RAID 1 unter Ubuntu: Vollständige Anleitung für Einrichtung, Verwaltung und Fehlerbehebung

1. Einleitung

Warum sollte man RAID 1 unter Ubuntu einrichten?

Ubuntu ist eine weit verbreitete Linux-Distribution, die sowohl von Privatpersonen als auch auf Unternehmensebene genutzt wird. Aufgrund seiner Zuverlässigkeit und Flexibilität wird Ubuntu häufig für Serverumgebungen eingesetzt. Durch die Einrichtung von RAID 1 (Mirroring) auf Ubuntu kann die Redundanz der Daten sichergestellt und das Risiko eines Datenverlusts durch Festplattenausfall minimiert werden.

RAID 1 bietet den Vorteil, dass identische Daten in Echtzeit auf mindestens zwei Festplatten geschrieben werden. Selbst wenn eine der Festplatten ausfällt, läuft das System weiterhin stabil. Daher ist RAID 1 eine effektive Schutzmaßnahme für Ubuntu-Umgebungen, in denen wichtige Dateien oder Dienste betrieben werden.

Unterschied zwischen Software-RAID und Hardware-RAID

Es gibt grundsätzlich zwei Methoden, RAID zu implementieren: Hardware-RAID mithilfe eines speziellen RAID-Controllers oder der RAID-Funktion des Mainboards sowie Software-RAID, das mit Tools wie mdadm direkt im Betriebssystem, meist unter Linux, konfiguriert wird.

Unter Ubuntu ist Software-RAID aufgrund von Kosten- und Flexibilitätsvorteilen die gängige Wahl. In diesem Artikel erklären wir umfassend, wie man RAID 1 unter Ubuntu einrichtet, von der Konfiguration bei der Installation bis hin zu Betrieb, Verwaltung und Fehlerbehebung.

Was Sie in diesem Artikel lernen

Mit dieser Anleitung erhalten Sie folgende Kenntnisse und Fähigkeiten:

• Grundlagen und Betrieb von RAID 1 unter Ubuntu
• Schritt-für-Schritt-Anleitung für RAID 1 mit Software-RAID (mdadm)
• Rekonstruktion, Statusüberprüfung und Fehlerbehebung bei RAID 1
• Unterschiede und Besonderheiten zwischen Ubuntu Server und Desktop
• Praxistipps, FAQ und Konfiguration von GRUB sowie fstab

Ist ein RAID einmal eingerichtet, ist der Wartungsaufwand relativ gering. Die richtige Erstkonfiguration ist jedoch sehr wichtig. Dieser Artikel erklärt alles Schritt für Schritt, praxisnah und auch für Einsteiger verständlich. Lesen Sie gerne bis zum Ende weiter.

2. Grundwissen zu RAID 1

RAID-Level und Besonderheiten von RAID 1

RAID (Redundant Array of Independent Disks) ist eine Technologie, bei der mehrere Festplatten kombiniert werden, um Datensicherheit und/oder Zugriffsgeschwindigkeit zu erhöhen. Es gibt verschiedene RAID-Levels, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.

Zu den gängigen RAID-Levels gehören:

• RAID 0: Striping für hohe Geschwindigkeit, keine Redundanz
• RAID 1: Spiegelung zur Sicherstellung von Redundanz (Thema dieses Artikels)
• RAID 5: Redundanz durch Parity, mind. 3 Laufwerke
• RAID 6: Erweiterung von RAID 5 mit doppelter Parity für mehr Ausfallsicherheit
• RAID 10 (1+0): Kombination aus RAID 1 und RAID 0

RAID 1 nutzt die Mirroring-Methode, bei der identische Daten auf zwei Festplatten geschrieben werden. Fällt eine Festplatte aus, können die Daten problemlos von der anderen gelesen werden – das sorgt für eine hohe Verfügbarkeit.

Funktionsweise des Mirrorings (Schaubild)

Das Prinzip von RAID 1 ist sehr einfach. Angenommen, Sie haben Festplatte A und Festplatte B:

[Schreiben]
Datei A wird vom Benutzer gespeichert → gleichzeitig auf Festplatte A und Festplatte B geschrieben

[Lesen]
Zugriffe erfolgen von einer beliebigen Festplatte, was die Performance optimieren kann

Der größte Vorteil von RAID 1 ist, dass Daten immer dupliziert werden und somit eine hohe Ausfallsicherheit gegen physische Defekte besteht.

Unterschied zwischen Software-RAID und Hardware-RAID

Für die RAID-Konfiguration gibt es hauptsächlich zwei Ansätze:

• Software-RAID (z. B. mdadm)
  Wird unter Ubuntu meist eingesetzt. Verwaltung auf OS-Ebene, hohe Flexibilität und niedrige Kosten. Sehr weit verbreitet für allgemeine Server-Setups.
• Hardware-RAID (RAID-Controller oder BIOS-Funktion)
  Verwendet spezialisierte Controller. Geringe CPU-Belastung, Betriebssystem erkennt das Array als ein Laufwerk, aber Wiederherstellung ist bei Ausfall des Controllers schwierig.

Was ist Fake-RAID (BIOS-RAID)?

Einige Mainboards bieten RAID-Funktionen auf BIOS-Ebene, das sogenannte „Fake-RAID“.

Fake-RAID sieht wie Hardware-RAID aus, wird aber auf Treiberebene gesteuert und ähnelt technisch eher Software-RAID. Ubuntu unterstützt einige Varianten, aber die Verwaltung mit mdadm ist meist einfacher und zuverlässiger, daher wird Fake-RAID in der Praxis eher nicht empfohlen.

3. RAID 1 mit Software-RAID (mdadm) einrichten

3.1 Vorbereitung und Anforderungen

Für RAID 1 benötigen Sie mindestens zwei physische Festplatten (oder ungenutzte Partitionen). Systemlaufwerke sind ausgenommen, also verwenden Sie separate Speichermedien.

Zuerst prüfen Sie die verfügbaren Festplatten:

lsblk

Alternativ:

sudo fdisk -l

Im Beispiel nehmen wir /dev/sdb und /dev/sdc als Ziel.

Wichtig: Überprüfen Sie unbedingt, dass auf den Zielplatten keine wichtigen Daten liegen! Beim Erstellen des RAID werden die Datenträger formatiert und sämtliche Daten gelöscht.

3.2 Installation von mdadm

mdadm ist im Standard-Repository von Ubuntu enthalten und kann wie folgt installiert werden:

sudo apt update
sudo apt install mdadm

Bei der Installation kann eine „Mail-Benachrichtigung“ konfiguriert werden – diese kann später angepasst werden. Vorerst reicht die Standardeinstellung.

3.3 Erstellen des RAID 1-Arrays

Nach der Festplattenprüfung können Sie mit folgendem Befehl das RAID 1-Array erstellen:

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

Erläuterung:

• /dev/md0: Name des neuen RAID-Geräts
• --level=1: RAID-Level 1 (Mirroring)
• --raid-devices=2: Anzahl der beteiligten Geräte
• /dev/sdb /dev/sdc: die tatsächlich verwendeten Festplatten

Den Status können Sie anschließend prüfen mit:

cat /proc/mdstat

Wenn dort /dev/md0 und Synchronisierungsinformationen angezeigt werden, war die RAID-1-Erstellung erfolgreich.

3.4 RAID-Konfiguration dauerhaft speichern (mdadm.conf und fstab)

Das erstellte RAID-Array wird nach einem Neustart nicht automatisch erkannt – Sie müssen es daher persistent konfigurieren.

Speichern Sie die aktuelle RAID-Konfiguration in mdadm.conf:

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

Anschließend erstellen Sie das Dateisystem (z. B. ext4):

sudo mkfs.ext4 /dev/md0

Erstellen Sie einen Mountpoint und mounten Sie das Array:

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

Für das automatische Mounten nach dem Neustart ergänzen Sie die UUID in /etc/fstab:

sudo blkid /dev/md0

Beispiel-Eintrag für /etc/fstab:

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

So wird das RAID 1 auch nach dem Reboot automatisch eingebunden.

4. RAID 1 während der Ubuntu-Installation einrichten

4.1 Einrichtung von RAID mit dem Ubuntu Server-Installer

Der Ubuntu Server-Installer unterstützt fortgeschrittene Speicher-Setups wie RAID und LVM. Im Folgenden wird beschrieben, wie Sie RAID 1 während der Installation einrichten.

Schritt 1: Vom Installationsmedium starten
Schreiben Sie das Ubuntu Server ISO auf einen USB-Stick und starten Sie den Zielrechner davon.

Schritt 2: Netzwerk- und Basiseinstellungen durchführen
Führen Sie die Sprache-, Tastatur- und Netzwerkeinstellungen sowie weitere grundlegende Konfigurationen aus.

Schritt 3: Speicher-Konfiguration aufrufen
Wählen Sie nicht den „Geführten Modus“ (Guided), sondern „Custom Storage Layout“ (benutzerdefiniertes Layout).

Schritt 4: RAID anlegen

1. Zwei leere Festplatten auswählen
2. Partitionen anlegen (z. B. /boot, swap, / usw.)
3. „Software RAID erstellen“ auswählen
4. RAID 1 auswählen, zugehörige Geräte bestimmen und das Array anlegen
5. Dateisystem auf das RAID-Array anwenden und Mountpoint definieren

Schritt 5: Installation des Bootloaders (GRUB)
Für RAID-Setups wird empfohlen, GRUB auf beiden Festplatten zu installieren. So bleibt das System auch bei Ausfall einer Festplatte bootfähig.

4.2 RAID 1 unter Ubuntu Desktop nutzen

Der Ubuntu Desktop-Installer unterstützt keine RAID-Konfiguration während der Installation. Um RAID 1 zu nutzen, gehen Sie wie folgt vor:

Methode 1: RAID manuell im Live-System einrichten → dann Desktop installieren

1. Von Live-USB starten
2. RAID 1 mit mdadm anlegen
3. Desktop-System auf das RAID-Gerät (z. B. /dev/md0) installieren
4. Einstellungen von grub und fstab anpassen

Diese Methode ist aufwendiger, bietet aber hohe Flexibilität und erlaubt die Nutzung von RAID 1 in der grafischen Desktop-Umgebung.

Methode 2: Zuerst Server-Installation mit RAID → dann GUI-Paket nachinstallieren
Installieren Sie zunächst die Server-Version mit RAID, fügen Sie anschließend das GUI-Metapaket ubuntu-desktop hinzu:

sudo apt update
sudo apt install ubuntu-desktop

Diese Methode ist stabil und besonders empfehlenswert, wenn Sie ein RAID-System mit grafischer Oberfläche benötigen.

Auswahlkriterien zwischen Desktop und Server

Wenn Sie RAID im Fokus haben, ist die Server-Version für einen reibungslosen Start besser geeignet. Möchten Sie die Desktop-Version nutzen, sind die genannten Methoden erforderlich.

5. Betrieb und Fehlerbehebung von RAID 1

5.1 Überwachung und Prüfung des RAID-Arrays

Die regelmäßige Überwachung von RAID 1 ist entscheidend, um Fehler frühzeitig zu erkennen. Der aktuelle Status kann mit folgendem Befehl überprüft werden:

cat /proc/mdstat

Hier werden Synchronisierungsstatus und etwaige Ausfälle angezeigt. Der Status [UU] steht für „alle Festplatten okay“, [_U] bedeutet, dass eine Platte fehlt.

Weitere Details liefert:

sudo mdadm --detail /dev/md0

Die Ausgabe zeigt den Zustand, UUID und Rebuild-Fortschritt. Auch E-Mail-Benachrichtigungen für Fehler können eingerichtet werden.

5.2 Vorgehen bei Festplattenausfall und Wiederherstellung

Der große Vorteil von RAID 1 ist, dass das System auch bei Ausfall einer Festplatte weiterläuft. Im Fehlerfall gehen Sie wie folgt vor:

Schritt 1: Defekte Festplatte mit mdadm --detail identifizieren. Sie ist als „Removed“ oder „Faulty“ gekennzeichnet.

Schritt 2: Defekte Festplatte aus dem RAID entfernen:

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

(/dev/sdX durch das betroffene Gerät ersetzen)

Schritt 3: Neue Festplatte einbauen und ggf. partitionieren:

sudo fdisk /dev/sdX

Für RAID empfiehlt sich der Typ fd (Linux RAID autodetect).

Schritt 4: Neue Festplatte zum Array hinzufügen und Re-Sync starten:

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

Den Fortschritt verfolgen Sie mit cat /proc/mdstat. Der Vorgang kann je nach Größe einige Zeit dauern.

5.3 Installation von GRUB auf beiden Festplatten

Für maximale Ausfallsicherheit sollte der Bootloader (GRUB) auf beiden Festplatten installiert werden. So bleibt das System bei Ausfall eines Datenträgers startfähig.

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

(/dev/sdX ist die neue Festplatte)

Durch Aktualisieren der GRUB-Konfiguration ist sichergestellt, dass beide Laufwerke bootfähig bleiben. Dies ist essenziell für die Redundanz von RAID-Systemen.

6. Nutzung von Hardware-RAID

6.1 Was ist Hardware-RAID?

Beim Hardware-RAID werden spezielle RAID-Controller-Karten verwendet, die das RAID unabhängig vom Betriebssystem verwalten. Der Controller übernimmt die Verwaltung und entlastet so die CPU, was für bessere Performance sorgt.

Das Betriebssystem sieht dabei meist nur ein logisches Laufwerk und keine einzelnen Festplatten – mdadm ist für Hardware-RAID also nicht zuständig.

6.2 Vorteile und Nachteile von Hardware-RAID unter Ubuntu

Vorteile:

• RAID-Verwaltung erfolgt komplett durch Hardware, geringe CPU-Belastung
• Konfiguration oft direkt im BIOS möglich, unabhängig vom Betriebssystem
• Schnelle Datenwiederherstellung, häufig Hot-Swap-Unterstützung

Nachteile:

• Bei Ausfall der RAID-Karte ist oft eine identische Karte mit gleichem Firmware-Stand zur Wiederherstellung nötig
• Abhängigkeit von der Hardware erschwert Migration und Fehlersuche
• Höhere Kosten (RAID-Karten können teuer sein)

6.3 Überprüfung und Verwaltung von Hardware-RAID unter Ubuntu

Ist ein RAID-Controller installiert, erkennt Ubuntu das Array als gewöhnliches Block-Device (z. B. /dev/sda). mdadm erkennt Hardware-RAID-Arrays nicht.

Zur Verwaltung und Statusabfrage werden herstellerspezifische Tools genutzt, z. B.:

Die jeweiligen Linux-Pakete (.deb) können von den Herstellerseiten geladen werden.

6.4 Unterschied zu Fake-RAID (BIOS-RAID) beachten

Einige Systeme bieten Fake-RAID (BIOS-RAID) an – das ist nur eine Emulation auf BIOS-Ebene. Die eigentliche Verwaltung erfolgt über Treiber im Betriebssystem und ähnelt technisch dem Software-RAID. Für Ubuntu werden spezielle Konfigurationen mit dmraid oder mdadm benötigt. Probleme bei Kompatibilität und Wiederherstellung sind häufig, daher wird Fake-RAID für Einsteiger nicht empfohlen.

6.5 Wann ist Hardware-RAID die richtige Wahl?

Hardware-RAID ist sinnvoll bei:

• Großen Storage-Systemen und Enterprise-Servern
• Hot-Swap, Battery-Backup, RAID-spezifischen Features
• Wenn CPU-Ressourcen nicht für Storage verwendet werden sollen
• Strenge Überwachung und Protokollierung benötigt werden

Für kleine Server oder Heimanwender ist Software-RAID mit mdadm oft kostengünstiger und flexibler.

7. Häufige Fragen (FAQ)

Q1. Ist RAID 1 ein Ersatz für Backups?

A1. Nein, RAID 1 ist kein Ersatz für Backups.

RAID 1 schützt nur vor Festplattenausfall, nicht aber vor Datenverlust durch Fehlbedienung, Malware oder Systemfehler – alle Änderungen wirken sich sofort auf beide Platten aus. Separate Backups sind unerlässlich!

Q2. Was passiert, wenn eine Festplatte im RAID 1 ausfällt?

A2. Das System läuft mit der intakten Festplatte weiter.

Dank der Spiegelung kann der Betrieb ohne Unterbrechung fortgeführt werden. Tauschen Sie die defekte Festplatte zeitnah aus und fügen Sie sie dem Array wieder hinzu.

Q3. Ist RAID 1 auch auf Ubuntu Desktop möglich?

A3. Ja, aber nicht über den Installer.

Die Desktop-Installation unterstützt kein RAID – nutzen Sie die oben beschriebenen Methoden (Live-Umgebung oder nachträgliche Installation der GUI).

Q4. Wie überprüfe ich regelmäßig den RAID-Status?

A4. Mit cat /proc/mdstat oder mdadm --detail /dev/md0.

Zur Überwachung empfiehlt sich zudem die Konfiguration von E-Mail-Benachrichtigungen in /etc/mdadm/mdadm.conf.

Q5. Nach dem Tausch einer Festplatte im RAID 1 – muss GRUB neu installiert werden?

A5. Ja, GRUB sollte auf der neuen Festplatte installiert werden.

Installieren Sie GRUB immer auf beiden Festplatten, um die Boot-Fähigkeit zu gewährleisten.

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

Q6. Was ist sicherer: mdadm (Software-RAID) oder Hardware-RAID?

A6. Für kleine Umgebungen ist mdadm oft einfacher und sicherer.

Hardware-RAID ist leistungsstark, aber im Fehlerfall manchmal schwer wiederherzustellen. mdadm ist flexibel und die Problembehebung einfacher.

Q7. Kann man das RAID-Array vorübergehend stoppen oder neu starten?

A7. Ja, das ist möglich, aber mit Vorsicht!

Stoppen:

sudo mdadm --stop /dev/md0

Wieder zusammenbauen:

sudo mdadm --assemble --scan

Stellen Sie sicher, dass mdadm.conf und initramfs korrekt konfiguriert sind, damit das Array beim Booten automatisch erkannt wird.

8. Fazit

RAID 1 dient der Redundanz

Der Hauptvorteil von RAID 1 ist, dass Daten in Echtzeit gespiegelt werden und der Betrieb auch bei Ausfall einer Festplatte weiterläuft. So können Sie Ausfälle ohne Service-Unterbrechung überbrücken. Beachten Sie aber, dass RAID kein Backup ersetzt – für versehentliches Löschen, Überschreiben oder Virenbefall sind zusätzliche Sicherungen Pflicht.

RAID-Optionen unter Ubuntu

Unter Ubuntu haben Sie je nach Situation mehrere Optionen:

Gerade mdadm ist für Ubuntu-Anwender die praktikabelste Lösung.

Betrieb und Wartung sichern die Zuverlässigkeit

Die RAID-Einrichtung ist nur der Start – regelmäßige Statusprüfungen, schnelle Fehlerbehebung, korrekte GRUB- und fstab-Konfiguration sind entscheidend für langfristige Stabilität:

• Regelmäßige Kontrolle mit cat /proc/mdstat und mdadm --detail
• Kennen der Wiederherstellungsprozedur
• GRUB-Installation auf mehreren Festplatten
• Zusätzliche Backups einrichten

Abschließende Worte

Auch wenn RAID zunächst komplex erscheint: Mit Ubuntu und mdadm ist die Einrichtung per Kommandozeile einfach und nachvollziehbar. Nutzen Sie diese Anleitung, um eine robuste, fehlertolerante Serverumgebung zu schaffen – selbst als RAID-Einsteiger!

Setzen Sie RAID 1 sinnvoll ein und genießen Sie eine sichere und stabile Linux-Umgebung.