Linux Software-RAID installieren

TL;DR

Kurz: Diese Anleitung zeigt, wie Sie mit dem Installer und mdadm unter Debian/Ubuntu Software-RAID (RAID0/RAID1/RAID5) einrichten. Sie erfahren Partitionsschema, Erzeugung der RAID-Arrays, Dateisystemzuweisung, Verifikation und grundlegende Fehlerbehebung. Hilfreich bei Spiegelung (RAID1) und Ausfallsicherheit.

Einführung

Diese Anleitung basiert auf Erfahrungen mit Debian 3.1 / 3.1r1a (Sarge) und Ubuntu Server 5.10 “The Breezy Badger Release” und bezieht sich auf die Arbeit von Emidio Planamente (http://www.planamente.ch/emidio/pages/linux_howto_root_lvm_raid.php) und HowToForge (https://www.howtoforge.com). Ziel ist ein praktischer Leitfaden zur Einrichtung von Software-RAID mit mdadm während einer normalen Distribution-Installation.

Wichtige Begriffe in einer Zeile

mdadm: Werkzeug zur Verwaltung von Linux-Software-RAID.
RAID1: Spiegelung; zwei Festplatten enthalten identische Daten zur Absicherung gegen Ausfall.

Getestete Distributionen

Debian 3.1 & 3.1r1a (Sarge)
Ubuntu Server 5.10

Vorüberlegungen und Partitionierung

Plan für das Beispielsystem (anpassbar):

/boot: 50 MB
swap: 1 GB
/ : 10 GB
/var : Rest der Festplatte

Auf beiden Festplatten (hda und hdb) werden identische Partitionen mit denselben Größen erstellt. Wichtig: Die Partitionsgrößen müssen auf beiden Datenträgern übereinstimmen, damit die RAID-Arrays sauber aufgebaut werden können.

Hinweis

Vergewissern Sie sich, dass Sie ein Backup wichtiger Daten haben, bevor Sie Partitionen oder RAID konfigurieren.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1) Partitionen erstellen

Erstellen Sie auf beiden Festplatten (z. B. /dev/hda und /dev/hdb) identische Partitionen mit den oben genannten Größen. Anstelle von ext3 oder einem anderen Dateisystem wählen Sie als Typ “Linux RAID” für jede Partition. Das ergibt bei zwei Platten und vier Partitionen pro Platte insgesamt 8 RAID-Partitionen (4 pro Platte).

2) Configure Software Raid (mdadm)

Starten Sie den Punkt Configure Software Raid im Installer. Dabei wird mdadm verwendet (http://freshmeat.net/projects/mdadm/). Wählen Sie, welches RAID-Level Sie erstellen möchten: RAID0, RAID1 oder RAID5. Bei zwei Platten ist RAID1 die sinnvolle Wahl für Spiegelung/Backup.

Wähle zwei gleich große Partitionen (z. B. /dev/hda1 und /dev/hdb1) und binde sie als ein md-Array. Wiederholen Sie diesen Schritt für alle Partitionspaare. Bei vier Partitionspaaren entstehen vier RAID1-Arrays.

3) Dateisystem und Mountpoints zuweisen

Nachdem Sie die RAID-Arrays erstellt und das RAID-Konfigurationsfenster geschlossen haben, erscheinen auf der Partitionsübersicht vier neue RAID-Geräte (z. B. /dev/md0 bis /dev/md3). Öffnen Sie jedes Gerät einzeln, ändern Sie den Typ von “RAID” zu dem gewünschten Dateisystem und weisen Sie die Mountpoints zu. Beispiel:

erstes Array: ext3, Mountpoint /boot
zweites Array: swap
drittes Array: ext3, Mountpoint /
viertes Array: ext3, Mountpoint /var

Gehen Sie auf Speichern und seien Sie geduldig: Beim Erstellen der Arrays kann das System stark verlangsamt werden; auf einem Testsystem kann der Aufbau über eine Stunde dauern.

4) Den Fortschritt überwachen

Öffnen Sie auf einer zweiten Konsole (Alt+F2) ein Terminal und prüfen Sie den Synchronisationsstatus mit einer der folgenden Befehle:

Für Ubuntu 5.1 im Installer-Beispiel:

cat /proc/mdstat

Oder allgemeiner:

watch cat /proc/mdstat

Beispielausgabe nach abgeschlossenem Aufbau:

root@server1:/home/patje/install_ispconfig# cat /proc/mdstat
Personalities : [raid1]
md3 : active raid1 sda4[0] sdb4[1] 133596416 blocks [2/2] [UU]
md2 : active raid1 sda3[0] sdb3[1] 24410688 blocks [2/2] [UU]
md1 : active raid1 sda2[0] sdb2[1] 1951808 blocks [2/2] [UU]
md0 : active raid1 sda1[0] sdb1[1] 120384 blocks [2/2] [UU]
unused devices:

5) Installation fortsetzen

Nachdem die RAID-Arrays vorhanden und (falls gewünscht) initial synchronisiert sind, lässt der Debian-/Ubuntu-Installer die Installation fortfahren. Nehmen Sie sich Zeit, die mdadm-Dokumentation zu lesen und ggf. /etc/mdadm/mdadm.conf später zu ergänzen.

Verifikation und Nacharbeiten

Überprüfen Sie /proc/mdstat regelmäßig, bis alle Arrays als [UU] angezeigt werden (beide Laufwerke online).
Nach der Installation: mdadm –detail /dev/mdX zeigt Details zu jedem Array.
Ergänzen Sie die mdadm.conf mit Kennungen (UUIDs) der Arrays, damit das System beim Booten die Arrays automatisch erkennt:

mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm/mdadm.conf
update-initramfs -u

Fehlerbehebung und typische Probleme

Langsame Synchronisation: CPU- oder I/O-Last während der initialen Resync-Phase ist normal; vermeiden Sie parallel große Schreiboperationen.
Array zeigt [U_] oder [_U]: ein Laufwerk ist ausgefallen oder entfernt; prüfen Sie dmesg und /proc/mdstat.
Nach Austausch einer defekten Platte: mdadm –add /dev/mdX /dev/sdY und Resync überwachen.

Wichtig

Wenn Sie ein Array manuell eingreifen müssen, lesen Sie erst die mdadm-Dokumentation. Falsche Operationen können zu Datenverlust führen.

Alternative Ansätze

Hardware-RAID: Viele Hardware-RAID-Controller bieten bessere Performance und transparente Verwaltung, aber sind teurer und können bei Herstellerwechsel zu Lock-In führen.
LVM über RAID: Platzieren Sie RAID-Arrays unter LVM, wenn Sie flexible Volumeverwaltung benötigen (Snapshots, dynamische Größen).
Root-on-RAID: ROOT kann auf RAID liegen, erfordert jedoch korrektes Setup von initramfs und mdadm-Konfiguration.

Heuristiken und Best Practices

Für 2 Platten: RAID1 für Redundanz, kein RAID5 möglich.
Für mehr als 2 Platten: RAID5 bietet Platzersparnis, aber Vorsicht bei Wiederherstellung nach Ausfall großer Disks.
Swap auf RAID: Swap auf RAID1 ist möglich, aber bei Ausfallsicherheit auf Software-Ebene sollten Sie Performance- und Komplexitätskosten abwägen.

Administrator-Checkliste

Backup vor Beginn erstellen
Identische Partitionstabellen auf beiden Festplatten anlegen
RAID-Level gemäß Bedarf wählen
mdadm.conf aktualisieren und initramfs erneuern
Resync in /proc/mdstat überwachen
Testlauf: Platte entfernen und Wiederherstellung testen

Faktenbox

Benötigte Tools: mdadm (Standard in den meisten Distributionen)
RAID-Level: RAID0 (Striping), RAID1 (Spiegelung), RAID5 (Parity)
Beispiel-Partitionen: /boot 50 MB, swap 1 GB, / 10 GB, /var Rest

Kurzes Glossar

mdadm: Kommandozeilen-Tool zur Erstellung und Verwaltung von Linux-Software-RAID.
Resync: Der Vorgang, bei dem RAID-Teile gegenseitig die Daten abgleichen.

Wann es nicht passt

Wenn Sie maximale IO-Performance ohne Redundanz benötigen, ist RAID0 besser geeignet.
Wenn Kosten für Hardware-Controller und Einfachheit im Vordergrund stehen, wählen Sie Software-RAID.

Zusammenfassung

Erstellen Sie identische Partitionen auf beiden Platten und markieren Sie sie als “Linux RAID”.
Erzeugen Sie die Arrays im Installationsprogramm (Configure Software Raid) mit mdadm.
Weisen Sie Dateisysteme und Mountpoints zu, dann warten Sie die initiale Synchronisation ab.
Prüfen und dokumentieren Sie die Arrays in /etc/mdadm/mdadm.conf, aktualisieren Sie initramfs und testen Sie Wiederherstellungsabläufe.

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