Configuração Fácil de RAID 1 no Ubuntu: Guia para Iniciantes sobre Proteção de Dados

1. Introdução

Por que construir RAID 1 no Ubuntu?

O Ubuntu é uma distribuição Linux amplamente utilizada, desde uso pessoal até níveis corporativos. Sua alta confiabilidade e flexibilidade tornam uma escolha popular para aplicações de servidor. Ao construir RAID 1 (espelhamento) em um ambiente Ubuntu, você pode garantir redundância de dados e minimizar o risco de perda de informações devido a falha de disco.

O RAID 1 oferece a vantagem de escrever os mesmos dados em dois ou mais discos em tempo real, permitindo que todo o sistema continue operando mesmo que um disco falhe. Portanto, implementar RAID 1 é uma medida de proteção eficaz para ambientes Ubuntu que lidam com arquivos e serviços importantes.

Diferenças entre RAID por Software e RAID por Hardware

Existem dois métodos principais para construir RAID. Um é o RAID por hardware, que é implementado usando um controlador RAID dedicado ou a funcionalidade RAID da placa‑mãe. O outro é o RAID por software, que é configurado usando software no SO (principalmente mdadm no Linux).

No Ubuntu, o RAID por software é a escolha predominante devido ao seu custo‑benefício e flexibilidade de configuração. Este artigo focará em como construir RAID 1 no Ubuntu, abordando a configuração durante a instalação, pontos operacionais e de gerenciamento, e como lidar com falhas de forma abrangente.

O que você aprenderá neste artigo

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

• Fundamentos do RAID 1 e seu funcionamento no Ubuntu
• Procedimento para construir RAID 1 usando RAID por software (mdadm)
• Reconstrução, verificação de status e solução de problemas do RAID 1
• Diferenças e considerações importantes entre Ubuntu Server e Desktop
• Perguntas frequentes práticas e conhecimentos de configuração para GRUB e fstab

Uma vez que o RAID esteja construído, ele não requer muita manutenção, mas entender a configuração inicial é crucial. Este artigo explicará as informações práticas de forma clara, mesmo para iniciantes, portanto, continue lendo até o final.

2. Conceitos básicos do RAID 1

Tipos de níveis de RAID e características do RAID 1

RAID (Redundant Array of Independent Disks) é uma tecnologia que combina vários discos rígidos para melhorar a segurança dos dados e a velocidade de acesso. Existem vários “níveis” de RAID, cada um com suas próprias características.

Os níveis de RAID típicos incluem:

• RAID 0 – Usa striping para aumentar a velocidade, mas não oferece redundância
• RAID 1 – Garante redundância por meio de espelhamento (tema principal deste artigo)
• RAID 5 – Utiliza informação de paridade distribuída em três ou mais discos para redundância
• RAID 6 – Versão aprimorada do RAID 5 com dois blocos de paridade, oferecendo maior tolerância a falhas
• RAID 10 (1+0) – Configuração que combina RAID 1 e RAID 0

Dentre esses, o RAID 1 emprega o método de “espelhamento”, que grava os mesmos dados em dois discos. Assim, mesmo que um disco falhe, os dados podem ser lidos a partir do outro, proporcionando excelente disponibilidade.

Mecanismo de Espelhamento (Imagem de Diagrama)

O mecanismo do RAID 1 é muito simples. Por exemplo, considere o Disco A e o 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

Como pode ser visto, os dados são sempre duplicados, tornando o RAID 1 altamente resistente a falhas físicas. Essa é sua maior vantagem.

Diferenças entre RAID por Software e RAID por Hardware

Existem duas formas principais de construir RAID:

• RAID por Software (ex.: mdadm) – O método principal usado no Ubuntu. Ele realiza o controle do RAID ao nível do SO, oferecendo configuração flexível e vantagens de custo. Proporciona a maior liberdade na construção e gerenciamento de arrays RAID e é amplamente utilizado na montagem de servidores em geral.
• RAID por Hardware (placa RAID ou função integrada ao BIOS) – Configura o RAID usando um controlador dedicado. Reduz a carga da CPU e é reconhecido pelo SO como um único disco. Contudo, a recuperação pode ser difícil se o controlador falhar.

O que é Fake RAID (RAID BIOS)?

Algumas placas-mãe oferecem funcionalidade RAID no nível do BIOS. Isso também é conhecido como “Fake RAID” ou “BIOS RAID”.

Embora pareça ser RAID de hardware, o Fake RAID é na verdade controlado no nível do driver, tornando sua estrutura semelhante ao RAID de software. Embora parcialmente suportado pelo Ubuntu, o RAID de software usando mdadm é geralmente mais fácil de gerenciar e oferece melhor recuperabilidade, por isso o Fake RAID não é tipicamente recomendado.

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

3.1 Preparação e Verificação de Requisitos Antes da Construção

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

Primeiro, verifique os discos de destino.

lsblk

Ou verifique os detalhes com:

sudo fdisk -l

Prosseguiremos assumindo que os discos são /dev/sdb e /dev/sdc.

Nota: Sempre garanta que os discos de destino não contenham dados importantes antes da construção. Eles serão formatados durante a criação do RAID, e todos os dados serão apagados.

3.2 Instalando mdadm

O mdadm está incluído nos repositórios padrão do Ubuntu e pode ser facilmente instalado com os seguintes comandos:

sudo apt update
sudo apt install mdadm

Durante a instalação, você pode ser questionado sobre configurações de notificação por email, mas essas podem ser alteradas posteriormente. Você pode prosseguir com as configurações padrão inicialmente.

3.3 Passos para Criar um Array RAID 1

Uma vez que você confirmou os discos de destino, 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 : O nome do dispositivo RAID recém-criado
• --level=1 : Especifica o nível RAID 1 (espelhamento)
• --raid-devices=2 : O número de dispositivos a serem usados na configuração
• /dev/sdb /dev/sdc : Os discos reais a serem usados

Após a criação, você pode verificar o status com o seguinte comando:

cat /proc/mdstat

Se a saída mostrar /dev/md0 junto com informações de sincronização, a criação do RAID 1 foi bem-sucedida.

3.4 Configuração Persistente do RAID (mdadm.conf e fstab)

O array RAID não será reconhecido automaticamente após uma reinicialização, a menos que você o configure para persistência.

Primeiro, salve a configuração RAID atual em mdadm.conf.

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

Em seguida, crie um sistema de arquivos no array RAID (por 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

Após verificar que funciona, adicione-o a /etc/fstab usando seu UUID para montagem automática:

sudo blkid /dev/md0

Com base no UUID de saída, adicione a seguinte linha a /etc/fstab:

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

Agora, o array RAID 1 será montado automaticamente após uma reinicialização.

4. Como Configurar RAID 1 Durante a Instalação do Ubuntu

4.1 Passos para Configurar RAID no Instalador do Ubuntu Server

O instalador do Ubuntu Server suporta configurações avançadas de armazenamento como RAID e LVM. Aqui está como configurar o RAID 1.

Passo 1: Inicializar a Partir da Mídia de Instalação
Grave o ISO do Ubuntu Server em um pendrive ou similar e inicialize a máquina de destino.

Passo 2: Completar Configurações de Rede e Básicas
Complete as configurações iniciais como idioma, teclado e configuração de rede em ordem.

Passo 3: Prosseguir para Configuração de Armazenamento
Em vez de “Guided”, selecione “Custom Storage Layout.”

Passo 4: Configurar RAID

1. Selecione dois discos vazios.
2. Crie partições (por exemplo, /boot, swap, /, etc.).
3. Selecione “Create Software RAID.”
4. Escolha RAID 1 e selecione os dispositivos de destino para configurar o array.
5. Atribua um sistema de arquivos ao array RAID e especifique o ponto de montagem.

Passo 5: Instalar o Bootloader (GRUB)
É recomendado instalar o GRUB em ambos os discos em uma configuração RAID. Isso garante que o sistema possa inicializar mesmo se um disco falhar.

4.2 Usando RAID no Ubuntu Desktop

O Ubuntu Desktop não possui um recurso de configuração de RAID integrado durante a instalação. Portanto, se você quiser usar RAID 1, precisará seguir estas etapas:

Método 1: Configurar RAID Manualmente a partir do Ambiente Live → Instalar o Ambiente Desktop

1. Inicialize a partir de um Live USB.
2. Crie o RAID 1 usando mdadm.
3. Instale o ambiente Desktop no dispositivo RAID (por exemplo, /dev/md0).
4. Ajuste as configurações do grub e do fstab.

Este método é um pouco mais complexo, mas oferece alta flexibilidade e é eficaz se você quiser usar RAID 1 com um ambiente GUI.

Método 2: Configurar RAID na Edição Server → Adicionar Pacotes GUI Depois
Instale a edição Server, que permite a configuração de RAID, e então adicione o meta‑pacote ubuntu-desktop para montar o ambiente GUI.

sudo apt update
sudo apt install ubuntu-desktop

Este método é altamente estável e recomendado se você quiser adicionar uma GUI a um ambiente já configurado com RAID.

Critérios de Seleção Desktop vs. Server

Ao considerar operações centradas em RAID, escolher a edição Server desde o início permite uma construção mais fluida. Se preferir Desktop, configurar a partir de um ambiente Live ou adicionar a GUI posteriormente é adequado.

5. Operação e Solução de Problemas do RAID 1

5.1 Monitoramento e Verificação do Status do Array RAID

Monitorar regularmente o status do seu array RAID 1 é crucial para detectar falhas precocemente. Você pode verificar o status atual do array RAID com o seguinte comando:

cat /proc/mdstat

Este comando exibe o status de sincronização do array RAID e se algum disco falhou. Durante a sincronização, ele mostrará algo como [UU], e se houver um sublinhado como [_U], isso indica que um disco está ausente.

Para informações mais detalhadas, use o comando a seguir:

sudo mdadm --detail /dev/md0

A saída mostrará o status de cada dispositivo, UUID, progresso da reconstrução, etc. Considere configurar verificações regulares de logs ou notificações por e‑mail.

5.2 Tratamento de Falha de Disco e Procedimento de Reconstrução

Um grande ponto forte do RAID 1 é que a operação pode continuar mesmo que um disco falhe. Contudo, é necessário agir rapidamente quando ocorre uma falha.

【Etapa 1】Identificar o Disco com Falha
Na saída de mdadm --detail, se um dispositivo estiver listado como “Removed” ou “Faulty”, esse é o disco problemático.

【Etapa 2】Remover o Disco com Falha do Array RAID

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

(Substitua /dev/sdX pelo nome real do disco)

【Etapa 3】Preparar um Novo Disco
Instale um novo disco e, se precisar criar uma partição:

sudo fdisk /dev/sdX

É preferível definir o tipo como fd (Linux RAID autodetect) para RAID.

【Etapa 4】Adicionar o Novo Disco ao Array RAID e Iniciar a Ressincronização

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

Depois disso, você pode verificar o progresso da reconstrução com cat /proc/mdstat. Isso pode levar de alguns minutos a várias horas.

5.3 Instalação do GRUB e Garantia de Redundância

Em uma configuração RAID 1, instalar o carregador de boot (GRUB) em ambos os discos permite que o sistema continue a inicializar mesmo que um disco falhe.

Para instalar o GRUB no outro disco em um sistema já instalado:

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

(Substitua /dev/sdX pelo novo disco)

Atualize a configuração do GRUB:

sudo update-grub

Ao executar estas etapas, você poderá iniciar o sistema simplesmente alterando a ordem de boot na BIOS, mesmo que um disco falhe. Instalações múltiplas do GRUB são essenciais para maximizar a redundância do RAID.

6. Usando RAID de Hardware

6.1 O que é RAID de Hardware?

RAID de hardware configura arrays RAID usando um controlador RAID dedicado (placa RAID). Como o processamento do RAID é realizado pelo controlador em vez do SO ou da CPU, ele oferece vantagens de desempenho e reduz a carga da CPU.

Also, the OS recognizes it as a single disk, so you can treat it as regular storage without configuring mdadm.

6.2 Vantagens e Desvantagens de Usar RAID de Hardware no Ubuntu

Vantagens:

• O processamento do RAID é realizado pelo hardware, reduzindo a carga da CPU.
• O RAID pode ser configurado no nível da BIOS, permitindo uma implementação independente do SO.
• Recuperação de dados mais rápida em caso de falha, com muitos modelos suportando hot‑swap.

Desvantagens:

• Se a própria placa RAID falhar, a recuperação pode ser difícil sem o mesmo modelo e firmware.
• Dependente da placa RAID, dificultando migração flexível e depuração.
• Custo mais alto (as placas RAID podem variar de algumas centenas a milhares de dólares).

6.3 Verificando e Gerenciando RAID de Hardware no Ubuntu

If a machine with Ubuntu installed has a RAID card connected, the OS will display the RAID array as a regular block device (e.g., /dev/sda). Therefore, it will not be recognized by the mdadm command.

Para verificar o status do conjunto RAID, você precisa usar a utilidade dedicada fornecida pelo fabricante da placa RAID.

Placas RAID comuns e ferramentas:

Para usar esses recursos no Ubuntu, você precisa baixar e instalar o pacote compatível com Linux (.deb) no site oficial do fabricante.

6.4 Atenção à Diferença em Relação ao Fake RAID (RAID da BIOS)

Existe também o “Fake RAID”, que parece um RAID de hardware, mas na verdade emula o RAID no nível da BIOS. Como ele configura o RAID fornecendo drivers ao SO, seu comportamento é essencialmente semelhante ao RAID de software.

Usar Fake RAID no Ubuntu requer configurações especiais para “dmraid” ou “mdadm”, e ele é propenso a mais problemas de recuperação e compatibilidade, portanto geralmente não é recomendado para iniciantes.

6.5 Quando Você Deve Escolher RAID de Hardware?

Considere implementar RAID de hardware nas seguintes situações:

• Aplicações de servidor em grande escala que gerenciam uma grande quantidade de armazenamento de forma centralizada.
• Quando recursos específicos da placa RAID, como hot‑swap ou cache com bateria, são necessários.
• Quando você deseja concentrar os recursos da em tarefas que não sejam controle de armazenamento.
• Quando você precisa de detecção de falhas e gerenciamento de logs mais rigorosos do que o RAID de software oferece.

Por outro lado, para pequenos servidores de arquivos ou uso pessoal, o RAID de software usando mdadm oferece melhor relação custo‑desempenho e flexibilidade.

7. Perguntas Frequentes (FAQ)

Q1. O RAID 1 pode substituir backups?

A1. Não, o RAID 1 não substitui backups.

O RAID 1 é uma configuração redundante para evitar tempo de inatividade do sistema devido a falha de disco. Se você excluir arquivos acidentalmente, for afetado por malware ou sofrer corrupção de dados por problemas do SO, ambos os discos serão igualmente afetados. Portanto, é essencial usá‑lo em conjunto com um backup separado.

Q2. O que acontece se um disco falhar durante a configuração do RAID1?

A2. O sistema continuará a operar normalmente no disco saudável restante.

Como o RAID 1 é uma configuração espelhada, o sistema continuará a funcionar mesmo que um disco falhe fisicamente. Após confirmar o erro nos logs, você pode substituir o disco com falha por um novo, adicioná‑lo novamente ao conjunto RAID e ressincronizar para recuperar.

Q3. Posso usar RAID 1 no Ubuntu Desktop?

A3. Sim, é possível. Contudo, não é possível configurar RAID a partir do instalador.

Como o instalador padrão do Ubuntu Desktop não possui recurso de configuração de RAID, você pode usar os dois métodos a seguir:

• Configurar o RAID manualmente a partir de um Live USB antes de instalar o SO.
• Configurar o RAID no Ubuntu Server e depois instalar a interface gráfica.

Esta última opção é menos propensa a problemas e é recomendada para iniciantes.

Q4. Como posso verificar periodicamente o status do RAID após configurar o RAID 1?

A4. Use cat /proc/mdstat ou mdadm --detail /dev/md0.

Para verificar o status operacional do RAID, use os seguintes comandos:

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

Você também pode configurar as configurações de notificação em /etc/mdadm/mdadm.conf para receber alertas por email.

Q5. Preciso reinstalar o GRUB após substituir um disco no RAID 1?

A5. Sim, você precisa instalar o GRUB no disco de substituição também.

Em uma configuração RAID 1, instalar o GRUB em ambos os discos garante redundância. Se você instalá-lo apenas em um, o sistema pode não inicializar se esse disco falhar.

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

(Substitua /dev/sdX pelo novo disco)

Q6. Qual é mais seguro, mdadm ou RAID de hardware?

A6. Depende do ambiente de uso, mas para uso pessoal ou servidores pequenos, o mdadm é geralmente mais fácil de gerenciar e mais seguro.

O RAID de hardware é de alto desempenho e confiável, mas a recuperação pode ser difícil se a placa RAID falhar, e você pode precisar da mesma placa do modelo. Por outro lado, como o mdadm é autônomo dentro do Linux, há muita informação disponível para solução de problemas, tornando mais fácil lidar com questões.

Q7. É possível parar ou reiniciar temporariamente um array RAID?

A7. Sim, é possível parar e reiniciar um array. No entanto, é necessária cautela.

Exemplo de comando de parada:

sudo mdadm --stop /dev/md0

Exemplo de comando de reinício (re-montagem):

sudo mdadm --assemble --scan

Nota: Certifique-se de configurar mdadm.conf e initramfs para que o array seja montado automaticamente na inicialização.

8. Conclusão

O RAID 1 é para “Garantir Redundância”

A maior característica do RAID 1 é sua capacidade de duplicar dados em tempo real, permitindo que a operação continue mesmo se um disco falhar. Isso ajuda a evitar interrupções inesperadas de serviço devido a falhas de hardware. No entanto, é crucial lembrar que o RAID não é um substituto para backups. Um sistema de backup separado é essencial para lidar com exclusões, sobrescritas e danos por vírus.

Opções de RAID no Ubuntu

No Ubuntu, você pode escolher um método de configuração RAID de acordo com sua situação e propósito:

Especialmente para usuários do Ubuntu, construir com mdadm é a opção mais prática.

A Operação e Manutenção Após a Construção Determinam a Confiabilidade

Construir o RAID é apenas o ponto de partida. Verificações regulares de status, resposta rápida a falhas e configuração adequada do GRUB e fstab são fundamentais para alcançar uma operação estável a longo prazo. Aqui estão alguns pontos importantes de manutenção:

• Verificações regulares com cat /proc/mdstat e mdadm --detail
• Entender o procedimento de reconstrução do array RAID
• Redundância de inicialização através de múltiplas instalações do GRUB
• Usar backups regulares em conjunto

Finalmente

Mesmo que o RAID pareça difícil, com o Ubuntu e o mdadm, ele pode ser construído simplesmente usando operações de linha de comando. Ao se referir ao conteúdo deste artigo, mesmo aqueles novos no RAID devem ser capazes de criar um ambiente de sistema robusto que resiste a problemas.

Esperamos que você utilize o RAID 1 em suas futuras operações de servidor e design de sistema para desfrutar de uma vida Linux segura e estável.