Come creare RAID 1 su Ubuntu: RAID software con mdadm spiegato

1. Introduzione

Perché Costruire RAID 1 su Ubuntu?

Ubuntu è una distribuzione Linux ampiamente utilizzata da utenti individuali ad ambienti aziendali. Grazie alla sua alta affidabilità e flessibilità, è comunemente adottata per l’uso server. Costruendo RAID 1 (mirroring) in un ambiente Ubuntu, è possibile garantire la ridondanza dei dati e minimizzare il rischio di perdita di dati causata da guasti ai dischi.

RAID 1 funziona scrivendo dati identici su due o più dischi in tempo reale. Anche se un disco si guasta, il sistema può continuare a operare utilizzando il disco rimanente. Per i sistemi Ubuntu che gestiscono file o servizi critici, RAID 1 è una strategia di protezione efficace.

Differenze Tra RAID Software e RAID Hardware

Esistono due approcci principali per costruire un RAID. Uno è il RAID hardware, che utilizza un controller RAID dedicato o funzionalità RAID della scheda madre. L’altro è il RAID software, che viene configurato utilizzando il software del sistema operativo (principalmente mdadm su Linux).

Su Ubuntu, il RAID software è la scelta più comune grazie alla sua efficienza in termini di costi e flessibilità. Questo articolo si concentra sulla costruzione di RAID 1 su Ubuntu, coprendo la configurazione durante l’installazione, la gestione operativa e il recupero da guasti.

Cosa Imparerai in Questo Articolo

Leggendo questa guida, acquisirai le seguenti conoscenze e abilità:

• Fondamenti di RAID 1 e come opera su Ubuntu
• Istruzioni passo-passo per costruire RAID 1 utilizzando RAID software (mdadm)
• Ricostruzione di RAID 1, controlli di stato e risoluzione dei problemi
• Differenze e precauzioni tra Ubuntu Server e Desktop
• Conoscenze pratiche FAQ, inclusa la configurazione di GRUB e fstab

Una volta configurato, RAID non richiede interventi frequenti, ma comprendere la configurazione iniziale è critico. Questo articolo fornisce spiegazioni chiare e pratiche adatte anche per principianti. Si prega di leggere fino alla fine.

2. Fondamenti di RAID 1

Livelli RAID e Caratteristiche di RAID 1

RAID (Redundant Array of Independent Disks) è una tecnologia che combina più dischi rigidi per migliorare l’affidabilità e le prestazioni dei dati. RAID ha più livelli, ciascuno con caratteristiche diverse.

I livelli RAID comuni includono:

• RAID 0 : Migliora le prestazioni attraverso lo striping, ma non offre ridondanza
• RAID 1 : Fornisce ridondanza attraverso il mirroring (l’argomento di questo articolo)
• RAID 5 : Utilizza parità su tre o più dischi per fornire ridondanza
• RAID 6 : Una versione migliorata di RAID 5 con parità doppia per una maggiore tolleranza ai guasti
• RAID 10 (1+0) : Una combinazione di RAID 1 e RAID 0

Tra questi, RAID 1 utilizza un approccio di mirroring che scrive dati identici su due dischi. Se un disco si guasta, i dati rimangono accessibili dall’altro, fornendo un’eccellente disponibilità.

Come Funziona il Mirroring (Esempio Concettuale)

Il meccanismo di RAID 1 è molto semplice. Ad esempio, supponi di avere Disco A e Disco 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

Poiché i dati sono sempre duplicati, RAID 1 offre una forte protezione contro i guasti fisici ai dischi.

RAID Software vs RAID Hardware

Esistono due metodi principali per costruire un RAID:

• RAID Software (mdadm, ecc.) Questo è il metodo più comunemente utilizzato su Ubuntu. RAID è gestito a livello di SO, offrendo flessibilità e vantaggi in termini di costi. Fornisce il massimo livello di controllo ed è ampiamente utilizzato in ambienti server generali.
• RAID Hardware (schede RAID o soluzioni basate su BIOS) RAID è gestito da un controller dedicato, riducendo il carico sulla CPU. Il SO riconosce l’array come un singolo disco. Tuttavia, il recupero diventa difficile se il controller stesso si guasta .

Cos’è Fake RAID (RAID BIOS)?

Alcune schede madri forniscono funzionalità RAID a livello di BIOS, spesso indicate come “Fake RAID”.

Sebbene sembri un RAID hardware, in realtà è controllato dal driver e strutturalmente più vicino a un RAID software. Mentre Ubuntu offre un supporto limitato, il RAID software basato su mdadm è generalmente più facile da gestire e recuperare, quindi il Fake RAID di solito non è consigliato.

3. Creare RAID 1 con RAID software (mdadm)

3.1 Preparazione e requisiti

Per creare un RAID 1, servono almeno due dischi fisici (o partizioni inutilizzate). I dischi già usati come dischi di sistema non sono adatti, quindi prepara storage dedicato.

Prima, identifica i dischi target:

lsblk

Oppure controlla informazioni più dettagliate:

sudo fdisk -l

Supponi che i dischi siano /dev/sdb e /dev/sdc.

Prima di procedere, assicurati che i dischi target non contengano dati importanti. Tutti i dati saranno cancellati durante la creazione del RAID.

3.2 Installazione di mdadm

mdadm è incluso nei repository predefiniti di Ubuntu e può essere installato facilmente:

sudo apt update
sudo apt install mdadm

Potrebbe essere richiesto di configurare le impostazioni di notifica email durante l’installazione. Queste possono essere modificate in seguito, quindi le impostazioni predefinite vanno bene inizialmente.

3.3 Creazione di un array RAID 1

Una volta confermati i dischi, crea l’array RAID 1 con il comando seguente:

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

Spiegazione del comando:

• /dev/md0 : Nome del nuovo dispositivo RAID
• --level=1 : Specifica il livello RAID 1 (mirroring)
• --raid-devices=2 : Numero di dispositivi nell’array
• /dev/sdb /dev/sdc : I dischi effettivi da utilizzare

Dopo la creazione, verifica lo stato:

cat /proc/mdstat

Se vedi informazioni di sincronizzazione insieme a /dev/md0, l’array RAID 1 è stato creato con successo.

3.4 Configurazione persistente (mdadm.conf e fstab)

Per garantire che l’array RAID sia riconosciuto dopo il riavvio, è necessaria una configurazione persistente.

Prima, salva la configurazione RAID corrente:

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

Successivamente, crea un filesystem sull’array RAID (esempio: ext4):

sudo mkfs.ext4 /dev/md0

Crea un punto di mount e montalo:

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

Dopo aver verificato il funzionamento, aggiungilo a /etc/fstab usando l’UUID:

sudo blkid /dev/md0

Aggiungi una voce come la seguente:

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

Ciò garantisce che l’array RAID 1 sia montato automaticamente dopo il riavvio.

4. Configurare RAID 1 durante l’installazione di Ubuntu

4.1 Utilizzare l’installer di Ubuntu Server

L’installer di Ubuntu Server supporta configurazioni di storage avanzate come RAID e LVM.

Passo 1: Avvia dal supporto di installazione
Crea una USB avviabile dall’ISO di Ubuntu Server e avvia la macchina target.

Passo 2: Completa la configurazione di base
Configura lingua, tastiera e rete.

Passo 3: Procedi alla configurazione dello storage
Seleziona Layout di storage personalizzato invece di Guidato.

Passo 4: Configura RAID

1. Seleziona due dischi vuoti
2. Crea partizioni (es. /boot, swap, /)
3. Seleziona “Crea RAID software”
4. Scegli RAID 1 e assegna i dispositivi
5. Assegna filesystem e punti di mount

Passo 5: Installa GRUB
È consigliato installare GRUB su entrambi i dischi così il sistema può avviarsi anche se un disco fallisce.

4.2 Utilizzare RAID con Ubuntu Desktop

Ubuntu Desktop non include la configurazione RAID nel suo installer. Per usare RAID 1, considera i seguenti metodi:

Metodo 1: Creare manualmente il RAID in ambiente Live → Installare Desktop

1. Avvia da USB Live
2. Crea RAID 1 usando mdadm
3. Installa Ubuntu Desktop sul dispositivo RAID (es. /dev/md0)
4. Regola le impostazioni di grub e fstab

Questo metodo richiede più sforzo ma offre alta flessibilità per l’uso del RAID basato su GUI.

Metodo 2: Installa Server con RAID → Aggiungi GUI in seguito

sudo apt update
sudo apt install ubuntu-desktop

.Questo approccio è stabile e consigliato quando si desidera aggiungere un’interfaccia grafica a un sistema configurato con RAID.

Scegliere tra Desktop e Server

Se RAID è centrale per il tuo sistema, iniziare con Ubuntu Server è l’approccio più fluido.

5. Operazione e Risoluzione dei Problemi di RAID 1

5.1 Monitorare lo Stato di RAID

Il monitoraggio regolare è essenziale per la rilezione precoce dei guasti:

cat /proc/mdstat

[UU] indica un funzionamento normale, mentre [_U] indica che un disco è mancante.

Per maggiori dettagli:

sudo mdadm --detail /dev/md0

5.2 Gestire i Guasti dei Dischi e la Ricostruzione

RAID 1 consente il funzionamento continuo anche se un disco fallisce.

Passo 1: Identificare il disco guasto
Verificare lo stato “Rimosso” o “Difettoso”.

Passo 2: Rimuovere il disco guasto

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

Passo 3: Preparare il nuovo disco

sudo fdisk /dev/sdX

Passo 4: Aggiungere il disco e avviare la ricostruzione

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

5.3 Installare GRUB per la Ridondanza

Installa GRUB su entrambi i dischi per garantire la ridondanza di avvio:

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

6. Utilizzare RAID Hardware

6.1 Cos’è il RAID Hardware?

Il RAID hardware utilizza un controller dedicato per gestire le operazioni RAID, offrendo alte prestazioni e un carico CPU ridotto.

6.2 Pro e Contro del RAID Hardware su Ubuntu

Vantaggi:

• Basso utilizzo della CPU
• Configurazione indipendente dal sistema operativo
• Recupero rapido e supporto hot-swap

Svantaggi:

• Il recupero è difficile se la scheda RAID fallisce
• Meno flessibilità
• Costo più elevato

6.3 Verificare lo Stato del RAID Hardware

Gli array RAID hardware appaiono come dispositivi a blocco singolo. Lo stato deve essere verificato usando le utility del produttore.

7. Domande Frequenti (FAQ)

Q1. Il RAID 1 è un sostituto dei backup?

No. RAID 1 protegge contro il guasto del disco, non contro la perdita di dati dovuta a cancellazione o corruzione.

Q2. Cosa succede se un disco fallisce?

Il sistema continua a funzionare utilizzando il disco rimanente.

Q3. Il RAID 1 può essere usato su Ubuntu Desktop?

Sì, ma la configurazione deve essere eseguita manualmente.

Q4. Come verifico lo stato del RAID?

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

Q5. È necessario reinstallare GRUB dopo la sostituzione del disco?

Sì, GRUB dovrebbe essere installato sul disco di sostituzione.

8. Conclusione

RAID 1 riguarda la Ridondanza

RAID 1 fornisce duplicazione dei dati in tempo reale, consentendo ai sistemi di continuare a funzionare dopo guasti del disco.

Opzioni RAID su Ubuntu

Il RAID software basato su mdadm è la scelta più pratica per la maggior parte degli utenti Ubuntu.

La Manutenzione Determina l’Affidabilità

Il monitoraggio regolare, una corretta configurazione di GRUB e backup adeguati sono essenziali per la stabilità a lungo termine.

Con Ubuntu e mdadm, RAID 1 può essere creato facilmente usando strumenti da riga di comando. Usa questa guida per creare un ambiente Linux robusto e affidabile.