Ubuntu 8.04: Software-RAID1 installieren

TL;DR

Kurzfassung: Diese Anleitung zeigt Schritt für Schritt, wie Sie während der Installation von Ubuntu 8.04 ein Software-RAID1 (Spiegelung) anlegen, beide Platten bootfähig machen, ausgefallene Laufwerke entfernen und neue Laufwerke wieder ins Array integrieren. Beinhaltet Befehle, Checklisten und ein kleines Playbook für den Austausch defekter Festplatten.

Einleitung

Dieses kurze Handbuch erklärt, wie Sie beim Erstinstallationsprozess von Ubuntu 8.04 (Hardy Heron) ein Software-RAID1 konfigurieren. RAID1 spiegelt Daten auf zwei Festplatten, sodass das System bei Ausfall einer Platte weiterarbeitet. Diese Anleitung beschreibt die Partitionierung im Installer, das Erstellen von MD-Geräten, das Bootfähig-Machen beider Platten, das manuelle Entfernen und Ersetzen ausgefallener Laufwerke sowie Monitoring- und Wartungs-Hinweise.

Wichtige Begriffe in einem Satz:

RAID1: Spiegelung von Daten zwischen zwei oder mehr Laufwerken.
mdadm: Linux-Tool zur Verwaltung von Software-RAID.
md-Gerät (z. B. /dev/md0): das logische RAID-Device, das aus Partitionen mehrerer Platten erstellt wird.

Voraussetzungen

Zwei physische Festplatten (z. B. /dev/sda und /dev/sdb).
Ubuntu 8.04 Installationsmedium.
Grundkenntnisse in Linux-Kommandozeile.
Zugang als root oder sudo auf dem frisch installierten System.

Übersicht der Schritte

Partitionierung im Installer: Partitionen als “physical volume for RAID” anlegen.
Software-RAID im Installer konfigurieren (MD-Geräte erstellen, RAID1 wählen).
MD-Geräte als Root-Dateisystem und Swap einhängen.
Beide Platten bootfähig machen (Grub auf beide Platten installieren).
Monitoring, Fehlerbehandlung und Austausch defekter Laufwerke.

Schritt-für-Schritt: Partitionierung und RAID-Erstellung während der Installation

(Achten Sie darauf, die folgenden Auswahlnamen im Partitionierungsdialog zu verwenden; deutsche Bezeichnungen können je nach Installations-UI leicht abweichen.)

Im Dialog “Partitionen” (Partitions Disks) wählen Sie “Tabelle manuell bearbeiten” (Manually edit the partition table).
Wählen Sie die erste Festplatte (/dev/sda).
Bestätigen Sie die Abfrage “Neue leere Partitionstabelle auf diesem Gerät erstellen?” mit Ja.
Erstellen Sie eine primäre Partition, groß genug für das Root-Dateisystem (/).
- Bei “Wie soll diese Partition verwendet werden?” wählen Sie “physical volume for RAID” (nicht Ext3).
- Markieren Sie die Partition als bootfähig.
Erstellen Sie eine zweite primäre Partition mit dem verbleibenden Platz. Diese wird später als Swap dienen.
- Wählen Sie erneut “physical volume for RAID” (nicht Ext3 und nicht “swap area”).
Wiederholen Sie die Schritte auf der zweiten Festplatte (/dev/sdb), sodass /dev/sda1 und /dev/sdb1 sowie /dev/sda2 und /dev/sdb2 identisch sind. Denken Sie daran, Partition 1 auf beiden Platten als bootfähig zu markieren.
Im oberen Bereich des “Partitionen”-Dialogs wählen Sie “Software-RAID konfigurieren” (Configure Software RAID).
Auf die Frage “Änderungen an den Speicher-Geräten schreiben und RAID konfigurieren?” antworten Sie mit “Ja”.
Bei “Mehrfachplatten-Aktionen” (Multidisk configuration actions) wählen Sie “MD-Gerät erstellen” (Create MD device).
Wählen Sie als “Multidisk-Gerätetyp” RAID1.
“Anzahl der aktiven Geräte für das RAID1-Array” = 2.
“Anzahl der Ersatzgeräte” = 0.
Wählen Sie als aktive Geräte /dev/sda1 und /dev/sdb1 für /dev/md0.
Erstellen Sie ein weiteres MD-Gerät für /dev/sda2 und /dev/sdb2 (z. B. /dev/md1 für Swap).
Wählen Sie zuletzt “Fertigstellen” (Finish).

Nach der RAID-Konfiguration müssen Sie md0 als Root-Dateisystem und md1 als Swap einrichten:

Im “Partitionen”-Dialog wählen Sie das RAID-Gerät #0 und konfigurieren es als Ext3-Dateisystem mit Mountpoint /.
Konfigurieren Sie das RAID-Gerät #1 als Swap.

Grub auf beiden Platten installieren (beide Platten bootfähig machen)

Booten Sie das frisch installierte System (oder verwenden Sie die Live-CD/Recovery) und führen Sie im Terminal folgende Schritte aus, um GRUB auf die zweite Festplatte zu schreiben:

Öffnen Sie den GRUB-Prompt:

grub

Im GRUB-Prompt:

device (hd1) /dev/sdb
root (hd1,0)
setup (hd1)
quit

Diese Schritte installieren den Bootloader auf /dev/sdb. Wiederholen Sie das ggf. für /dev/sda, wenn noch nicht geschehen.

Alternative: Menüeintrag für das Booten von der zweiten Platte

Bearbeiten Sie die GRUB-Menüdatei:

vi /boot/grub/menu.lst

Fügen Sie einen alternativen Eintrag hinzu, der das Booten von der zweiten Platte erzwingt (falls /dev/sda ausfällt):

### To boot if sda fails ###
title           Ubuntu 8.04.1, kernel 2.6.24-19-generic /dev/sda fail
root            (hd1,0)
kernel          /boot/vmlinuz-2.6.24-19-generic root=/dev/md0 ro quiet splash
initrd          /boot/initrd.img-2.6.24-19-generic
### End mod ###

Passen Sie Kernel- und Initrd-Namen bei Bedarf an und testen Sie das Booten.

Wartung: Monitoring und typisches Verhalten

Ein RAID1 erlaubt weiter Betrieb, wenn eine Platte komplett ausfällt. Der Kernel entfernt ausgefallene Laufwerke automatisch aus dem Array, wenn sie vollständig ausfallen.

Es gibt aber Fälle, in denen eine Platte nur fehlerhaft wird (z. B. Seek-Fehler). In solchen Fällen entfernt der RAID-Treiber die Platte eventuell nicht automatisch und die Performance kann leiden. Dann sollten Sie die betroffene Platte manuell aus dem Array setzen.

Nützliche Statusbefehle:

cat /proc/mdstat
mdadm --query --detail /dev/md0
mdadm --query --detail /dev/md1

Verwenden Sie zur SMART-Überwachung smartctl (Teil von smartmontools), um SMART-Attribute zu prüfen. Beachten Sie, dass SMART nicht alle Ausfälle vorhersagt; Laufwerke können ohne Vorwarnung sterben.

Manuelles Markieren eines Laufwerks als ausgefallen

Wenn Sie eine Platte manuell aus dem Array entfernen möchten (z. B. /dev/sda), markieren Sie zunächst die RAID-Partitionen als failed:

mdadm --fail /dev/md0 /dev/sda1
mdadm --fail /dev/md1 /dev/sda2

Anschließend entfernen Sie die Partitionen aus den Arrays:

mdadm --remove /dev/md0 /dev/sda1
mdadm --remove /dev/md1 /dev/sda2

Danach kann die Maschine heruntergefahren und die defekte Platte ersetzt werden.

Vorbereitung der neuen Festplatte und Wiederherstellung

Bauen Sie die neue, unformatierte Platte ein und starten Sie das System neu.
Erstellen Sie auf der neuen Platte eine identische Partitionsstruktur wie auf der funktionierenden Platte.
- Manuell mit fdisk oder automatisch kopieren, wenn die Platten baugleich sind:

sfdisk -d /dev/sdb | sfdisk /dev/sda

Warnung: Achten Sie genau auf Quell- und Zielgerät; falsche Angabe kann die Partitionstabelle der gesunden Platte überschreiben.

Fügen Sie die neuen Partitionen wieder in die MD-Devices ein:

mdadm --add /dev/md0 /dev/sda1
mdadm --add /dev/md1 /dev/sda2

Überwachen Sie den Re-Sync:

cat /proc/mdstat

Die Re-Synchronisation läuft im Hintergrund und verwendet vorzugsweise Idle-Ressourcen, um Produktionssysteme nicht zu sehr zu belasten. Das System bleibt während des Resyncs online.

Neues Array in freiem Platz erstellen

Wenn auf beiden Festplatten noch freien, identischen Platz vorhanden ist, können Sie ein neues RAID1 anlegen:

Erstellen Sie auf beiden Festplatten eine Partition und setzen Sie den Typ auf “fd” (Linux raid autodetect).
Erstellen Sie das Array:

sudo mdadm --create --verbose /dev/md3 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sda5 /dev/sdb5

SOP / Playbook: So handeln Sie bei einem ausgefallenen Laufwerk

Kurzanleitung für Administratoren:

Sofortmaßnahmen
- Prüfen Sie /proc/mdstat.
- Prüfen Sie SMART-Daten: smartctl -a /dev/sdX.
- Prüfen Sie syslog (/var/log/syslog) auf I/O-Fehler.
Falls das Laufwerk als fehlerhaft erkannt wurde, markieren Sie es failed und entfernen Sie es:

mdadm --fail /dev/md0 /dev/sdX1
mdadm --remove /dev/md0 /dev/sdX1

Planen Sie Austausch: Informieren Sie Team/Change-Management, bringen Sie Ersatzlaufwerk.
Ersetzen: Platte tauschen, Partitionen anlegen/kopieren, mdadm --add ausführen.
Überwachung: Re-Sync prüfen (cat /proc/mdstat), nach Abschluss mdadm --detail /dev/md0 prüfen.
Nachkontrolle: Eventuell grub auf neue Platte installieren, wenn die getauschte Platte bootfähig sein soll.

Kriterien für Erfolg (Kriterien bei Austausch):

/proc/mdstat zeigt das Array als vollständig und synchronisiert.
mdadm –detail gibt für alle Devices “State : clean, active” oder “active sync” aus.
System bootet korrekt von einer beliebigen Platte, wenn eine ausgefallen ist.

Checklisten nach Rolle

Administrator (vorbereiten)

Backup der wichtigsten Daten prüfen.
Zugang zur Konsole / IPMI/Remote-KVM sicherstellen.
Ersatzlaufwerke bereitstellen.

Administrator (Austausch)

cat /proc/mdstat prüfen.
SMART-Daten auswerten.
Laufwerk markieren und entfernen.
Platte tauschen, Partitionstabelle kopieren oder neu anlegen.
mdadm --add ausführen und Re-Sync überwachen.
GRUB auf Ersatzlaufwerk installieren (falls erforderlich).

Operator (Monitoring)

Alerts für mdadm-Mails an root konfigurieren.
Regelmäßige Auswertung von smartctl und /proc/mdstat.

Kurzes Cheat-Sheet (Wichtige Befehle)

RAID-Status prüfen: cat /proc/mdstat
Detail-Info eines Arrays: mdadm --query --detail /dev/md0
Partition als failed markieren: mdadm --fail /dev/md0 /dev/sda1
Partition entfernen: mdadm --remove /dev/md0 /dev/sda1
Partition hinzufügen: mdadm --add /dev/md0 /dev/sda1
Partitionstabelle kopieren: sfdisk -d /dev/sdb | sfdisk /dev/sda
Neues Array erstellen: mdadm --create --verbose /dev/md3 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sda5 /dev/sdb5

Entscheidungsbaum: Defektes Laufwerk ersetzen

Verwenden Sie den folgenden kleinen Entscheidungsbaum, um zu entscheiden, wie Sie vorgehen sollten:

flowchart TD
  A[Fehlermeldung/Alert für Laufwerk] --> B{SMART zeigt Fehler?}
  B -- Ja --> C[Markiere Partition als failed; entferne aus Array]
  B -- Nein --> D{I/O-Errors in Syslog?}
  D -- Ja --> C
  D -- Nein --> E[Weiter beobachten; evtl. Tests 'badblocks']
  C --> F[Tausche Platte physisch]
  F --> G[Partitionstabelle kopieren / Partitionen anlegen]
  G --> H[mdadm --add]
  H --> I[Re-Sync überwachen bis vollständig]
  I --> J[Optional: GRUB auf neue Platte installieren]
  E --> K[Wenn wiederholte Fehler: gehe zu C]

Wann Software-RAID1 scheitern kann / Einschränkungen

Gleichzeitiger Ausfall beider Platten führt zum Datenverlust.
Vollständiger Plattenausfall lässt sich tolerieren; jedoch nicht mehrere Ausfälle gleichzeitig.
RAID schützt nicht vor versehentlichem Löschen oder Dateisystem-Korruption. Regelmäßige Backups bleiben erforderlich.
Bei heterogenen Platten (verschiedene Größen/Performance) kann die Performance beeinträchtigt sein.

Alternative Ansätze

Hardware-RAID: bietet oft Batterie-geschützte Schreib-Caches und Management, ist aber teurer und proprietär.
Distributed Filesystems (z. B. Ceph, Gluster): für größere Umgebungen, mehr Redundanz und Skalierung.

Kurze Zusammenfassung

Software-RAID1 unter Ubuntu 8.04 ist eine kosteneffiziente Methode, um Spiegelung und Redundanz zu erreichen. Die Einrichtung im Installer ist gut unterstützt: Partitionen als “physical volume for RAID” anlegen, MD-Geräte erstellen und Root/Swap darauf legen. Achten Sie auf Monitoring, SMART-Checks und ein definiertes Vorgehen für den Austausch defekter Laufwerke. Software-RAID ist flexibel, erfordert aber administrative Aufmerksamkeit bei Ausfällen.

Wichtig: RAID ist kein Ersatz für Backups.

Glossar (einzeilig)

RAID1: Spiegelung von Daten zwischen zwei Festplatten.
mdadm: Werkzeug zur Verwaltung von Linux-Software-RAID.
/proc/mdstat: Kernel-Interface zur Anzeige des RAID-Status.

Ubuntu 8.04: Software-RAID1 installieren und pflegen