RAID 1 على Ubuntu: دليل شامل لإنشاء وإدارة النسخ المتطابق على لينكس خطوة بخطوة

1. المقدمة

لماذا يتم إنشاء RAID 1 على Ubuntu؟

تُعد Ubuntu واحدة من توزيعات Linux الأكثر استخدامًا من قِبل الأفراد والشركات على حد سواء. وبفضل موثوقيتها ومرونتها العالية، فهي تُستخدم بشكل واسع لأغراض الخوادم. عند إنشاء RAID 1 (المُعكوسة) في بيئة Ubuntu، يمكنك ضمان تكرار البيانات وتقليل مخاطر فقدان البيانات الناتجة عن تعطل القرص.

RAID 1 يكتب نفس البيانات في الوقت الفعلي على قرصين أو أكثر، مما يتيح للنظام الاستمرار في العمل حتى إذا تعطل أحد الأقراص. لهذا السبب، يُعتبر تنفيذ RAID 1 وسيلة فعالة لحماية الملفات والخدمات الهامة في بيئة Ubuntu.

الفرق بين RAID البرمجي وRAID العتادي

هناك طريقتان رئيسيتان لبناء RAID: الأولى هي RAID العتادي باستخدام وحدات تحكم RAID مخصصة أو وظائف RAID الموجودة في اللوحة الأم، والثانية هي RAID البرمجي والذي يتم تكوينه باستخدام برامج النظام مثل mdadm في Linux.

في Ubuntu، يُفضل اختيار RAID البرمجي نظرًا للتكلفة والمرونة في التكوين. في هذا المقال، سنشرح بشكل شامل كيفية إنشاء RAID 1 في Ubuntu، بدءًا من الإعداد أثناء التثبيت، وصولًا إلى التشغيل والإدارة وكيفية التعامل مع المشكلات.

ماذا ستتعلم في هذا الدليل

من خلال قراءة هذا الدليل، ستحصل على المعرفة والمهارات التالية:

• أساسيات RAID 1 وكيفية إدارته في Ubuntu
• خطوات إنشاء RAID 1 باستخدام RAID البرمجي (mdadm)
• إعادة بناء RAID 1، التحقق من الحالة، والتعامل مع الأعطال
• الاختلافات والنقاط الهامة بين Ubuntu Server وDesktop
• أسئلة وأجوبة مفيدة ومعلومات عن إعدادات GRUB وfstab

عادةً لا يتطلب RAID الكثير من الجهد بعد إنشائه، لكن فهم الإعداد الأولي بالغ الأهمية. في هذا المقال، نشرح المعلومات بشكل سهل للمبتدئين وبطريقة عملية، لذا نرجو قراءة المقال حتى النهاية.

2. أساسيات RAID 1

أنواع مستويات RAID وخصائص RAID 1

RAID (مجموعة الأقراص المستقلة الزائدة) هو تقنية تجمع بين عدة أقراص لتحسين أمان البيانات وسرعة الوصول إليها. هناك عدة “مستويات” من RAID، ولكل منها خصائصه:

• RAID 0: يسرّع الأداء عبر التقسيم (striping) بدون تكرار البيانات
• RAID 1: يحقق التكرار عبر النسخ المتطابق (المعكوسة) – موضوع هذا المقال
• RAID 5: يوفر تكرارًا باستخدام بيانات التماثل (parity) مع ثلاثة أقراص أو أكثر
• RAID 6: نسخة محسنة من RAID 5 مع اثنين من بيانات التماثل لمزيد من الحماية
• RAID 10 (1+0): يجمع بين RAID 1 و RAID 0

من بين هذه المستويات، يستخدم RAID 1 تقنية النسخ المتطابق لكتابة نفس البيانات على قرصين، مما يعني أنه حتى إذا تعطل أحد الأقراص، يمكن استرجاع البيانات من الآخر، وبالتالي يوفر توافرًا عاليًا.

آلية النسخ المتطابق (توضيح بالرسم)

آلية RAID 1 بسيطة جدًا. على سبيل المثال، افترض وجود القرص A والقرص B:

[الكتابة]
عندما يحفظ المستخدم الملف A ← تتم الكتابة في نفس الوقت على القرص A والقرص B

[القراءة]
تتم القراءة من أي قرص مما يُحسن الأداء

وبهذه الطريقة، يتم دائمًا تكرار البيانات مما يوفر مقاومة عالية للأعطال المادية وهي أكبر مزايا RAID 1.

الفرق بين RAID البرمجي وRAID العتادي

طرق بناء RAID تنقسم إلى نوعين رئيسيين:

• RAID البرمجي (مثل mdadm)
  وهي الطريقة الأكثر شيوعًا في Ubuntu. يتم التحكم في RAID على مستوى النظام مما يوفر مرونة وتكلفة أقل، وهي شائعة في بناء الخوادم العامة.
• RAID العتادي (بطاقات RAID أو وظائف BIOS)
  يتم إنشاء RAID باستخدام وحدات تحكم مخصصة. يقلل من عبء العمل على وحدة المعالجة المركزية ويتم التعرف عليه كقرص واحد فقط في النظام، لكن في حالة تعطل وحدة التحكم، قد يصعب استرجاع البيانات.

ما هو “RAID الوهمي (Fake RAID)”؟

بعض اللوحات الأم تقدم ميزات RAID على مستوى BIOS ويُسمى هذا أحيانًا “RAID وهمي”.
يبدو وكأنه RAID عتادي، لكن يتم التحكم فيه فعليًا عبر برامج التشغيل مما يجعله مشابهًا لـ RAID البرمجي. يدعم Ubuntu هذا جزئيًا، ولكن إدارة واستعادة RAID عبر mdadm أسهل وأكثر موثوقية، لذلك لا يُوصى غالبًا باستخدام Fake RAID.

3. بناء RAID 1 البرمجي باستخدام mdadm

3.1 التحضير والتأكد من المتطلبات

لبناء RAID 1، ستحتاج على الأقل إلى قرصين فعليين (أو أقسام غير مستخدمة). الأقراص المستخدمة بالفعل كنظام تشغيل مستبعدة، لذا يجب تحضير وحدات تخزين مخصصة.

أولاً، تحقق من الأقراص المستهدفة:

lsblk

أو لمزيد من التفاصيل:

sudo fdisk -l

نفترض أن الأقراص المستهدفة هما /dev/sdb و /dev/sdc.

※ تأكد من عدم وجود بيانات هامة على الأقراص المستهدفة حيث سيتم حذف جميع البيانات أثناء إنشاء RAID.

3.2 تثبيت mdadm

mdadm متوفر في مستودع Ubuntu الرسمي ويمكن تثبيته بالأوامر التالية:

sudo apt update
sudo apt install mdadm

قد يُطلب منك إعداد إشعارات البريد الإلكتروني أثناء التثبيت، لكن يمكنك تغييرها لاحقًا أو الإبقاء على الإعداد الافتراضي.

3.3 خطوات إنشاء مصفوفة RAID 1

بعد التأكد من الأقراص المستهدفة، استخدم الأمر التالي لإنشاء RAID 1:

sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc

شرح الأوامر:

• /dev/md0: اسم جهاز RAID الجديد
• --level=1: يحدد مستوى RAID 1 (النسخ المتطابق)
• --raid-devices=2: عدد الأجهزة المستخدمة
• /dev/sdb /dev/sdc: الأقراص الفعلية المستخدمة

بعد الإنشاء، يمكنك التأكد من الحالة بالأمر التالي:

cat /proc/mdstat

إذا ظهر /dev/md0 مع معلومات التزامن، فإن إنشاء RAID 1 تم بنجاح.

3.4 إعداد استمرارية التكوين (mdadm.conf وfstab)

بعد الإنشاء، يجب إعداد النظام ليتعرف على مصفوفة RAID تلقائيًا بعد إعادة التشغيل.

أولاً، احفظ تكوين RAID الحالي في mdadm.conf:

sudo mdadm --detail --scan | sudo tee -a /etc/mdadm/mdadm.conf

ثم أنشئ نظام الملفات (مثلاً ext4):

sudo mkfs.ext4 /dev/md0

أنشئ نقطة تحميل وجرّب تحميل RAID:

sudo mkdir -p /mnt/raid1
sudo mount /dev/md0 /mnt/raid1

بعد التأكد من التشغيل، أضف UUID إلى /etc/fstab للتشغيل التلقائي:

sudo blkid /dev/md0

ثم أضف السطر التالي (استبدل UUID بالقيمة الفعلية):

UUID=xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx /mnt/raid1 ext4 defaults 0 0

الآن سيتم تحميل RAID 1 تلقائيًا بعد إعادة التشغيل.

4. كيفية تكوين RAID 1 أثناء تثبيت Ubuntu

4.1 خطوات إعداد RAID باستخدام مُثبّت Ubuntu Server

يدعم مُثبّت Ubuntu Server إعدادات التخزين المتقدمة مثل RAID وLVM. فيما يلي خطوات تكوين RAID 1:

الخطوة 1: التمهيد من وسائط التثبيت

اكتب صورة Ubuntu Server على USB أو قرص، ثم قم بتشغيل الجهاز المستهدف.

الخطوة 2: إكمال إعدادات الشبكة والإعدادات الأساسية

اتبع التعليمات لإعداد اللغة ولوحة المفاتيح والشبكة وما إلى ذلك.

الخطوة 3: الانتقال إلى إعداد التخزين

اختر Custom Storage Layout (التخطيط المخصص) بدلاً من “Guided”.

الخطوة 4: إعداد RAID

1. اختر قرصين فارغين
2. أنشئ الأقسام (مثلاً /boot وswap و/)
3. اختر “Create Software RAID” (إنشاء RAID برمجي)
4. حدد RAID 1 واختر الأقراص المستهدفة لتكوين المصفوفة
5. قم بتعيين نظام الملفات ونقطة التحميل للمصفوفة

الخطوة 5: تثبيت محمل الإقلاع (GRUB)

يُنصح بتثبيت GRUB على كلا القرصين في تكوين RAID. سيسمح ذلك بإقلاع النظام في حال تعطل أحد الأقراص.

4.2 استخدام RAID على Ubuntu Desktop

لا يدعم Ubuntu Desktop إعداد RAID أثناء التثبيت بشكل افتراضي. إذا كنت ترغب في استخدام RAID 1، استخدم أحد الطريقتين:

الطريقة 1: بناء RAID يدويًا من بيئة Live ثم تثبيت Desktop

1. قم بالتمهيد من Live USB
2. استخدم mdadm لبناء RAID 1
3. ثبت نظام Desktop على جهاز RAID (مثلاً /dev/md0)
4. اضبط إعدادات grub وfstab حسب الحاجة

هذه الطريقة مرنة، لكنها تحتاج لخطوات إضافية وتناسب من يريد بيئة رسومية (GUI) مع RAID.

الطريقة 2: تثبيت Ubuntu Server مع RAID ثم إضافة واجهة رسومية لاحقًا

ثبت أولاً إصدار الخادم مع RAID، ثم أضف الحزمة الرسومية:

sudo apt update
sudo apt install ubuntu-desktop

هذه الطريقة أكثر استقرارًا، وتُعد الأفضل لمن يرغب في واجهة رسومية بعد إنشاء RAID.

معايير اختيار Desktop أو Server

إذا كنت تخطط لاستخدام RAID بشكل أساسي، يفضل اختيار إصدار الخادم من البداية. إذا كنت تحتاج إلى سطح مكتب، فاستخدم الطريقة اليدوية أو أضف واجهة رسومية بعد تثبيت الخادم.

5. إدارة RAID 1 والتعامل مع الأعطال

5.1 مراقبة حالة مصفوفة RAID

مراقبة حالة RAID 1 يوميًا مهمة للكشف المبكر عن الأعطال. استخدم الأوامر التالية للتحقق من حالة المصفوفة:

cat /proc/mdstat

يعرض هذا الأمر حالة التزامن والأقراص العاملة. إذا رأيت [UU] فكل الأقراص تعمل؛ إذا كان هناك [_U] فهذا يعني تعطل أحد الأقراص.

لمزيد من التفاصيل، استخدم:

sudo mdadm --detail /dev/md0

يعرض هذا تفاصيل كل قرص، UUID، وحالة إعادة البناء. يفضل أيضًا تفعيل إشعارات البريد الإلكتروني للأعطال.

5.2 التعامل مع أعطال الأقراص وإعادة البناء

الميزة الأهم في RAID 1 هي استمرار العمل حتى مع تعطل أحد الأقراص. إذا حدث عطل، اتبع الخطوات التالية:

1. تحديد القرص المعطل
ابحث عن “Removed” أو “Faulty” في ناتج mdadm --detail.

2. إزالة القرص المعطل من المصفوفة

sudo mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdX

(استبدل /dev/sdX بالقرص الفعلي)

3. إعداد القرص الجديد

sudo fdisk /dev/sdX

اختر نوع القسم “fd” (Linux RAID).

4. إضافة القرص الجديد وإعادة تزامن المصفوفة

sudo mdadm /dev/md0 --add /dev/sdX

راقب تقدم إعادة البناء عبر cat /proc/mdstat. قد يستغرق الأمر دقائق إلى ساعات.

5.3 تثبيت GRUB وضمان التكرار

في RAID 1، يجب تثبيت محمل الإقلاع (GRUB) على كلا القرصين لضمان إقلاع النظام إذا تعطل أحدهما.

sudo grub-install /dev/sdX
sudo update-grub

(استبدل /dev/sdX بالقرص الجديد)

بهذا، يمكن إقلاع النظام عبر تغيير ترتيب الإقلاع في BIOS إذا تعطل أحد الأقراص. تثبيت GRUB على كلا القرصين أمر ضروري للاستفادة القصوى من تكرار RAID.

6. عند استخدام RAID العتادي (Hardware RAID)

6.1 ما هو RAID العتادي؟

RAID العتادي يعتمد على وحدات تحكم RAID مخصصة (بطاقات RAID)، حيث تتم معالجة RAID على العتاد وليس على النظام أو المعالج، مما يمنح أداءً أعلى ويقلل الحمل على وحدة المعالجة المركزية.

يتم التعرف على المصفوفة كقرص واحد في النظام ولا يحتاج المستخدم لتكوين mdadm عادةً.

6.2 مزايا وعيوب RAID العتادي في Ubuntu

المزايا:

• يقلل من عبء وحدة المعالجة المركزية
• يمكن إعداد RAID على مستوى BIOS بدون الاعتماد على النظام
• استعادة البيانات أسرع، وهناك دعم للتبديل السريع للأقراص

العيوب:

• إذا تعطلت بطاقة RAID، قد يصعب استعادة البيانات إلا باستخدام نفس الطراز/الإصدار
• تعتمد على بطاقة RAID، مما يصعب عمليات النقل أو التشخيص
• التكلفة مرتفعة (من مئات إلى آلاف الدولارات)

6.3 كيفية التحقق من RAID العتادي في Ubuntu

عند تثبيت Ubuntu على جهاز به بطاقة RAID، يظهر جهاز RAID كقرص عادي (مثل /dev/sda) ولا يتعرف عليه mdadm. راقب حالة المصفوفة باستخدام أدوات الشركة المصنعة.

حمّل حزم Linux الرسمية (.deb) من موقع الشركة المصنعة عند الحاجة.

6.4 الانتباه إلى الفرق بين RAID العتادي وFake RAID

أحيانًا يظهر RAID العتادي لكنه RAID وهمي (Fake RAID) يُدار من BIOS ويحتاج تعريفات خاصة ويشبه البرمجي أكثر من العتادي. قد تحتاج لاستخدام “dmraid” أو إعدادات خاصة في mdadm. يكثر فيه المشاكل للمبتدئين، لذا يُفضل تجنبه.

6.5 متى يُفضل استخدام RAID العتادي؟

• عند إدارة مساحات تخزين ضخمة في خوادم متوسطة أو كبيرة
• عند الحاجة لميزات خاصة مثل Hot Swap أو التخزين المؤقت المزود ببطارية
• عند الحاجة لتخصيص موارد المعالج لمهام أخرى غير التخزين
• عند الرغبة في مراقبة الأعطال بدقة واحترافية أكبر

أما بالنسبة للاستخدامات الصغيرة أو المنزلية، RAID البرمجي باستخدام mdadm أكثر مرونة وأفضل من حيث التكلفة.

7. الأسئلة الشائعة (FAQ)

Q1. هل RAID 1 يغني عن النسخ الاحتياطي؟

A1. لا، RAID 1 ليس بديلاً عن النسخ الاحتياطي.

RAID 1 يوفر تكرار البيانات فقط ضد تعطل الأقراص. إذا تم حذف الملفات عن طريق الخطأ أو حدثت إصابة بالبرمجيات الخبيثة أو عطل في النظام، ستتأثر كل الأقراص بنفس الطريقة. لذلك، النسخ الاحتياطي منفصل ضروري دائمًا.

Q2. ماذا يحدث إذا تعطل أحد الأقراص في RAID 1؟

A2. النظام سيواصل العمل بشكل طبيعي باستخدام القرص السليم.

RAID 1 يعتمد على النسخ المتطابق، لذلك يمكن للنظام الاستمرار في العمل حتى مع تعطل أحد الأقراص. بعد تحديد العطل، يمكن استبدال القرص التالف وإعادة تزامنه مع المصفوفة.

Q3. هل يمكن استخدام RAID 1 على Ubuntu Desktop؟

A3. نعم، يمكن ذلك، لكن لا يمكن تكوينه من المثبت بشكل مباشر.

يجب إنشاء RAID يدويًا من Live USB أو تثبيت إصدار الخادم أولاً ثم إضافة الواجهة الرسومية. الطريقة الثانية أكثر أمانًا للمبتدئين.

Q4. كيف أتحقق بانتظام من حالة RAID؟

A4. استخدم cat /proc/mdstat أو mdadm --detail /dev/md0.

cat /proc/mdstat
sudo mdadm --detail /dev/md0

يمكنك أيضًا تفعيل تنبيهات البريد الإلكتروني في /etc/mdadm/mdadm.conf.

Q5. عند تبديل قرص في RAID 1، هل يجب إعادة تثبيت GRUB؟

A5. نعم، يجب تثبيت GRUB على القرص الجديد أيضًا.

sudo grub-install /dev/sdX
sudo update-grub

(استبدل /dev/sdX بالقرص الجديد)

Q6. أيهما أكثر أمانًا: mdadm أم RAID العتادي؟

A6. يعتمد على الاستخدام، لكن mdadm أسهل وأكثر أمانًا للخوادم الصغيرة أو الاستخدام الشخصي.

RAID العتادي قوي، لكن في حال تعطل البطاقة قد يصعب الاستعادة، بينما mdadm مُدعم بمصادر ومجتمع كبير يجعل التعامل مع المشاكل أسهل.

Q7. هل يمكن إيقاف أو إعادة تشغيل مصفوفة RAID؟

A7. نعم، يمكن إيقاف أو إعادة تشغيل المصفوفة، مع مراعاة الحذر.

لإيقافها:

sudo mdadm --stop /dev/md0

لإعادة التجميع:

sudo mdadm --assemble --scan

تأكد من إعداد mdadm.conf وinitramfs للتجميع التلقائي عند الإقلاع.

8. الخلاصة

الهدف الرئيسي من RAID 1 هو “ضمان التكرار”

الميزة الأساسية لـ RAID 1 هي تكرار البيانات في الوقت الحقيقي، مما يسمح باستمرار العمل حتى مع تعطل أحد الأقراص. يحميك ذلك من توقف الخدمة غير المتوقع. ومع ذلك، RAID ليس بديلاً للنسخ الاحتياطي؛ للحماية من الحذف أو الإصابة بالفيروسات، يجب أخذ نسخ احتياطية منفصلة.

خيارات RAID على Ubuntu

بشكل عام، mdadm هو الخيار الأكثر عملية ومرونة لمستخدمي Ubuntu.

الصيانة الدورية هي مفتاح الاعتمادية

بناء RAID هو مجرد البداية. المراقبة الدورية والتعامل السريع مع الأعطال، بالإضافة إلى إعداد GRUB وfstab بشكل صحيح، كلها أمور أساسية لاستقرار النظام على المدى الطويل. النقاط التالية مهمة للصيانة:

• الفحص الدوري بـ cat /proc/mdstat وmdadm --detail
• معرفة إجراءات إعادة بناء المصفوفة
• تثبيت GRUB على كلا القرصين
• الاعتماد على النسخ الاحتياطي المنتظم

أخيرًا

حتى لو بدا RAID صعبًا، يمكنك بناء نظام قوي وآمن بسهولة عبر mdadm وUbuntu باستخدام الأوامر فقط. إذا اتبعت هذا الدليل، حتى المبتدئين يمكنهم بناء بيئة نظام قوية ومقاومة للمشكلات.

نتمنى لك تجربة موثوقة وآمنة مع Linux باستخدام RAID 1 في إدارة الخوادم أو تصميم الأنظمة المستقبلية.