Jak w prosty sposób skonfigurować RAID-1 na Raspberry Pi?

System operacyjny Raspberry Pi jest zainstalowany na karcie SD lub dysku USB. Ze względu na ograniczone cykle zapisu komórek flash na kartach SD ich niezawodność nie jest gwarantowana. Dyski twarde i SSD radzą sobie lepiej pod względem niezawodności; ten ostatni wykorzystuje algorytmy poziomu zużycia, aby przedłużyć żywotność urządzenia. Jednak przechowywanie danych tylko na jednym dysku jest zawsze ryzykowne.

MAKEUSEOF WIDEO DNIA

Idea dublowania danych za pomocą RAID-1

Aby uniknąć utraty danych w przypadku awarii dysku, Dublowanie danych RAID-1 powinny zostać wdrożone. Problem polega na tym, że konfiguracja RAID nie jest możliwa podczas fazy instalacji systemu operacyjnego na Raspberry Pi.

---

---

Pomysł polega na skonfigurowaniu dublowania RAID-1 na dwóch dyskach USB SSD, a następnie skopiowaniu katalogu domowego na partycję RAID i skonfigurowaniu go do używania jako /home. Ponieważ dane użytkownika znajdują się w katalogu domowym, dane można w pełni odzyskać, a RAID można odbudować ponownie w przypadku awarii jednego dysku.

System operacyjny nadal pozostanie na karcie SD (lub innym dysku SSD). Jeśli dysk systemu operacyjnego ulegnie awarii, ważne dane są nadal dostępne w macierzy RAID-1. Ponadto dysk systemu operacyjnego będzie trwał dłużej, ponieważ ciśnienie dysku jest mniejsze. Dzieje się tak, ponieważ większość aktywności na dysku ma miejsce w katalogu /home (na przykład ciągły odczyt/zapis do „Plików profilu Firefoksa”).

Proces ten wykorzystuje interfejs sieciowy w celu uproszczenia złożonego procesu konfigurowania macierzy RAID. Konfiguracja pokazana tutaj używa Ubuntu MATE 22.04 i ten sam proces można zastosować do dowolnego innego systemu operacyjnego Pi.

Wybierz odpowiedni sprzęt, biorąc pod uwagę dostępność zasilania

Do RAID-1 wymagane są co najmniej dwa dyski. Dyski te mogą być dyskami twardymi lub dyskami SSD. Po skonfigurowaniu RAID-1 dane są dublowane (klonowane) w całej macierzy. Oznacza to, że dane są zapisywane na obu dyskach i odczytywane z najszybszego elementu macierzy RAID.

Adaptery USB do SATA służą do podłączania dysków SSD do Pi. Dysk SSD zużywa około 5 watów mocy w szczytowym okresie użytkowania. Ponieważ dwa z nich są potrzebne do RAID-1, należy wziąć pod uwagę dostępność zasilania.

---

---

2 (SSD) x 5 (Waty) = 10 Watów

Pi 4 działający ze standardowym zegarem zużywa około 6 watów i podkręcony Pi 4 przy pełnym obciążeniu zużywa blisko 8 watów.

---

---

Oficjalne zasilanie Raspberry Pi 4 to 5.1V, 3.0A.

5,1 (wolty) x 3 (ampery) = 15,3 watów

Podsumowując, zapotrzebowanie na moc jest większe niż maksymalna moc zasilacza.

10 watów + 8 watów > 15,3 watów

Pi będzie również musiało zasilać swój system chłodzenia. Dlatego dyski SSD muszą być zasilane zewnętrznie, aby mieć zapas na stabilną pracę.

A Podwójna stacja dokująca USB HDD/SSD idealnie nadaje się do tego celu, może pomieścić zarówno dyski 2,5 cala, jak i 3,5 cala. Ma własny zasilacz i nie będzie pobierał energii z Pi.

SD dla RAID, wybierz modele z nieidentycznymi TBW, aby oba dyski miały punkty awarii w różnych odstępach czasu. Daje to wystarczająco dużo czasu na odbudowę macierzy RAID i zapewnia nienaruszone dane. W Pi 4 są dwa porty USB 3.0. Ponieważ stacja dokująca używa tylko jednego z nich, wolny port jest nadal dostępny do podłączenia innego szybkiego urządzenia.

Zainstaluj narzędzia do konfiguracji dublowania RAID-1

Podłącz dyski do stacji dokującej i włącz Pi. Konfiguracja RAID jest łatwa dzięki narzędziu o nazwie „Webmin”, a jego interfejs jest dostępny za pośrednictwem przeglądarki. Otwórz terminal (skrót: Ctrl+Alt+T ) i użyj tych poleceń, aby zainstalować Webmina:

Edytuj plik sources.list:

przenieść program na inny dysk

sudo nano /etc/apt/sources.list

Dodaj tę linię (skrót: Ctrl+Shift+Insert ):

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

Zapisz plik za pomocą Ctrl+O , naciśnij „Enter” i wyjdź za pomocą Ctrl+X .

Pobierz klucz, aby zaufać źródłu:

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

Zaktualizuj nowe repozytoria:

sudo apt update

Zainstaluj Webmina:

sudo apt install webmin -y

Zainstaluj narzędzie mdadm Software RAID:

sudo apt install mdadm -y

Zainstaluj narzędzie do zarządzania dyskami:

F6F6B7BBBBFEB8A054A78AAA026A6AD5A7E4C8909

Ustaw hasło dla użytkownika root (do zarządzania Webminem):

sudo su 
passwd

Aktualizacja, aktualizacja i ponowne uruchomienie:

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

Proces budowania macierzy RAID-1

otwarty Dyski narzędzie z Menu > Preferencje . Możesz także użyć polecenia:

gnome-disks

Pokazywałby nowe dyski, sformatował oba.

Otwórz przeglądarkę internetową i wprowadź ten adres URL:

https://localhost:10000

Webmin działa na hoście lokalnym na porcie 10000. Ponieważ używany jest protokół https, a certyfikat SSL nie jest zainstalowany, przeglądarka wyświetli ostrzeżenie. Kliknięcie jest bezpieczne Zaawansowany i wtedy Zaakceptuj ryzyko i kontynuuj .

Zaloguj się z użytkownikiem jako „root” i hasłem, które wcześniej ustawiłeś dla roota. Po pierwsze, Odśwież moduły . Po zakończeniu rozwiń Sprzęt komputerowy i wybierz RAID w Linuksie . Z menu wybierz RAID1 (dublowany) i kliknij przycisk Utwórz urządzenie RAID poziomu .

Wybierz dwa dyski, przytrzymując klawisz kontrolny klucz. Przełącznik Pomiń inicjalizację urządzeń . Dzieje się tak, ponieważ inicjowanie zajmuje dużo czasu, ponad godzinę na każde 100 GB i nie jest konieczne replikowanie pustych dysków.

Kliknij Tworzyć . Webmin powinien odpowiedzieć w ciągu trzech minut z nowo utworzoną tablicą. Następnie możesz sprawdzić więcej szczegółów poprzez /dev/md0 . Dwa dyski są pokazane jako Partycje w RAID i Stan systemu plików jest Aktywny, ale nie zamontowany .

Nowa macierz RAID musi zostać sformatowana przed jej zamontowaniem. Można to zrobić za pomocą Dysków po lewej stronie. Wybierz Macierz RAID-1 oraz Formatuj partycję .

Podaj imię, na przykład Dane . Wybierz przycisk radiowy Dysk wewnętrzny do użytku tylko z systemami Linux (Ext4) i postępuj, aby go sformatować.

Ta macierz musi być automatycznie montowana przy każdym rozruchu. Wybierz Edytuj opcje montowania .

Przełącznik Domyślne ustawienia sesji użytkownika i kliknij OK . Po uwierzytelnieniu ten proces modyfikuje plik „/etc/fstab”.

Uruchom ponownie, zamontowana macierz RAID-1 pojawi się jako folder „Data” w eksploratorze plików.

Przenieś katalog domowy do macierzy RAID-1

Aby wykonać kopię lustrzaną ważnych danych, katalog domowy musi znajdować się w macierzy RAID-1. Zaleca się zrobienie kopii zamiast jej przenoszenia, ponieważ pomoże ona w przyszłości w „przebudowie RAID”.

W terminalu:

dir /mnt

Skopiuj nazwę montażu RAID, wygląda jak „6256d81c-c23c-42c4-aea3-d194466c6c33” i jest dla Ciebie inna. Zastąp nazwę katalogu i użyj tego polecenia, aby sklonować katalog domowy:

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

Ustaw ten nowy katalog do zamontowania jako /home zamiast starego:

sudo nano /etc/fstab

Znajdź linię /dev/dysk... (zazwyczaj ostatnia linia od momentu jej zamontowania) i zmień punkt montowania na '/home', jak pokazano na zrzucie ekranu poniżej.

Uruchom ponownie, katalog domowy Pi jest teraz na RAID-1, a dane są dublowane.

Opcje odzyskiwania po awarii Raspberry Pi RAID

W przypadku awarii macierzy RAID dostępne są dwie opcje odzyskiwania, które należy teraz ustawić.

1) Zamontuj zdegradowaną macierz i odbuduj

Utwórz nowy plik:

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

Dołącz tę treść:

BOOT_DEGRADED=true

Spowoduje to zamontowanie macierzy RAID nawet w przypadku awarii dysku. Zostanie użyty katalog domowy w zdegradowanej tablicy.

2) Nie montuj uszkodzonej macierzy, ale odbuduj

Nic nie rób, zdegradowana macierz nie zostanie zamontowana podczas rozruchu. Zamiast tego zostanie użyty stary katalog domowy; wcześniej skopiowałeś katalog domowy zamiast go przenosić z tego powodu. Teraz pomoże odbudować macierz RAID. Nie panikuj po zauważeniu brakujących danych w tym trybie, pamiętaj, że to nie jest twój katalog domowy. Twoje dane są bezpieczne na innym dysku i czekają na odzyskanie.

Jeśli Webmin wyświetli komunikat o błędzie „mdadm: Nie można uzyskać informacji o tablicy dla /dev/md0”.

Użyj tego polecenia, aby uruchomić szyk:

sudo mdadm --run /dev/md0

Odbudowa macierzy w przypadku awarii

Chociaż nie jest konieczne powtarzanie tego kroku, dobrze jest wiedzieć, że dane można odzyskać w przypadku awarii dysku.

Proces symulacji

Pi jest wyłączane i jeden dysk jest usuwany. Pi jest następnie włączane i uzyskuje się dostęp do Webmina. W RAID w Linuksie , Status jest teraz pokazywany jako Nieaktywny . Po dalszej kontroli, sprawdzaniu /dev/md0 pokazuje zdegradowaną macierz z tylko jednym dyskiem w macierzy RAID.

Dane są nienaruszone, ale teraz znajdują się tylko na jednym dysku. Aby zachować dane, należy odbudować macierz RAID.

Windows 10 nie uruchamia się na czarnym ekranie

Pi jest wyłączane, nowy pusty dysk HDD/SSD jest wkładany w miejsce starego i Pi jest zasilane. Dostęp do Webmina, sprawdzanie /dev/md0 pokazuje opcje dodania nowego dysku do macierzy RAID. Wybierz nowy dysk z listy rozwijanej i kliknij Dodaj partycję .

Odbudowa rozpocznie się natychmiast, czas trwania zależy od rozmiaru dysków. Zwykle zajmuje to godzinę na każde 100 GB (w przypadku dysków SSD).

Ochrona danych Twojego Pi jest niezbędna

Dzięki tej implementacji dane są bezpieczniejsze, a Pi może być używany jako codzienny sterownik. Ostatnio Raspberry Pi jest szeroko stosowane w zastosowaniach przemysłowych, a przestoje można zminimalizować.

Dzięki doborowi dysków SSD możesz dokonać mądrego wyboru. Producenci mają dyski SSD o podobnej pojemności w różnych przedziałach cenowych, z różnicą TBW (Total Bytes Written); lepszy model ma zwykle 50% więcej TBW. Korzystając z dysków SSD do macierzy RAID, wybierz modele z nieidentycznymi wartościami TBW, aby oba dyski miały punkty awarii w różnych odstępach czasu. Daje to wystarczająco dużo czasu na odbudowę macierzy RAID i zapewnia nienaruszone dane.