Защита данных Raspberry Pi с RAID‑1 на внешних SSD

• Настройка RAID‑1 на двух внешних SSD позволяет зеркалировать каталог /home и минимизировать риск потери пользовательских данных при выходе из строя одного диска. Этот гид показывает, как подготовить оборудование, установить Webmin и mdadm, создать RAID‑1, перенести /home и восстановить массив при сбое.
• Питание SSD должно быть внешним (док с собственным адаптером). Перед началом создайте резервную копию и проверьте идентификаторы дисков в /dev и /mnt.

Основная мысль

Raspberry Pi обычно загружает ОС с SD‑карты или USB‑диска. SD‑карты имеют ограниченное число циклов записи, поэтому для надежности пользовательских данных целесообразно хранить их на зеркальном RAID‑массиве (RAID‑1) из двух внешних SSD. ОС может оставаться на SD‑карте, а каталог /home — находиться на RAID‑1. Такой подход позволяет восстановить данные и перестроить массив при отказе одного диска.

Важно: RAID не заменяет резервное копирование. RAID защищает от аппаратных отказов отдельных дисков, но не от ошибок пользователя, коррумпированных файлов, вирусов или уничтожения данных.

Что такое RAID‑1 — кратко

RAID‑1 зеркалирует данные между двумя (или более) дисками: каждая запись выполняется сразу на все участники массива. При выходе из строя одного диска данные остаются доступными на оставшемся. Восстановление массива восстанавливает зеркалирование, копируя данные на новый диск.

Термин в одну строку: RAID‑1 = зеркалирование для высокой доступности данных на уровне устройств хранения.

Кому это подходит

• Домашним пользователям, которые хотят сохранить профили браузера, медиа, документы и домашние серверные данные.
• Малому офису или промышленным сценариям с Raspberry Pi, где краткое время простоя критично.
• Тем, кто готов поддерживать дополнительное оборудование (внешний блок питания для SSD/дока).

Important: если вы хотите защититься от человеческих ошибок или шифрования файлов, добавьте регулярные резервные копии на внешние носители или облако.

Выбор оборудования и вопросы питания

Минимальные требования:

• Два диска (SSD или HDD) одинакового или разного объёма — RAID‑1 использует минимальный общий размер. SSD обычно предпочтительнее по скорости и надёжности.
• Док/корпус с собственным питанием (Dual HDD/SSD Dock) или активные USB‑адаптеры с внешним питанием. Pi4 не должен питать оба SSD.

Пример расчёта мощности (локализовано):

• Один SSD в пике ≈ 5 Вт (примерный порядок). Для двух SSD — ≈ 10 Вт.
• Raspberry Pi 4 в штатном режиме ≈ 6 Вт, при полной нагрузке (разгон) ≈ 8 Вт.
• Официальный блок питания Raspberry Pi 4: 5,1 В × 3,0 А = 15,3 Вт.

10 Вт (SSD×2) + 8 Вт (Pi при нагрузке) = 18 Вт > 15,3 Вт — значит, штатного питания Pi недостаточно. Вывод: внешнее питание для дока обязательно.

Советы по выбору SSD:

• Обратите внимание на TBW (Total Bytes Written). SSD с большим TBW обычно служат дольше.
• Для зеркалирования имеет смысл выбирать диски с разным TBW и/или разными моделями, чтобы уменьшить риск одновременного выхода из строя по одной и той же причине.
• Используйте USB 3.0 для лучшей пропускной способности. Raspberry Pi 4 имеет два порта USB 3.0.

ALT: Raspberry Pi 4 с док‑станцией для двух HDD/SSD и двумя SSD, подключёнными по USB‑SATA.

ALT: Два SSD, подключённые к Raspberry Pi 4 через USB→SATA адаптеры; показана компактная сборка на столе.

ALT: Технические характеристики официального адаптера питания Raspberry Pi 5.1 В, 3.0 А.

Подготовка системы и установка инструментов

Ниже приведён порядок действий для Ubuntu MATE 22.04 на Raspberry Pi; те же шаги в большинстве случаев применимы и к другим дистрибутивам на базе Debian/Ubuntu.

1. Подключите док и диски, включите питание.
2. Откройте терминал (Ctrl+Alt+T).
3. Установите Webmin — веб‑интерфейс для управления, он упростит настройку RAID.

Команды (выполните по одной):

sudo nano /etc/apt/sources.list

Добавьте строку (в nano вставьте через Ctrl+Shift+V или Ctrl+Shift+Insert):

deb http://download.webmin.com/download/repository sarge contrib

Сохраните Ctrl+O, Enter, затем выход Ctrl+X.

Загрузите ключ репозитория и добавьте его в доверенные:

wget -q -O- http://www.webmin.com/jcameron-key.asc | sudo apt-key add -

Обновите списки пакетов:

sudo apt update

Установите Webmin и необходимые утилиты:

sudo apt install webmin -y
sudo apt install mdadm -y
sudo apt install gnome-disk-utility -y

Установите пароль для root (Webmin использует учёт root по умолчанию в этом руководстве):

sudo su
passwd

Обновите систему и перезагрузите:

sudo apt update && sudo apt upgrade -y && sudo reboot

ALT: Окно редактора nano с добавлением репозитория Webmin в /etc/apt/sources.list.

ALT: Терминал, где вводится команда passwd для создания пароля root.

Notes: Если вы предпочитаете не включать root в Webmin, можно создать администратора с sudo и настроить Webmin для аутентификации через PAM; это более безопасно.

Создание RAID‑1 массива через Webmin

1. Запустите приложение «Диски» (Menu > Preferences) или из терминала:

gnome-disks

2. Отформатируйте оба SSD (удостоверьтесь, что форматируете правильные устройства).

ALT: Утилита Gnome Disks, показывающая форматирование диска.

3. Откройте браузер и перейдите на:

https://localhost:10000

Примите предупреждение о сертификате (Advanced → Accept the risk and continue). Войдите как root с паролем, который вы задали.

ALT: Диалог браузера о небезопасном SSL‑сертификате с опцией добавления исключения.

4. В Webmin: Hardware → Linux RAID. Выберите RAID1 (Mirrored) и нажмите Create RAID device of level.

ALT: Интерфейс Webmin с выбором уровня RAID (RAID1).

5. Выберите два диска, удерживая Ctrl, и переключите опцию Skip initialization of devices (пропустить инициализацию). Инициализация новых дисков может занимать много времени и обычно не нужна для новых SSD с пустыми блоками.

ALT: Выбор двух разделов для включения в RAID через Webmin; отмечена опция пропуска инициализации.

6. Нажмите Create. Через пару минут массив появится, обычно как /dev/md0. Статус: Active but not mounted.

ALT: Webmin показывает созданный RAID‑массив и входящие в него диски.

7. Отформатируйте RAID‑раздел (через Gnome Disks) в Ext4 и присвойте метку, например Data.

ALT: Gnome Disks форматирует RAID‑массив, выбор файловой системы Ext4.

8. Настройте автоматическое монтирование: Edit Mount Options → отключите User Session Defaults (Toggle User Session Defaults) и подтвердите, чтобы запись добавилась в /etc/fstab.

ALT: Выбор файловой системы Ext4 при форматировании RAID‑раздела и установка метки Data.

ALT: Окно монтирования, где задаются параметры монтирования и опция автоматического монтирования.

ALT: Параметры монтирования с переключателем «User Session Defaults».

Перезагрузите систему. В файловом менеджере вы увидите папку с меткой Data — это ваш RAID‑массив.

Перенос каталога /home на RAID‑1

Рекомендуется копировать, а не перемещать /home. Копия поможет при восстановлении и перестроении RAID в будущем.

1. Узнайте точку монтирования RAID‑раздела:

ls /mnt

В выводе появится каталог с UUID, например 6256d81c-c23c-42c4-aea3-d194466c6c33. Используйте точный UUID из вашей системы.

2. Копирование содержимого /home на RAID:

sudo rsync -av /home/ /mnt/6256d81c-c23c-42c4-aea3-d194466c6c33/

Примечание: обратный слеш в конце гарантирует копирование содержимого, а не самой папки.

3. Измените /etc/fstab, чтобы монтировать RAID как /home:

sudo nano /etc/fstab

Найдите строку с вашим RAID‑UUID или /dev/disk… (обычно последняя строка) и замените точку монтирования на /home. Сохраните и перезагрузите.

ALT: Редактор /etc/fstab с изменённой точкой монтирования RAID‑диска на /home.

После перезагрузки домашний каталог будет читаться и записываться на RAID‑массив; все операции с профилями приложений и пользовательскими файлами будут зеркалироваться.

Параметры восстановления при отказе массива

Есть два основных подхода — вы выбираете заранее, какой будет комфортнее и безопаснее для вашего сценария:

1. Монтировать деградированный массив (BOOT_DEGRADED=true)

• Создайте файл конфигурации initramfs для mdadm, чтобы система могла загрузиться и примонтировать массив даже при отсутствии одного диска.

sudo nano /etc/initramfs-tools/conf.d/mdadm

Добавьте строку:

BOOT_DEGRADED=true

Затем обновите initramfs и перезагрузите:

sudo update-initramfs -u
sudo reboot

Плюс: система загрузится и /home останется доступным на оставшемся диске. Минус: вы работаете с массивом в деградированном режиме, лучше как можно скорее заменить вышедший диск.

2. Не монтировать деградированный массив (по умолчанию)

• В этом случае при отсутствии второй копии RAID‑массив не монтируется, и система использует локальную копию /home (которую вы предварительно скопировали). Это безопаснее, если вы хотите избежать неполных/оптимизированных записей на деградированном массиве и предпочитаете восстановление вручную.

Important: в обоих случаях не паниковать при исчезновении данных — скорее всего, у вас осталась рабочая копия /home на SD или другом устройстве, если вы правильно следовали инструкции по копированию.

Если Webmin сообщает ошибку «mdadm: Cannot get array info for /dev/md0», попробуйте принудительно запустить массив:

sudo mdadm --run /dev/md0

Как восстанавливать массив после замены диска

Сценарий: один диск вышел из строя, вы выключили Pi, вставили новый пустой диск и включили систему.

1. Зайдите в Webmin → Linux RAID. Статус может быть Inactive или Degraded; /dev/md0 покажет, что в массиве отсутствует один участник.

ALT: Webmin показывает один доступный диск в RAID после выхода другого участника.

2. В Webmin добавьте новый раздел в массив: выберите новый диск из выпадающего списка и нажмите Add Partition. Перестроение начнётся автоматически.

ALT: Webmin: добавление нового раздела в RAID‑массив для перестроения.

3. Процесс перестроения займёт время — ориентировочно ~1 час на каждые 100 ГБ (время зависит от скорости носителей и контроллера).

ALT: Индикатор прогресса процесса перестроения RAID в Webmin.

После завершения статус массива вернётся в норму (Active, clean).

Когда RAID‑1 не помогает: ограничения и контрпримеры

• RAID не заменит регулярные бэкапы. Если пользователь случайно удалил файлы, удаление будет зеркально воспроизведено на обоих дисках.
• RAID не защищает от логических ошибок файловой системы, которые могут распространиться на оба диска.
• RAID не заменит защиту от программного шифрования данных (ransomware).

Альтернативы/дополнения:

• Регулярные инкрементные бэкапы rsync → внешний диск или облако.
• Использование snapshоt‑совместимых ФС (например, Btrfs или LVM snapshot) для истории версий.
• Локальный клон образа SD/OS (раз в неделю) для быстрой замены ОС‑диска.

Практическое руководство (SOP) — быстрое пошаговое резюме

1. Подготовка
   • Подключите док с внешним питанием и оба SSD.
   • Убедитесь, что у вас есть резервная копия важных данных.
2. Установка ПО
   • Установите Webmin, mdadm, gnome-disk-utility.
3. Создание массива
   • Форматируйте SSD, создайте RAID‑1 в Webmin (пропуск инициализации), отформатируйте /dev/md0 в Ext4.
4. Монтирование
   • Настройте автоматическое монтирование в /etc/fstab как /home.
5. Перенос данных
   • rsync /home → RAID; подтвердите владельцев и права.
6. Тестирование
   • Перезагрузите, проверьте, что /home смонтирован и работает.
7. Failover тест
   • (Опционально) имитируйте отказ одного диска, проверьте поведение и перестройку.

Критерии приёмки

• /home монтируется автоматически на RAID‑массиве после перезагрузки.
• Все пользователи могут залогиниться и получить доступ к своим файлам.
• mdadm показывает массив с двумя активными участниками и статус clean.

Чеклист ролей

Для системного администратора:

• Проверить наличие внешнего питания для дока.
• Убедиться в совместимости SSD с Pi (USB 3.0).
• Настроить Webmin и права доступа.
• Настроить обновления и мониторинг состояния mdadm (почтовые уведомления).

Для обычного пользователя:

• Создать резервную копию важных документов перед началом работ.
• Проверять доступность /home после каждой критической операции.

Мини‑методология: как тестировать после установки

1. Создайте тестовый файл в /home и проверьте наличие на обоих дисках (через mdadm и mount).
2. Имитируйте отказ: отключите один диск (физически или через Webmin), перезагрузите, убедитесь, что данные доступны.
3. Подключите новый диск, добавьте в массив, дождитесь завершения перестройки.
4. Проверьте целостность файлов и права доступа.

Decision tree для выбора стратегии восстановления (Mermaid)

flowchart TD
  A[Обнаружен отказ диска] --> B{Сделана ли копия /home на другом устройстве?}
  B -- Да --> C{Настроено BOOT_DEGRADED=true?}
  B -- Нет --> D[Использовать локальную копию /home на SD или восстановление из резервной копии]
  C -- Да --> E[Система загрузилась с деградированным массивом; заменить диск и добавить в mdadm]
  C -- Нет --> F[Система загрузится с локальной копией /home; затем заменить диск и восстановить RAID]
  E --> G[Перестройка массива, проверить mdadm и лог]
  F --> G

Матрица рисков и меры смягчения

• Риск: Одновременный выход обоих SSD
  • Смягчение: Бэкапы на внешние устройства/облако; выбирать диски разных моделей и производителей.
• Риск: Неправильная правка /etc/fstab — система не загрузится
  • Смягчение: Сохранить резервную копию /etc/fstab; иметь доступ к консоли восстановления.
• Риск: Недостаток питания — сбои, повреждение данных
  • Смягчение: Использовать док с внешним адаптером; мониторить потребление.

Тесты и критерии приёмки

• Тест 1: Перезагрузка и автоматическое монтирование /home — должен работать.
• Тест 2: Просмотр mdadm –detail /dev/md0 — оба участника активны.
• Тест 3: Имитация отказа одного диска — система сохраняет доступ к /home.
• Тест 4: Замена диска и перестройка — массив возвращается в состояние clean.

Совместимость и примечания по миграции

• Процесс аналогичен для большинства Debian‑производных (Raspbian/Raspberry Pi OS, Ubuntu).
• На других ОС могут отличаться пути для initramfs и команды (например, dracut вместо update-initramfs).
• Если вы предпочитаете не использовать Webmin, весь процесс можно выполнить исключительно через mdadm и команды parted/lsblk.

Короткая инструкция на случай аварии (Incident runbook)

1. Если RAID деградирован, подключитесь к Pi по SSH/консоли.
2. Проверьте статус: sudo mdadm –detail /dev/md0.
3. Если массив не запущен: sudo mdadm –run /dev/md0.
4. Если диск заменён: через Webmin или mdadm добавьте новый раздел как член массива: sudo mdadm /dev/md0 –add /dev/sdX1.
5. Мониторьте прогресс: cat /proc/mdstat.
6. По завершении проверьте целостность файлов и права.

Короткая галерея крайних случаев

• Если оба SSD физически повреждены — используйте бэкап на внешнем диске или облако.
• Если загрузка не выполняется из‑за /etc/fstab — загрузитесь с live‑USB и откатите изменения.
• Если данные частично коррумпированы — восстановление из последней хорошей резервной копии.

1‑строчный глоссарий

• RAID‑1: зеркалирование данных на двух дисках для отказоустойчивости.
• mdadm: утилита Linux для управления программными RAID.
• Webmin: веб‑интерфейс для администрирования Linux.
• TBW: общий объём записанных байтов — показатель износа SSD.

Итог и рекомендации

• RAID‑1 на Raspberry Pi — практичный способ защитить пользовательские данные при отказе одного диска. Он особенно полезен, если ваш Pi выполняет серверные задачи или хранит важные пользовательские профили.
• Всегда используйте внешнее питание для дисков, проверяйте TBW при выборе SSD и комбинируйте RAID с регулярными резервными копиями.

Summary

• Настройте внешний док с собственным питанием; не полагайтесь на питание Pi.
• Установите Webmin и mdadm, создайте RAID‑1 и отформатируйте /dev/md0 в Ext4.
• Используйте rsync для копирования /home, затем измените /etc/fstab для монтирования RAID как /home.
• Тестируйте сценарии отказа и имейте план восстановления.

Short announcement (100–200 слов)

RAID‑1 на Raspberry Pi позволяет зеркалировать каталог /home на двух внешних SSD, снижая риск потери пользовательских данных при выходе из строя одного диска. В этом руководстве показано, как подготовить оборудование (с акцентом на внешнее питание SSD), установить Webmin и mdadm, создать и отформатировать RAID‑массив, скопировать /home и настроить автоматическое монтирование. Также описаны способы восстановления после отказа диска, параметры загрузки деградированного массива и практические советы по выбору SSD (TBW). Рекомендуется сочетать RAID с регулярными резервными копиями: RAID повышает доступность, но не заменяет бэкап. Полное пошаговое руководство позволит безопасно перенести данные и минимизировать время простоя вашей системы.

Конец руководства. Следуйте шагам внимательно и сохраняйте резервные копии перед критическими действиями.