MD RAID 扇区修复

Question

本文指出 RAID 控制器对不可恢复的读取错误很聪明，并尝试使用组件驱动器的冗余来重写此类扇区。如果扇区坏了，磁盘的固件会透明地重新分配扇区。

Linux MD RAID 做类似的事情吗？也许我的 Google-Fu 不好，但我找不到任何关于它的信息。

Answer 1

简短回答：在正常读取和清理期间，镜像和基于奇偶校验的 RAID 布局支持使用所谓的良好数据修复坏扇区。然而，传统的 RAID（基于硬件和软件）无法防止静默数据损坏，这需要以数据校验和的形式提供更强的保护（例如，由 BTRFS 和 ZFS 提供）。

长答案：问题和提供的答案混淆了有关磁盘、MDRAID 和校验和文件系统如何工作的不同概念。让我们一一解释一下；无论如何，请考虑确切的行为在某种程度上取决于固件和实现：

• 第一道防线是磁盘自身的内部 ECC：当某些位出现故障时，嵌入式 ECC 恢复就会启动，实时纠正受影响的错误。低 ECC 读取率通常不会导致自动扇区修复/重新分配；然而，如果 ECC 错误累积并扩大，磁盘的固件最终将在受影响的扇区变得不可读之前重新分配该扇区（这将被 SMART 属性计为“重新分配的偶数计数”）。有些企业磁盘会定期读取所有扇区，以便及时发现有问题的扇区（请参阅SAS/SATA表面扫描）。

• 如果该扇区很少被读取并且磁盘没有“看到”逐渐的扇区数据损坏，则读取可能会突然失败（“待处理扇区”SMART 属性）并且受影响的数据会丢失。磁盘将向操作系统报告 SATA READ ERROR（SATA 读取错误）并继续前进。如果使用 RAID 1/5/6 方案，系统有足够的冗余来重建丢失的数据、覆盖故障扇区，并根据磁盘固件强制扇区重新分配。传统上，硬件 RAID 卡和 MDRAID（Linux 软件 RAID）都以这种方式工作，依赖于 HDD 自身的重新映射功能。较新的 HW RAID 卡和 MDADM 版本进一步提供了内部重新映射列表，如果/当 HDD 无法重新映射受影响的扇区（即：因为没有可用的备用扇区）时，该列表就会启动；md您可以在手册页中阅读更多内容，尤其是“RECOVERY”部分。这显然意味着应该立即更换磁盘。为了避免太晚发现太多不可读扇区，所有 RAID 实现都支持“清理”或“巡检读取”操作，其中定期读取整个阵列以测试底层磁盘。

• 上述保护方案仅在向 RAID 卡和/或操作系统明确报告读/写错误时才起作用。在静默数据损坏的情况下（即：磁盘返回错误数据而不是明确的错误），这种方法是无用的。为了保护自己免受静默数据损坏（根据定义，任何 SMART 属性都不会报告这种损坏），您需要额外的校验和来验证返回数据的正确性。这种额外的保护可以是基于硬件的（即：SAS T10 扩展）、基于块设备软件的（即：dm-integrity）或完全集成的校验和文件系统（BTRFS 和 ZFS）。说到 ZFS 和 BTRFS，它们支持与其 RAID 对应项类似但不相同的“清理”操作（即：仅扫描实际分配的空间/数据）。

注意：理论上，与 RAID5 和 2 路 RAID1 相比，RAID6 或 3 路 RAID1 布局可以通过使用某种形式的“多数投票”来提供一些额外的防比特腐烂保护。然而，由于它会对性能造成巨大影响，所以我在常见实现中从未见过这种行为。请参阅此处了解更多详细信息。