Jak vytvořit RAID 1 v Ubuntu: Vysvětlení softwarového RAIDu s mdadm

.

1. Úvod

Proč vytvářet RAID 1 na Ubuntu?

Ubuntu je linuxová distribuce široce používaná od individuálních uživatelů až po podnikovou sféru. Díky své vysoké spolehlivosti a flexibilitě je často nasazována na servery. Vytvořením RAID 1 (zrcadlení) v prostředí Ubuntu můžete zajistit redundanci dat a minimalizovat riziko ztráty dat způsobené selháním disku.

RAID 1 funguje tak, že zapisuje identická data na dva nebo více disků v reálném čase. I když jeden disk selže, systém může nadále pracovat s zbytkovým diskem. Pro Ubuntu systémy, které zpracovávají kritické soubory nebo služby, je RAID 1 efektivní ochrannou strategií.

Rozdíly mezi softwarovým RAID a hardwarovým RAID

Existují dva hlavní přístupy k budování RAID. Jedním je hardwarový RAID, který využívá dedikovaný RAID řadič nebo funkce RAID na základní desce. Druhým je softwarový RAID, který se konfiguruje pomocí softwaru operačního systému (primárně mdadm na Linuxu).

Na Ubuntu je softwarový RAID nejčastější volbou díky své nákladové efektivitě a flexibilitě. Tento článek se zaměřuje na vytvoření RAID 1 na Ubuntu, pokrývá konfiguraci během instalace, provozní správu a obnovu po selhání.

Co se v tomto článku naučíte

Přečtením tohoto průvodce získáte následující znalosti a dovednosti:

• Základy RAID 1 a jeho fungování na Ubuntu
• Krok‑za‑krokem instrukce pro vytvoření RAID 1 pomocí softwarového RAID (mdadm)
• Obnovu RAID 1, kontrolu stavu a řešení problémů
• Rozdíly a upozornění mezi Ubuntu Server a Desktop
• Praktické FAQ včetně konfigurace GRUB a fstab

Po nastavení RAID nevyžaduje častý zásah, ale pochopení počáteční konfigurace je klíčové. Tento článek poskytuje jasná a praktická vysvětlení vhodná i pro začátečníky. Přečtěte si ho až do konce.

2. Základy RAID 1

Úrovně RAID a charakteristika RAID 1

RAID (Redundant Array of Independent Disks) je technologie, která spojuje více pevných disků za účelem zvýšení spolehlivosti a výkonu dat. RAID má několik úrovní, z nichž každá má jiné vlastnosti.

Mezi běžné úrovně RAID patří:

• RAID 0 : Zvyšuje výkon pomocí stripingu, ale neposkytuje žádnou redundanci
• RAID 1 : Poskytuje redundanci pomocí zrcadlení (téma tohoto článku)
• RAID 5 : Používá paritu na třech a více discích k zajištění redundance
• RAID 6 : Vylepšená verze RAID 5 s duální paritou pro vyšší odolnost vůči chybám
• RAID 10 (1+0) : Kombinace RAID 1 a RAID 0

Mezi nimi RAID 1 používá zrcadlení, tedy zápis identických dat na dva disky. Pokud jeden disk selže, data zůstávají přístupná z druhého, což poskytuje vynikající dostupnost.

Jak funguje zrcadlení (konceptuální příklad)

Mechanismus RAID 1 je velmi jednoduchý. Například máte Disk A a Disk B:

[Write Operation]
User saves File A → Data is written simultaneously to Disk A and Disk B

[Read Operation]
Data can be read from either disk, allowing performance optimization

Protože data jsou vždy duplikována, RAID 1 nabízí silnou ochranu proti fyzickým selháním disků.

Softwarový RAID vs. Hardwarový RAID

Existují dva hlavní způsoby, jak RAID vytvořit:

• Softwarový RAID (mdadm, atd.) – Toto je nejčastěji používaná metoda na Ubuntu. RAID je spravován na úrovni OS, což poskytuje flexibilitu a výhodu z hlediska nákladů. Nabízí nejvyšší míru kontroly a je široce využíván v obecných serverových prostředích.
• Hardwarový RAID (RAID karty nebo řešení založená na BIOSu) – RAID je zpracováván dedikovaným řadičem, čímž se snižuje zátěž CPU. OS rozpozná pole jako jeden disk. Nicméně obnova se stává obtížnou, pokud selže samotný řadič.

Co je Fake RAID (BIOS RAID)?

Některé základní desky poskytují funkci RAID na úrovni BIOSu, často označovanou jako „Fake RAID“.

Ačkoli to vypadá jako hardwarové RAID, ve skutečnosti je řízené ovladačem a strukturálně blíže softwarovému RAID. Zatímco Ubuntu nabízí omezenou podporu, softwarové RAID založené na mdadm je obecně snazší spravovat a obnovit, takže Fake RAID se obvykle nedoporučuje.

3. Vytvoření RAID 1 pomocí softwarového RAID (mdadm)

3.1 Příprava a požadavky

Pro vytvoření RAID 1 potřebujete alespoň dva fyzické disky (nebo nepoužité oddíly). Disky již použité jako systémové nejsou vhodné, proto připravte vyhrazené úložiště.

Nejprve identifikujte cílové disky:

lsblk

Nebo si prohlédněte podrobnější informace:

sudo fdisk -l

Předpokládejme, že disky jsou /dev/sdb a /dev/sdc.

Před pokračováním se ujistěte, že cílové disky neobsahují žádná důležitá data. Všechna data budou během vytváření RAIDu smazána.

3.2 Instalace mdadm

mdadm je součástí výchozích repozitářů Ubuntu a lze jej snadno nainstalovat:

sudo apt update
sudo apt install mdadm

Během instalace můžete být vyzváni k nastavení e‑mailových notifikací. Ty lze později upravit, takže výchozí nastavení je zpočátku v pořádku.

3.3 Vytvoření pole RAID 1

Jakmile jsou disky potvrzeny, vytvořte RAID 1 pole následujícím příkazem:

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

Vysvětlení příkazu:

• /dev/md0 : Název nového RAID zařízení
• --level=1 : Určuje úroveň RAID 1 (zrcadlení)
• --raid-devices=2 : Počet zařízení v poli
• /dev/sdb /dev/sdc : Skutečné použité disky

Po vytvoření zkontrolujte stav:

cat /proc/mdstat

Pokud uvidíte informace o synchronizaci spolu s /dev/md0, RAID 1 pole bylo úspěšně vytvořeno.

3.4 Trvalá konfigurace (mdadm.conf a fstab)

Aby bylo RAID pole rozpoznáno po restartu, je nutná trvalá konfigurace.

Nejprve uložte aktuální konfiguraci RAIDu:

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

Dále vytvořte souborový systém na RAID poli (např. ext4):

sudo mkfs.ext4 /dev/md0

Vytvořte přípojný bod a připojte jej:

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

Po ověření funkčnosti přidejte záznam do /etc/fstab pomocí UUID:

sudo blkid /dev/md0

Přidejte položku například takto:

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

Tím zajistíte, že RAID 1 pole bude automaticky připojeno po restartu systému.

4. Konfigurace RAID 1 během instalace Ubuntu

4.1 Použití instalátoru Ubuntu Server

Instalátor Ubuntu Server podporuje pokročilé konfigurace úložiště, jako jsou RAID a LVM.

Krok 1: Zavedení z instalačního média
Vytvořte bootovatelný USB z ISO Ubuntu Server a spusťte cílový počítač.

Krok 2: Dokončení základního nastavení
Nastavte jazyk, rozložení klávesnice a síť.

Krok 3: Pokračujte k nastavení úložiště
Zvolte Vlastní rozložení úložiště místo Průvodce.

Krok 4: Konfigurace RAID

1. Vyberte dva prázdné disky
2. Vytvořte oddíly (např. /boot, swap, /)
3. Zvolte „Vytvořit softwarové RAID“
4. Vyberte RAID 1 a přiřaďte zařízení
5. Přidělte souborové systémy a přípojné body

Krok 5: Instalace GRUB
Doporučuje se nainstalovat GRUB na oba disky, aby systém mohl nabootovat i při selhání jednoho disku.

4.2 Použití RAIDu s Ubuntu Desktop

Ubuntu Desktop neobsahuje konfiguraci RAID v instalátoru. Pro použití RAID 1 zvažte následující metody:

Metoda 1: Ruční vytvoření RAIDu v Live prostředí → Instalace Desktopu

1. Zavěste Live USB
2. Vytvořte RAID 1 pomocí mdadm
3. Nainstalujte Ubuntu Desktop na RAID zařízení (např. /dev/md0)
4. Upravit nastavení grub a fstab

Tato metoda vyžaduje více úsilí, ale nabízí vysokou flexibilitu pro GUI‑založené používání RAIDu.

Metoda 2: Instalace Serveru s RAIDem → Přidání GUI později

sudo apt update
sudo apt install ubuntu-desktop

This approach is stable and recommended when you want to add a GUI to a RAID-configured system.

Výběr mezi Desktop a Server

If RAID is central to your system, starting with Ubuntu Server is the smoothest approach.

5. Provoz a řešení problémů s RAID 1

5.1 Monitorování stavu RAID

Regular monitoring is essential for early failure detection:

cat /proc/mdstat

[UU] indicates normal operation, while [_U] indicates one disk is missing.

For more details:

sudo mdadm --detail /dev/md0

5.2 Řešení selhání disků a obnovy

RAID 1 allows continued operation even if one disk fails.

Krok 1: Identify the failed disk
Check for “Removed” or “Faulty” status.

Krok 2: Remove the failed disk

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

Krok 3: Prepare the new disk

sudo fdisk /dev/sdX

Krok 4: Add the disk and start rebuild

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

5.3 Instalace GRUB pro redundanci

Install GRUB on both disks to ensure boot redundancy:

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

6. Používání hardwarového RAID

6.1 Co je hardwarový RAID?

Hardware RAID uses a dedicated controller to manage RAID operations, offering high performance and reduced CPU load.

6.2 Výhody a nevýhody hardwarového RAID na Ubuntu

Výhody:

• Low CPU usage → Nízké využití CPU
• OS-independent configuration → Konfigurace nezávislá na OS
• Fast recovery and hot-swap support → Rychlá obnova a podpora hot-swap

Nevýhody:

• Recovery is difficult if the RAID card fails → Obnova je obtížná, pokud selže RAID karta
• Less flexibility → Méně flexibility
• Higher cost → Vyšší cena

6.3 Kontrola stavu hardwarového RAID

Hardware RAID arrays appear as single block devices. Status must be checked using vendor utilities.

7. Často kladené otázky (FAQ)

Q1. Is RAID 1 a replacement for backups?

Ne. RAID 1 protects against disk failure, not data loss from deletion or corruption.

Q2. What happens if one disk fails?

The system continues operating using the remaining disk.

Q3. Can RAID 1 be used on Ubuntu Desktop?

Yes, but setup must be done manually.

Q4. How do I check RAID status?

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

Q5. Do I need to reinstall GRUB after disk replacement?

Yes, GRUB should be installed on the replacement disk.

8. Závěr

RAID 1 je o redundanci

RAID 1 provides real-time data duplication, allowing systems to continue running after disk failures.

Možnosti RAID na Ubuntu

mdadm-based software RAID is the most practical choice for most Ubuntu users.

Údržba určuje spolehlivost

Regular monitoring, correct GRUB setup, and proper backups are essential for long-term stability.

With Ubuntu and mdadm, RAID 1 can be built simply using command-line tools. Use this guide to create a robust and reliable Linux environment.