
100 despite possible corruption.  This is normally done with::
101
102    mdadm --assemble --force ....
103
104 This option is not really available if the array has the root
105 filesystem on it.  In order to support this booting from such an
106 array, md supports a module parameter ``start_dirty_degraded`` which,
107 when set to 1, bypassed the checks and will allows dirty degraded
108 arrays to be started.
109
110 So, to boot with a root filesystem of a dirty degraded raid 5 or 6, use::
111
112    md-mod.start_dirty_degraded=1
113
114
115 Superblock formats
116 ------------------
117
118 The md driver can support a variety of different superblock formats.
119 Currently, it supports superblock formats ``0.90.0`` and the ``md-1`` format
120 introduced in the 2.5 development series.
121
122 The kernel will autodetect which format superblock is being used.
123
124 Superblock format ``0`` is treated differently to others for legacy
125 reasons - it is the original superblock format.
126
127
128 General Rules - apply for all superblock formats
129 ------------------------------------------------
130
131 An array is ``created`` by writing appropriate superblocks to all
132 devices.
133
134 It is ``assembled`` by associating each of these devices with an
135 particular md virtual device.  Once it is completely assembled, it can
136 be accessed.
137
138 An array should be created by a user-space tool.  This will write
139 superblocks to all devices.  It will usually mark the array as
140 ``unclean``, or with some devices missing so that the kernel md driver
141 can create appropriate redundancy (copying in raid 1, parity
142 calculation in raid 4/5).
143
144 When an array is assembled, it is first initialized with the
145 SET_ARRAY_INFO ioctl.  This contains, in particular, a major and minor
146 version number.  The major version number selects which superblock
147 format is to be used.  The minor number might be used to tune handling
148 of the format, such as suggesting where on each device to look for the
149 superblock.
150
151 Then each device is added using the ADD_NEW_DISK ioctl.  This
152 provides, in particular, a major and minor number identifying the
153 device to add.
154
155 The array is started with the RUN_ARRAY ioctl.
156
157 Once started, new devices can be added.  They should have an
158 appropriate superblock written to them, and then be passed in with
159 ADD_NEW_DISK.
160
161 Devices that have failed or are not yet active can be detached from an
162 array using HOT_REMOVE_DISK.
163
164
165 Specific Rules that apply to format-0 super block arrays, and arrays with no superblock (non-persistent)
166 --------------------------------------------------------------------------------------------------------
167
168 An array can be ``created`` by describing the array (level, chunksize
169 etc) in a SET_ARRAY_INFO ioctl.  This must have ``major_version==0`` and
170 ``raid_disks != 0``.
171
172 Then uninitialized devices can be added with ADD_NEW_DISK.  The
173 structure passed to ADD_NEW_DISK must specify the state of the device
174 and its role in the array.
175
176 Once started with RUN_ARRAY, uninitialized spares can be added with
177 HOT_ADD_DISK.
178
179
180 MD devices in sysfs
181 -------------------
182
183 md devices appear in sysfs (``/sys``) as regular block devices,
184 e.g.::
185
186    /sys/block/md0
187
188 Each ``md`` device will contain a subdirectory called ``md`` which
189 contains further md-specific information about the device.
190
191 All md devices contain:
192
193   level
194      a text file indicating the ``raid level``. e.g. raid0, raid1,
195      raid5, linear, multipath, faulty.
196      If no raid level has been set yet (array is still being
197      assembled), the value will reflect whatever has been written
198      to it, which may be a name like the above, or may be a number
199      such as ``0``, ``5``, etc.
200
201   raid_disks
202      a text file with a simple number indicating the number of devices
203      in a fully functional array.  If this is not yet known, the file
204      will be empty.  If an array is being resized this will contain
205      the new number of devices.
206      Some raid levels allow this value to be set while the array is
207      active.  This will reconfigure the array.   Otherwise it can only
208      be set while assembling an array.
209      A change to this attribute will not be permitted if it would
210      reduce the size of the array.  To reduce the number of drives
211      in an e.g. raid5, the array size must first be reduced by
212      setting the ``array_size`` attribute.
213
214   chunk_size
215      This is the size in bytes for ``chunks`` and is only relevant to
216      raid levels that involve striping (0,4,5,6,10). The address space
217      of the array is conceptually divided into chunks and consecutive
218      chunks are striped onto neighbouring devices.
219      The size should be at least PAGE_SIZE (4k) and should be a power
220      of 2.  This can only be set while assembling an array
221
222   layout
223      The ``layout`` for the array for the particular level.  This is
224      simply a number that is interpretted differently by different
225      levels.  It can be written while assembling an array.
226
227   array_size
228      This can be used to artificially constrain the available space in
229      the array to be less than is actually available on the combined
230      devices.  Writing a number (in Kilobytes) which is less than
231      the available size will set the size.  Any reconfiguration of the
232      array (e.g. adding devices) will not cause the size to change.
233      Writing the word ``default`` will cause the effective size of the
234      array to be whatever size is actually available based on
235      ``level``, ``chunk_size`` and ``component_size``.
236
237      This can be used to reduce the size of the array before reducing
238      the number of devices in a raid4/5/6, or to support external
239      metadata formats which mandate such clipping.
240
241   reshape_position
242      This is either ``none`` or a sector number within the devices of
243      the array where ``reshape`` is up to.  If this is set, the three
244      attributes mentioned above (raid_disks, chunk_size, layout) can
245      potentially have 2 values, an old and a new value.  If these
246      values differ, reading the attribute returns::
247
248         new (old)
249
250      and writing will effect the ``new`` value, leaving the ``old``
251      unchanged.
252
253   component_size
254      For arrays with data redundancy (i.e. not raid0, linear, faulty,
255      multipath), all components must be the same size - or at least
256      there must a size that they all provide space for.  This is a key
257      part or the geometry of the array.  It is measured in sectors
258      and can be read from here.  Writing to this value may resize
259      the array if the personality supports it (raid1, raid5, raid6),
260      and if the component drives are large enough.
261
262   metadata_version
263      This indicates the format that is being used to record metadata
264      about the array.  It can be 0.90 (traditional format), 1.0, 1.1,
265      1.2 (newer format in varying locations) or ``none`` indicating that
266      the kernel isn't managing metadata at all.
267      Alternately it can be ``external:`` followed by a string which
268      is set by user-space.  This indicates that metadata is managed
269      by a user-space program.  Any device failure or other event that
270      requires a metadata update will cause array activity to be
271      suspended until the event is acknowledged.
272
273   resync_start
274      The point at which resync should start.  If no resync is needed,
275      this will be a very large number (or ``none`` since 2.6.30-rc1).  At
276      array creation it will default to 0, though starting the array as
277      ``clean`` will set it much larger.
278
279    new_dev
280      This file can be written but not read.  The value written should
281      be a block device number as major:minor.  e.g. 8:0
282      This will cause that device to be attached to the array, if it is
283      available.  It will then appear at md/dev-XXX (depending on the
284      name of the device) and further configuration is then possible.
285
286    safe_mode_delay
287      When an md array has seen no write requests for a certain period
288      of time, it will be marked as ``clean``.  When another write
289      request arrives, the array is marked as ``dirty`` before the write
290      commences.  This is known as ``safe_mode``.
291      The ``certain period`` is controlled by this file which stores the
292      period as a number of seconds.  The default is 200msec (0.200).
293      Writing a value of 0 disables safemode.
294
295    array_state
296      This file contains a single word which describes the current
297      state of the array.  In many cases, the state can be set by
298      writing the word for the desired state, however some states
299      cannot be explicitly set, and some transitions are not allowed.
300
301      Select/poll works on this file.  All changes except between
302      Active_idle and active (which can be frequent and are not
303      very interesting) are notified.  active->active_idle is
304      reported if the metadata is externally managed.
305
306      clear
307          No devices, no size, no level
308
309          Writing is equivalent to STOP_ARRAY ioctl
310
311      inactive
312          May have some settings, but array is not active
313          all IO results in error
314
315          When written, doesn't tear down array, but just stops it
316
317      suspended (not supported yet)
318          All IO requests will block. The array can be reconfigured.
319
320          Writing this, if accepted, will block until array is quiessent
321
322      readonly
323          no resync can happen.  no superblocks get written.
324
325          Write requests fail
326
327      read-auto
328          like readonly, but behaves like ``clean`` on a write request.
329
330      clean
331          no pending writes, but otherwise active.
332
333          When written to inactive array, starts without resync
334
335          If a write request arrives then
336          if metadata is known, mark ``dirty`` and switch to ``active``.
337          if not known, block and switch to write-pending
338
339          If written to an active array that has pending writes, then fails.
340      active
341          fully active: IO and resync can be happening.
342          When written to inactive array, starts with resync
343
344      write-pending
345          clean, but writes are blocked waiting for ``active`` to be written.
346
347      active-idle
348          like active, but no writes have been seen for a while (safe_mode_delay).
349
350   bitmap/location
351      This indicates where the write-intent bitmap for the array is
352      stored.
353
354      It can be one of ``none``, ``file`` or ``[+-]N``.
355      ``file`` may later be extended to ``file:/file/name``
356      ``[+-]N`` means that many sectors from the start of the metadata.
357
358      This is replicated on all devices.  For arrays with externally
359      managed metadata, the offset is from the beginning of the
360      device.
361
362   bitmap/chunksize
363      The size, in bytes, of the chunk which will be represented by a
364      single bit.  For RAID456, it is a portion of an individual
365      device. For RAID10, it is a portion of the array.  For RAID1, it
366      is both (they come to the same thing).
367
368   bitmap/time_base
369      The time, in seconds, between looking for bits in the bitmap to
370      be cleared. In the current implementation, a bit will be cleared
371      between 2 and 3 times ``time_base`` after all the covered blocks
372      are known to be in-sync.
373
374   bitmap/backlog
375      When write-mostly devices are active in a RAID1, write requests
376      to those devices proceed in the background - the filesystem (or
377      other user of the device) does not have to wait for them.
378      ``backlog`` sets a limit on the number of concurrent background
379      writes.  If there are more than this, new writes will by
380      synchronous.
381
382   bitmap/metadata
383      This can be either ``internal`` or ``external``.
384
385      ``internal``
386        is the default and means the metadata for the bitmap
387        is stored in the first 256 bytes of the allocated space and is
388        managed by the md module.
389
390      ``external``
391        means that bitmap metadata is managed externally to
392        the kernel (i.e. by some userspace program)
393
394   bitmap/can_clear
395      This is either ``true`` or ``false``.  If ``true``, then bits in the
396      bitmap will be cleared when the corresponding blocks are thought
397      to be in-sync.  If ``false``, bits will never be cleared.
398      This is automatically set to ``false`` if a write happens on a
399      degraded array, or if the array becomes degraded during a write.
400      When metadata is managed externally, it should be set to true
401      once the array becomes non-degraded, and this fact has been
402      recorded in the metadata.
403
404
405
406
407 As component devices are added to an md array, they appear in the ``md``
408 directory as new directories named::
409
410       dev-XXX
411
412 where ``XXX`` is a name that the kernel knows for the device, e.g. hdb1.
413 Each directory contains:
414
415       block
416         a symlink to the block device in /sys/block, e.g.::
417
418              /sys/block/md0/md/dev-hdb1/block -> ../../../../block/hdb/hdb1
419
420       super
421         A file containing an image of the superblock read from, or
422         written to, that device.
423
424       state
425         A file recording the current state of the device in the array
426         which can be a comma separated list of:
427
428               faulty
429                         device has been kicked from active use due to
430                         a detected fault, or it has unacknowledged bad
431                         blocks
432
433               in_sync
434                         device is a fully in-sync member of the array
435
436               writemostly
437                         device will only be subject to read
438                         requests if there are no other options.
439
440                         This applies only to raid1 arrays.
441
442               blocked
443                         device has failed, and the failure hasn't been
444                         acknowledged yet by the metadata handler.
445
446                         Writes that would write to this device if
447                         it were not faulty are blocked.
448
449               spare
450                         device is working, but not a full member.
451
452                         This includes spares that are in the process
453                         of being recovered to
454
455               write_error
456                         device has ever seen a write error.
457
458               want_replacement
459                         device is (mostly) working but probably
460                         should be replaced, either due to errors or
461                         due to user request.
462
463               replacement
464                         device is a replacement for another active
465                         device with same raid_disk.
466
467
468         This list may grow in future.
469
470         This can be written to.
471
472         Writing ``faulty``  simulates a failure on the device.
473
474         Writing ``remove`` removes the device from the array.
475
476         Writing ``writemostly`` sets the writemostly flag.
477
478         Writing ``-writemostly`` clears the writemostly flag.
479
480         Writing ``blocked`` sets the ``blocked`` flag.
481
482         Writing ``-blocked`` clears the ``blocked`` flags and allows writes
483         to complete and possibly simulates an error.
484
485         Writing ``in_sync`` sets the in_sync flag.
486
487         Writing ``write_error`` sets writeerrorseen flag.
488
489         Writing ``-write_error`` clears writeerrorseen flag.
490
491         Writing ``want_replacement`` is allowed at any time except to a
492         replacement device or a spare.  It sets the flag.
493
494         Writing ``-want_replacement`` is allowed at any time.  It clears
495         the flag.
496
497         Writing ``replacement`` or ``-replacement`` is only allowed before
498         starting the array.  It sets or clears the flag.
499
500
501         This file responds to select/poll. Any change to ``faulty``
502         or ``blocked`` causes an event.
503
504       errors
505         An approximate count of read errors that have been detected on
506         this device but have not caused the device to be evicted from
507         the array (either because they were corrected or because they
508         happened while the array was read-only).  When using version-1
509         metadata, this value persists across restarts of the array.
510
511         This value can be written while assembling an array thus
512         providing an ongoing count for arrays with metadata managed by
513         userspace.
514
515       slot
516         This gives the role that the device has in the array.  It will
517         either be ``none`` if the device is not active in the array
518         (i.e. is a spare or has failed) or an integer less than the
519         ``raid_disks`` number for the array indicating which position
520         it currently fills.  This can only be set while assembling an
521         array.  A device for which this is set is assumed to be working.
522
523       offset
524         This gives the location in the device (in sectors from the
525         start) where data from the array will be stored.  Any part of
526         the device before this offset is not touched, unless it is
527         used for storing metadata (Formats 1.1 and 1.2).
528
529       size
530         The amount of the device, after the offset, that can be used
531         for storage of data.  This will normally be the same as the
532         component_size.  This can be written while assembling an
533         array.  If a value less than the current component_size is
534         written, it will be rejected.
535
536       recovery_start
537         When the device is not ``in_sync``, this records the number of
538         sectors from the start of the device which are known to be
539         correct.  This is normally zero, but during a recovery
540         operation it will steadily increase, and if the recovery is
541         interrupted, restoring this value can cause recovery to
542         avoid repeating the earlier blocks.  With v1.x metadata, this
543         value is saved and restored automatically.
544
545         This can be set whenever the device is not an active member of
546         the array, either before the array is activated, or before
547         the ``slot`` is set.
548
549         Setting this to ``none`` is equivalent to setting ``in_sync``.
550         Setting to any other value also clears the ``in_sync`` flag.
551
552       bad_blocks
553         This gives the list of all known bad blocks in the form of
554         start address and length (in sectors respectively). If output
555         is too big to fit in a page, it will be truncated. Writing
556         ``sector length`` to this file adds new acknowledged (i.e.
557         recorded to disk safely) bad blocks.
558
559       unacknowledged_bad_blocks
560         This gives the list of known-but-not-yet-saved-to-disk bad
561         blocks in the same form of ``bad_blocks``. If output is too big
562         to fit in a page, it will be truncated. Writing to this file
563         adds bad blocks without acknowledging them. This is largely
564         for testing.
565
566
567
568 An active md device will also contain an entry for each active device
569 in the array.  These are named::
570
571     rdNN
572
573 where ``NN`` is the position in the array, starting from 0.
574 So for a 3 drive array there will be rd0, rd1, rd2.
575 These are symbolic links to the appropriate ``dev-XXX`` entry.
576 Thus, for example::
577
578        cat /sys/block/md*/md/rd*/state
579
580 will show ``in_sync`` on every line.
581
582
583
584 Active md devices for levels that support data redundancy (1,4,5,6,10)
585 also have
586
587    sync_action
588      a text file that can be used to monitor and control the rebuild
589      process.  It contains one word which can be one of:
590
591        resync
592                 redundancy is being recalculated after unclean
593                 shutdown or creation
594
595        recover
596                 a hot spare is being built to replace a
597                 failed/missing device
598
599        idle
600                 nothing is happening
601        check
602                 A full check of redundancy was requested and is
603                 happening.  This reads all blocks and checks
604                 them. A repair may also happen for some raid
605                 levels.
606
607        repair
608                 A full check and repair is happening.  This is
609                 similar to ``resync``, but was requested by the
610                 user, and the write-intent bitmap is NOT used to
611                 optimise the process.
612
613       This file is writable, and each of the strings that could be
614       read are meaningful for writing.
615
616         ``idle`` will stop an active resync/recovery etc.  There is no
617         guarantee that another resync/recovery may not be automatically
618         started again, though some event will be needed to trigger
619         this.
620
621         ``resync`` or ``recovery`` can be used to restart the
622         corresponding operation if it was stopped with ``idle``.
623
624         ``check`` and ``repair`` will start the appropriate process
625         providing the current state is ``idle``.
626
627       This file responds to select/poll.  Any important change in the value
628       triggers a poll event.  Sometimes the value will briefly be
629       ``recover`` if a recovery seems to be needed, but cannot be
630       achieved. In that case, the transition to ``recover`` isn't
631       notified, but the transition away is.
632
633    degraded
634       This contains a count of the number of devices by which the
635       arrays is degraded.  So an optimal array will show ``0``.  A
636       single failed/missing drive will show ``1``, etc.
637
638       This file responds to select/poll, any increase or decrease
639       in the count of missing devices will trigger an event.
640
641    mismatch_count
642       When performing ``check`` and ``repair``, and possibly when
643       performing ``resync``, md will count the number of errors that are
644       found.  The count in ``mismatch_cnt`` is the number of sectors
645       that were re-written, or (for ``check``) would have been
646       re-written.  As most raid levels work in units of pages rather
647       than sectors, this may be larger than the number of actual errors
648       by a factor of the number of sectors in a page.
649
650    bitmap_set_bits
651       If the array has a write-intent bitmap, then writing to this
652       attribute can set bits in the bitmap, indicating that a resync
653       would need to check the corresponding blocks. Either individual
654       numbers or start-end pairs can be written.  Multiple numbers
655       can be separated by a space.
656
657       Note that the numbers are ``bit`` numbers, not ``block`` numbers.
658       They should be scaled by the bitmap_chunksize.
659
660    sync_speed_min, sync_speed_max
661      This are similar to ``/proc/sys/dev/raid/speed_limit_{min,max}``
662      however they only apply to the particular array.
663
664      If no value has been written to these, or if the word ``system``
665      is written, then the system-wide value is used.  If a value,
666      in kibibytes-per-second is written, then it is used.
667
668      When the files are read, they show the currently active value
669      followed by ``(local)`` or ``(system)`` depending on whether it is
670      a locally set or system-wide value.
671
672    sync_completed
673      This shows the number of sectors that have been completed of
674      whatever the current sync_action is, followed by the number of
675      sectors in total that could need to be processed.  The two
676      numbers are separated by a ``/``  thus effectively showing one
677      value, a fraction of the process that is complete.
678
679      A ``select`` on this attribute will return when resync completes,
680      when it reaches the current sync_max (below) and possibly at
681      other times.
682
683    sync_speed
684      This shows the current actual speed, in K/sec, of the current
685      sync_action.  It is averaged over the last 30 seconds.
686
687    suspend_lo, suspend_hi
688      The two values, given as numbers of sectors, indicate a range
689      within the array where IO will be blocked.  This is currently
690      only supported for raid4/5/6.
691
692    sync_min, sync_max
693      The two values, given as numbers of sectors, indicate a range
694      within the array where ``check``/``repair`` will operate. Must be
695      a multiple of chunk_size. When it reaches ``sync_max`` it will
696      pause, rather than complete.
697      You can use ``select`` or ``poll`` on ``sync_completed`` to wait for
698      that number to reach sync_max.  Then you can either increase
699      ``sync_max``, or can write ``idle`` to ``sync_action``.
700
701      The value of ``max`` for ``sync_max`` effectively disables the limit.
702      When a resync is active, the value can only ever be increased,
703      never decreased.
704      The value of ``0`` is the minimum for ``sync_min``.
705
706
707
708 Each active md device may also have attributes specific to the
709 personality module that manages it.
710 These are specific to the implementation of the module and could
711 change substantially if the implementation changes.
712
713 These currently include:
714
715   stripe_cache_size  (currently raid5 only)
716       number of entries in the stripe cache.  This is writable, but
717       there are upper and lower limits (32768, 17).  Default is 256.
718
719   strip_cache_active (currently raid5 only)
720       number of active entries in the stripe cache
721
722   preread_bypass_threshold (currently raid5 only)
723       number of times a stripe requiring preread will be bypassed by
724       a stripe that does not require preread.  For fairness defaults
725       to 1.  Setting this to 0 disables bypass accounting and
726       requires preread stripes to wait until all full-width stripe-
727       writes are complete.  Valid values are 0 to stripe_cache_size.