Como criar RAID 1 no Ubuntu: RAID de software com mdadm explicado

1. Introdução

Por que construir RAID 1 no Ubuntu?

Ubuntu é uma distribuição Linux amplamente utilizada, desde usuários individuais até ambientes corporativos. Devido à sua alta confiabilidade e flexibilidade, é comumente adotada para uso em servidores. Ao construir RAID 1 (espelhamento) em um ambiente Ubuntu, você pode garantir redundância de dados e minimizar o risco de perda de dados causada por falhas de disco.

RAID 1 funciona gravando dados idênticos em dois ou mais discos em tempo real. Mesmo que um disco falhe, o sistema pode continuar operando usando o disco restante. Para sistemas Ubuntu que lidam com arquivos ou serviços críticos, RAID 1 é uma estratégia de proteção eficaz.

Diferenças entre RAID por Software e RAID por Hardware

Existem duas abordagens principais para construir RAID. Uma é RAID por hardware, que utiliza um controlador RAID dedicado ou recursos de RAID da placa‑mãe. A outra é RAID por software, que é configurado usando o software do sistema operacional (principalmente mdadm no Linux).

No Ubuntu, RAID por software é a escolha mais comum devido à sua eficiência de custos e flexibilidade. Este artigo foca na construção de RAID 1 no Ubuntu, abordando a configuração durante a instalação, gerenciamento operacional e recuperação de falhas.

O que você aprenderá neste artigo

Ao ler este guia, você adquirirá os seguintes conhecimentos e habilidades:

• Fundamentos do RAID 1 e como ele opera no Ubuntu
• Instruções passo a passo para construir RAID 1 usando RAID por software (mdadm)
• Reconstrução, verificação de status e solução de problemas do RAID 1
• Diferenças e precauções entre Ubuntu Server e Desktop
• Conhecimento prático de FAQ, incluindo configuração do GRUB e do fstab

Uma vez configurado, o RAID não requer intervenções frequentes, mas entender a configuração inicial é fundamental. Este artigo fornece explicações claras e práticas, adequadas até mesmo para iniciantes. Por favor, leia até o final.

2. Fundamentos do RAID 1

Níveis de RAID e Características do RAID 1

RAID (Redundant Array of Independent Disks) é uma tecnologia que combina múltiplos discos rígidos para melhorar a confiabilidade e o desempenho dos dados. O RAID possui vários níveis, cada um com características diferentes.

Os níveis de RAID mais comuns incluem:

• RAID 0 : Melhora o desempenho por meio de striping, mas não oferece redundância
• RAID 1 : Fornece redundância por espelhamento (foco deste artigo)
• RAID 5 : Usa paridade em três ou mais discos para proporcionar redundância
• RAID 6 : Versão aprimorada do RAID 5 com dupla paridade para maior tolerância a falhas
• RAID 10 (1+0) : Combinação de RAID 1 e RAID 0

Entre eles, o RAID 1 utiliza uma abordagem de espelhamento que grava dados idênticos em dois discos. Se um disco falhar, os dados permanecem acessíveis a partir do outro, proporcionando excelente disponibilidade.

Como o Espelhamento Funciona (Exemplo Conceitual)

O mecanismo do RAID 1 é muito simples. Por exemplo, suponha que você tenha o Disco A e o 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

Porque os dados são sempre duplicados, o RAID 1 oferece forte proteção contra falhas físicas de disco.

RAID por Software vs RAID por Hardware

Existem dois métodos principais para construir RAID:

• RAID por Software (mdadm, etc.) – Este é o método mais usado no Ubuntu. O RAID é gerenciado ao nível do SO, oferecendo flexibilidade e vantagens de custo. Proporciona o maior nível de controle e é amplamente utilizado em ambientes de servidores gerais.
• RAID por Hardware (placas RAID ou soluções baseadas em BIOS) – O RAID é tratado por um controlador dedicado, reduzindo a carga da CPU. O SO reconhece o array como um único disco. Contudo, a recuperação torna‑se difícil se o próprio controlador falhar.

O que é Fake RAID (RAID BIOS)?

Algumas placas‑mãe fornecem funcionalidade RAID ao nível da BIOS, frequentemente referida como “Fake RAID”.

Embora pareça ser RAID de hardware, na verdade é controlado por driver e estruturalmente mais próximo de RAID de software. Embora o Ubuntu ofereça suporte limitado, o RAID de software baseado em mdadm é geralmente mais fácil de gerenciar e recuperar, portanto o Fake RAID normalmente não é recomendado.

3. Construindo RAID 1 com RAID de Software (mdadm)

3.1 Preparação e Requisitos

Para construir um RAID 1, você precisa de pelo menos dois discos físicos (ou partições não utilizadas). Discos já usados como discos do sistema não são adequados, portanto prepare armazenamento dedicado.

Primeiro, identifique os discos alvo:

lsblk

Ou verifique informações mais detalhadas:

sudo fdisk -l

Suponha que os discos sejam /dev/sdb e /dev/sdc.

Antes de prosseguir, certifique‑se de que os discos alvo não contenham dados importantes. Todos os dados serão apagados durante a criação do RAID.

3.2 Instalando o mdadm

mdadm está incluído nos repositórios padrão do Ubuntu e pode ser instalado facilmente:

sudo apt update
sudo apt install mdadm

Durante a instalação pode ser solicitado que você configure as notificações por e‑mail. Elas podem ser ajustadas depois, então as configurações padrão são adequadas inicialmente.

3.3 Criando um Array RAID 1

Uma vez confirmados os discos, crie o array RAID 1 com o seguinte comando:

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

Explicação do comando:

• /dev/md0 : Nome do novo dispositivo RAID
• --level=1 : Especifica o nível RAID 1 (espelhamento)
• --raid-devices=2 : Número de dispositivos no array
• /dev/sdb /dev/sdc : Os discos reais que serão usados

Após a criação, verifique o status:

cat /proc/mdstat

Se você vir informações de sincronização junto com /dev/md0, o array RAID 1 foi criado com sucesso.

3.4 Configuração Persistente (mdadm.conf e fstab)

Para garantir que o array RAID seja reconhecido após a reinicialização, é necessária uma configuração persistente.

Primeiro, salve a configuração atual do RAID:

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

Em seguida, crie um sistema de arquivos no array RAID (exemplo: ext4):

sudo mkfs.ext4 /dev/md0

Crie um ponto de montagem e monte-o:

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

Depois de verificar o funcionamento, adicione‑o ao /etc/fstab usando o UUID:

sudo blkid /dev/md0

Adicione uma entrada como a seguinte:

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

Isso garante que o array RAID 1 seja montado automaticamente após a reinicialização.

4. Configurando RAID 1 Durante a Instalação do Ubuntu

4.1 Usando o Instalador do Ubuntu Server

O instalador do Ubuntu Server oferece suporte a configurações avançadas de armazenamento, como RAID e LVM.

Passo 1: Inicializar a partir da mídia de instalação
Crie um USB bootável a partir da ISO do Ubuntu Server e inicie a máquina alvo.

Passo 2: Concluir a configuração básica
Configure idioma, teclado e rede.

Passo 3: Prosseguir para a Configuração de Armazenamento
Selecione Layout de Armazenamento Personalizado em vez de Guiado.

Passo 4: Configurar RAID

1. Selecione dois discos vazios
2. Crie partições (ex.: /boot, swap, /)
3. Selecione “Criar RAID de Software”
4. Escolha RAID 1 e atribua os dispositivos
5. Defina sistemas de arquivos e pontos de montagem

Passo 5: Instalar o GRUB
É recomendado instalar o GRUB em ambos os discos para que o sistema possa iniciar mesmo que um disco falhe.

4.2 Usando RAID com o Ubuntu Desktop

O Ubuntu Desktop não inclui configuração de RAID em seu instalador. Para usar RAID 1, considere os métodos a seguir:

Método 1: Construir RAID manualmente no ambiente Live → Instalar Desktop

1. Inicialize a partir de um Live USB
2. Construa o RAID 1 usando mdadm
3. Instale o Ubuntu Desktop no dispositivo RAID (ex.: /dev/md0)
4. Ajuste as configurações do grub e do fstab

Esse método requer mais esforço, mas oferece alta flexibilidade para uso de RAID baseado em GUI.

Método 2: Instalar Server com RAID → Adicionar GUI depois

sudo apt update
sudo apt install ubuntu-desktop

Esta abordagem é estável e recomendada quando você deseja adicionar uma interface gráfica a um sistema configurado com RAID.

Escolhendo entre Desktop e Servidor

Se o RAID é central para o seu sistema, começar com o Ubuntu Server é a abordagem mais suave.

5. Operação e Solução de Problemas do RAID 1

5.1 Monitoramento do Status do RAID

Monitoramento regular é essencial para a detecção precoce de falhas:

cat /proc/mdstat

[UU] indica operação normal, enquanto [_U] indica que um disco está ausente.

Para mais detalhes:

sudo mdadm --detail /dev/md0

5.2 Lidando com Falhas de Disco e Reconstrução

O RAID 1 permite a operação contínua mesmo se um disco falhar.

Passo 1: Identificar o disco com falha
Verifique o status “Removed” (Removido) ou “Faulty” (Defeituoso).

Passo 2: Remover o disco com falha

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

Passo 3: Preparar o novo disco

sudo fdisk /dev/sdX

Passo 4: Adicionar o disco e iniciar a reconstrução

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

5.3 Instalando o GRUB para Redundância

Instale o GRUB em ambos os discos para garantir redundância na inicialização:

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

6. Usando RAID de Hardware

6.1 O que é RAID de Hardware?

RAID de hardware usa um controlador dedicado para gerenciar as operações de RAID, oferecendo alto desempenho e redução da carga da CPU.

6.2 Prós e Contras do RAID de Hardware no Ubuntu

Vantagens:

• Baixo uso de CPU
• Configuração independente do SO
• Recuperação rápida e suporte a hot-swap

Desvantagens:

• A recuperação é difícil se a placa RAID falhar
• Menos flexibilidade
• Custo mais alto

6.3 Verificando o Status do RAID de Hardware

Os arrays de RAID de hardware aparecem como dispositivos de bloco únicos. O status deve ser verificado usando utilitários do fornecedor.

7. Perguntas Frequentes (FAQ)

Q1. O RAID 1 substitui backups?

Não. O RAID 1 protege contra falha de disco, não contra perda de dados por exclusão ou corrupção.

Q2. O que acontece se um disco falhar?

O sistema continua operando usando o disco restante.

Q3. O RAID 1 pode ser usado no Ubuntu Desktop?

Sim, mas a configuração deve ser feita manualmente.

Q4. Como verifico o status do RAID?

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

Q5. Preciso reinstalar o GRUB após a substituição do disco?

Sim, o GRUB deve ser instalado no disco de substituição.

8. Conclusão

RAID 1 é Sobre Redundância

O RAID 1 fornece duplicação de dados em tempo real, permitindo que os sistemas continuem funcionando após falhas de disco.

Opções de RAID no Ubuntu

O RAID por software baseado em mdadm é a escolha mais prática para a maioria dos usuários do Ubuntu.

Manutenção Determina Confiabilidade

Monitoramento regular, configuração correta do GRUB e backups adequados são essenciais para a estabilidade a longo prazo.

Com o Ubuntu e mdadm, o RAID 1 pode ser criado facilmente usando ferramentas de linha de comando. Use este guia para criar um ambiente Linux robusto e confiável.