Configurazione Facile di RAID 1 su Ubuntu: Guida per Principianti alla Protezione dei Dati

1. Introduzione

Perché Costruire RAID 1 su Ubuntu?

Ubuntu è una distribuzione Linux ampiamente utilizzata, dai livelli personali a quelli aziendali. La sua alta affidabilità e flessibilità la rendono una scelta popolare per le applicazioni server. Costruendo RAID 1 (mirroring) in un ambiente Ubuntu, è possibile garantire la ridondanza dei dati e minimizzare il rischio di perdita di dati a causa di guasti al disco.

RAID 1 offre il vantaggio di scrivere gli stessi dati su due o più dischi in tempo reale, consentendo all’intero sistema di continuare a funzionare anche se un disco si guasta. Pertanto, l’implementazione di RAID 1 è una misura di protezione efficace per gli ambienti Ubuntu che gestiscono file e servizi importanti.

Differenze Tra Software RAID e Hardware RAID

Esistono due metodi principali per costruire RAID. Uno è l’hardware RAID, che viene costruito utilizzando un controller RAID dedicato o la funzionalità RAID della scheda madre. L’altro è lo software RAID, che viene configurato utilizzando software sul sistema operativo (principalmente mdadm su Linux).

In Ubuntu, lo software RAID è la scelta principale grazie alla sua convenienza in termini di costi e flessibilità di configurazione. Questo articolo si concentrerà su come costruire RAID 1 in Ubuntu, coprendo la configurazione durante l’installazione, i punti operativi e di gestione, e come gestire i guasti in modo completo.

Cosa Imparerai in Questo Articolo

Leggendo questa guida, acquisirai le seguenti conoscenze e abilità:

• Fondamenti di RAID 1 e il suo funzionamento su Ubuntu
• Procedura per costruire RAID 1 utilizzando software RAID (mdadm)
• Ricostruzione di RAID 1, controllo dello stato e risoluzione dei problemi
• Differenze e considerazioni chiave tra Ubuntu Server e Desktop
• FAQ pratiche e conoscenze di configurazione per GRUB e fstab

Una volta costruito RAID, non richiede molta manutenzione, ma comprendere la configurazione iniziale è cruciale. Questo articolo spiegherà informazioni pratiche in modo chiaro, anche per i principianti, quindi leggi fino alla fine.

2. Fondamenti di RAID 1

Tipi di Livelli RAID e Caratteristiche di RAID 1

RAID (Redundant Array of Independent Disks) è una tecnologia che combina più dischi rigidi per migliorare la sicurezza dei dati e la velocità di accesso. Esistono diversi “livelli” di RAID, ciascuno con le proprie caratteristiche.

I livelli RAID tipici includono:

• RAID 0 : Utilizza lo striping per aumentare la velocità ma non ha ridondanza
• RAID 1 : Garantisce la ridondanza attraverso il mirroring (l’argomento principale di questo articolo)
• RAID 5 : Utilizza informazioni di parità su tre o più dischi per la ridondanza
• RAID 6 : Una versione migliorata di RAID 5 con due blocchi di parità per una maggiore tolleranza ai guasti
• RAID 10 (1+0) : Una configurazione che combina RAID 1 e RAID 0

Tra questi, RAID 1 impiega il metodo di “mirroring”, che scrive gli stessi dati su due dischi. Pertanto, anche se un disco si guasta, i dati possono essere letti dall’altro, fornendo un’eccellente disponibilità.

Meccanismo di Mirroring (Immagine Diagramma)

Il meccanismo di RAID 1 è molto semplice. Ad esempio, considera Disco A e Disco B:

[Writing]
User saves File A → Simultaneously written to Disk A and Disk B

[Reading]
Reading can be done from either disk, allowing for performance optimization

Come si può vedere, i dati sono sempre duplicati, rendendo RAID 1 altamente resistente ai guasti fisici. Questo è il suo più grande vantaggio.

Differenze Tra Software RAID e Hardware RAID

Esistono due modi principali per costruire RAID:

• Software RAID (ad es., mdadm) Il metodo principale utilizzato in Ubuntu. Esegue il controllo RAID a livello di sistema operativo, offrendo una configurazione flessibile e vantaggi in termini di costi. Fornisce la massima libertà nella costruzione e gestione degli array RAID ed è ampiamente utilizzato nella costruzione di server generali.
• Hardware RAID (scheda RAID o funzione integrata nel BIOS) Configura RAID utilizzando un controller dedicato. Riduce il carico sulla CPU ed è riconosciuto dal sistema operativo come un singolo disco. Tuttavia, il recupero può essere difficile se il controller si guasta .

Cos’è Fake RAID (BIOS RAID)?

Alcune schede madri offrono funzionalità RAID a livello BIOS. Questo è anche noto come “Fake RAID” o “BIOS RAID.”

Sebbene sembri RAID hardware, Fake RAID è in realtà controllato a livello di driver, rendendo la sua struttura simile al RAID software. Sebbene parzialmente supportato da Ubuntu, il RAID software utilizzando mdadm è generalmente più facile da gestire e offre una migliore recuperabilità, quindi Fake RAID non è tipicamente raccomandato.

3. Costruzione di RAID 1 con RAID Software (mdadm)

3.1 Preparazione e Controllo dei Requisiti Prima della Costruzione

Per costruire RAID 1, è necessario almeno due dischi fisici (o partizioni inutilizzate). I dischi già utilizzati come dischi di sistema non sono adatti, quindi prepara storage dedicato.

Prima, controlla i dischi target.

lsblk

Oppure controlla i dettagli con:

sudo fdisk -l

Procederemo assumendo che i dischi siano /dev/sdb e /dev/sdc.

Nota: Assicurati sempre che i dischi target non contengano dati importanti prima della costruzione. Verranno formattati durante la creazione del RAID, e tutti i dati saranno cancellati.

3.2 Installazione di mdadm

mdadm è incluso nei repository standard di Ubuntu e può essere installato facilmente con i seguenti comandi:

sudo apt update
sudo apt install mdadm

Durante l’installazione, potresti essere interrogato sulle impostazioni di notifica email, ma queste possono essere cambiate in seguito. Puoi procedere con le impostazioni predefinite inizialmente.

3.3 Passi per Creare un Array RAID 1

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

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

Spiegazione del Comando:

• /dev/md0 : Il nome del nuovo dispositivo RAID creato
• --level=1 : Specifica il livello RAID 1 (mirroring)
• --raid-devices=2 : Il numero di dispositivi da usare nella configurazione
• /dev/sdb /dev/sdc : I dischi effettivi da utilizzare

Dopo la creazione, puoi controllare lo stato con il seguente comando:

cat /proc/mdstat

Se l’output mostra /dev/md0 insieme alle informazioni di sincronizzazione, la creazione di RAID 1 è riuscita.

3.4 Configurazione Persistente del RAID (mdadm.conf e fstab)

L’array RAID non verrà riconosciuto automaticamente dopo un riavvio a meno che non lo configuri per la persistenza.

Prima, salva la configurazione RAID corrente in mdadm.conf.

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

Successivamente, crea un file system sull’array RAID (ad es., 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 che funzioni, aggiungilo a /etc/fstab usando il suo UUID per il montaggio automatico:

sudo blkid /dev/md0

Basato sull’UUID di output, aggiungi la seguente riga a /etc/fstab:

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

Ora, l’array RAID 1 verrà montato automaticamente dopo un riavvio.

4. Come Configurare RAID 1 Durante l’Installazione di Ubuntu

4.1 Passi per Configurare RAID sull’Installer di Ubuntu Server

L’installer di Ubuntu Server supporta configurazioni di storage avanzate come RAID e LVM. Ecco come configurare RAID 1.

Passo 1: Avvia dal Media di Installazione
Scrivi l’ISO di Ubuntu Server su una chiavetta USB o simile e avvia la macchina target.

Passo 2: Completa Impostazioni di Rete e Base
Completa le impostazioni iniziali come lingua, tastiera e configurazione di rete in ordine.

Passo 3: Procedi alla Configurazione di Storage
Invece di “Guided”, seleziona “Custom Storage Layout.”

Passo 4: Configura RAID

1. Seleziona due dischi vuoti.
2. Crea partizioni (ad es., /boot, swap, /, ecc.).
3. Seleziona “Create Software RAID.”
4. Scegli RAID 1 e seleziona i dispositivi target per configurare l’array.
5. Assegna un file system all’array RAID e specifica il punto di mount.

Passo 5: Installa Bootloader (GRUB)
È raccomandato installare GRUB su entrambi i dischi in una configurazione RAID. Questo garantisce che il sistema possa avviarsi anche se un disco fallisce.

4.2 Utilizzo di RAID su Ubuntu Desktop

Ubuntu Desktop non ha una funzionalità integrata di configurazione RAID durante l’installazione. Pertanto, se desideri utilizzare RAID 1, dovrai seguire questi passaggi:

Metodo 1: Configura manualmente RAID dall’ambiente Live → Installa l’ambiente Desktop

1. Avvia da una USB Live.
2. Crea RAID 1 usando mdadm.
3. Installa l’ambiente Desktop sul dispositivo RAID (ad es., /dev/md0).
4. Regola le impostazioni per grub e fstab.

Questo metodo è un po’ più complesso ma offre alta flessibilità ed è efficace se desideri utilizzare RAID 1 con un ambiente GUI.

Metodo 2: Configura RAID sull’edizione Server → Aggiungi pacchetti GUI in seguito
Installa l’edizione Server, che permette la configurazione RAID, e poi aggiungi il meta-pacchetto ubuntu-desktop per costruire l’ambiente GUI.

sudo apt update
sudo apt install ubuntu-desktop

Questo metodo è altamente stabile e raccomandato se desideri aggiungere una GUI a un ambiente già configurato con RAID.

Criteri di Selezione Desktop vs. Server

Quando si considera un’operazione centrata su RAID, scegliere l’edizione Server dall’inizio permette una costruzione più fluida. Se preferisci Desktop, configurare da un ambiente Live o aggiungere una GUI in seguito è adatto.

5. Operazione e Risoluzione Problemi di RAID 1

5.1 Monitoraggio e Controllo dello Stato dell’Array RAID

Il monitoraggio regolare dello stato del tuo array RAID 1 è cruciale per la rilevazione precoce dei guasti. Puoi controllare lo stato attuale dell’array RAID con il seguente comando:

cat /proc/mdstat

Questo comando visualizza lo stato di sincronizzazione dell’array RAID e se qualche disco ha fallito. Durante la sincronizzazione, mostrerà qualcosa come [UU], e se c’è un underscore come [_U], indica che un disco manca.

Per informazioni più dettagliate, usa il seguente comando:

sudo mdadm --detail /dev/md0

L’output mostrerà lo stato di ogni dispositivo, UUID, progresso di ricostruzione, ecc. Considera di impostare controlli regolari dei log o notifiche email.

5.2 Gestione del Guasto del Disco e Procedura di Ricostruzione

Un punto di forza principale di RAID 1 è che l’operazione può continuare anche se un disco fallisce. Tuttavia, devi rispondere prontamente quando si verifica un guasto.

【Passo 1】Identifica il Disco Fallito
Nell’output di mdadm --detail, se un dispositivo è elencato come “Removed” o “Faulty”, quello è il disco problematico.

【Passo 2】Rimuovi il Disco Fallito dall’Array RAID

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

(Sostituisci /dev/sdX con il nome effettivo del disco)

【Passo 3】Prepara un Nuovo Disco
Installa un nuovo disco, e se devi creare una partizione:

sudo fdisk /dev/sdX

È preferibile impostare il tipo su fd (Linux RAID autodetect) per RAID.

【Passo 4】Aggiungi il Nuovo Disco all’Array RAID e Avvia la Risincronizzazione

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

Dopo questo, puoi controllare il progresso di ricostruzione con cat /proc/mdstat. Questo può richiedere da pochi minuti a diverse ore.

5.3 Installazione di GRUB e Garantire la Ridondanza

In una configurazione RAID 1, installare il bootloader (GRUB) su entrambi i dischi permette al sistema di continuare a avviarsi anche se un disco fallisce.

Per installare GRUB sull’altro disco in un sistema già installato:

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

(Sostituisci /dev/sdX con il nuovo disco)

Aggiorna la configurazione GRUB:

sudo update-grub

Eseguendo questi passaggi, sarai in grado di avviare il sistema semplicemente cambiando l’ordine di avvio nel BIOS, anche se un disco fallisce. Installazioni multiple di GRUB sono essenziali per massimizzare la ridondanza di RAID.

6. Utilizzo di Hardware RAID

6.1 Cos’è Hardware RAID?

Hardware RAID configura array RAID usando un controller RAID dedicato (scheda RAID). Poiché l’elaborazione RAID è gestita dal controller piuttosto che dal SO o dalla CPU, offre vantaggi di performance e riduce il carico della CPU.

Inoltre, il SO lo riconosce come un singolo disco, quindi puoi trattarlo come storage regolare senza configurare mdadm.

6.2 Vantaggi e Svantaggi dell’Uso di Hardware RAID su Ubuntu

Vantaggi:

• L’elaborazione RAID è gestita dall’hardware, riducendo il carico della CPU.
• Il RAID può essere configurato a livello BIOS, consentendo un’implementazione indipendente dal SO.
• Ripristino dati più veloce in caso di guasto, con molti modelli che supportano l’hot-swapping.

Svantaggi:

• Se la scheda RAID stessa si guasta, il ripristino può essere difficile senza lo stesso modello e firmware.
• Dipendente dalla scheda RAID, rendendo la migrazione flessibile e il debug problematici.
• Costo più elevato (le schede RAID possono costare da diverse centinaia a migliaia di dollari).

6.3 Controllo e Gestione di Hardware RAID su Ubuntu

Se una macchina con Ubuntu installato ha una scheda RAID collegata, il SO visualizzerà l’array RAID come un dispositivo block regolare (ad es., /dev/sda). Pertanto, non verrà riconosciuto dal comando mdadm.

Per controllare lo stato dell’array RAID, è necessario utilizzare l’utility dedicata fornita dal produttore della scheda RAID.

Schede RAID comuni e tool:

Per usarli su Ubuntu, è necessario scaricare e installare il pacchetto compatibile con Linux (.deb) dal sito web ufficiale del produttore.

6.4 Fai Attenzione alla Differenza con Fake RAID (BIOS RAID)

Esiste anche il “Fake RAID”, che sembra hardware RAID ma in realtà emula il RAID a livello BIOS. Poiché configura il RAID fornendo driver al SO, il suo comportamento è essenzialmente simile al software RAID.

L’uso di Fake RAID su Ubuntu richiede configurazioni speciali per “dmraid” o “mdadm”, ed è prone a più problemi di recovery e compatibilità, quindi generalmente non è raccomandato per i principianti.

6.5 Quando Scegliere Hardware RAID?

Considera l’implementazione di hardware RAID nelle seguenti situazioni:

• Applicazioni server su larga scala che gestiscono una grande quantità di storage centralmente.
• Quando sono richieste funzionalità specifiche della scheda RAID come hot-swapping o cache con batteria.
• Quando si vuole concentrare le risorse CPU su task diversi dal controllo storage.
• Quando si necessita di rilevamento guasti e gestione log più rigorosi di quanto offra il software RAID.

Inversamente, per piccoli file server o uso personale, il software RAID usando mdadm offre un migliore rapporto costo-prestazioni e flessibilità.

7. Domande Frequenti (FAQ)

Q1. Il RAID 1 può sostituire i backup?

A1. No, il RAID 1 non è un sostituto per i backup.

Il RAID 1 è una configurazione ridondante per prevenire il downtime del sistema dovuto a guasto del disco. Se si eliminano accidentalmente file, si è colpiti da malware o si verifica corruzione dati dovuta a problemi del SO, entrambi i dischi saranno ugualmente influenzati. Pertanto, è essenziale usarlo in combinazione con un backup separato.

Q2. Cosa succede se un disco si guasta durante la configurazione RAID 1?

A2. Il sistema continuerà a operare normalmente sul disco sano rimanente.

Poiché il RAID 1 è una configurazione mirrored, il sistema continuerà a funzionare anche se un disco si guasta fisicamente. Dopo aver confermato l’errore nei log, è possibile sostituire il disco guasto con uno nuovo, ri-aggiungerlo all’array RAID e risincronizzarlo per recuperare.

Q3. Posso usare RAID 1 su Ubuntu Desktop?

A3. Sì, è possibile. Tuttavia, non è possibile configurare il RAID dall’installer.

Poiché l’installer standard di Ubuntu Desktop non ha una funzionalità di configurazione RAID, è possibile usare i seguenti due metodi:

• Configurare manualmente il RAID da una Live USB prima di installare il SO.
• Configurare il RAID su Ubuntu Server e poi installare la GUI.

Il secondo è meno prone a problemi ed è raccomandato per i principianti.

Q4. Come posso controllare periodicamente lo stato del RAID dopo aver configurato RAID 1?

A4. Usa cat /proc/mdstat o mdadm --detail /dev/md0.

Per controllare lo stato operativo del RAID, usa i seguenti comandi:

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

Puoi anche configurare le impostazioni di notifica in /etc/mdadm/mdadm.conf per ricevere avvisi via e‑mail.

Q5. Devo reinstallare GRUB dopo aver sostituito un disco in RAID 1?

A5. Sì, devi installare GRUB anche sul disco di sostituzione.

In una configurazione RAID 1, installare GRUB su entrambi i dischi garantisce la ridondanza. Se lo installi solo su uno, il sistema potrebbe non avviarsi se quel disco dovesse guastarsi.

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

(Sostituisci /dev/sdX con il nuovo disco)

Q6. Qual è più sicuro, mdadm o RAID hardware?

A6. Dipende dall’ambiente di utilizzo, ma per uso personale o piccoli server mdadm è generalmente più semplice da gestire e più sicuro.

Il RAID hardware è ad alte prestazioni e affidabile, ma il recupero può essere difficile se la scheda RAID fallisce, e potresti aver bisogno della stessa modello di scheda. D’altro canto, poiché mdadm è contenuto interamente in Linux, esiste molta documentazione disponibile per la risoluzione dei problemi, rendendo più facile affrontare le difficoltà.

Q7. È possibile fermare o riavviare temporaneamente un array RAID?

A7. Sì, è possibile fermare e riavviare un array. Tuttavia, è necessario procedere con cautela.

Comando di arresto di esempio:

sudo mdadm --stop /dev/md0

Comando di riavvio (ri‑assemblaggio) di esempio:

sudo mdadm --assemble --scan

Nota: assicurati di configurare mdadm.conf e initramfs in modo che l’array venga assemblato automaticamente all’avvio.

8. Conclusione

RAID 1 è per “Garantire la Ridondanza”

La caratteristica principale del RAID 1 è la capacità di duplicare dati in tempo reale, consentendo al sistema di continuare a funzionare anche se un disco fallisce. Questo aiuta a evitare interruzioni di servizio impreviste dovute a guasti hardware. Tuttavia, è fondamentale ricordare che RAID non sostituisce i backup. Un sistema di backup separato è indispensabile per gestire cancellazioni, sovrascritture e danni da virus.

Opzioni RAID in Ubuntu

In Ubuntu puoi scegliere il metodo di configurazione RAID più adatto alla tua situazione e al tuo scopo:

In particolare per gli utenti Ubuntu, costruire con mdadm è l’opzione più pratica.

Operazione e Manutenzione Dopo la Creazione Determinano l’Affidabilità

Costruire un RAID è solo il punto di partenza. Controlli regolari dello stato, risposta rapida ai guasti e corretta configurazione di GRUB e fstab sono fondamentali per garantire un funzionamento stabile a lungo termine. Ecco alcuni punti chiave di manutenzione:

• Controlli periodici con cat /proc/mdstat e mdadm --detail
• Comprensione della procedura di ricostruzione dell’array RAID
• Ridondanza di avvio tramite più installazioni di GRUB
• Utilizzo di backup regolari in combinazione

In Conclusione

Anche se il RAID può sembrare complesso, con Ubuntu e mdadm può essere creato facilmente usando operazioni da riga di comando. Seguendo il contenuto di questo articolo, anche chi è alle prime armi con il RAID dovrebbe riuscire a realizzare un ambiente di sistema robusto e resistente ai problemi.

Ci auguriamo che tu possa utilizzare RAID 1 nelle tue future operazioni server e nella progettazione del sistema per godere di una vita Linux sicura e stabile.