Snapraid: So richten Sie den Festplattenverbund unter Linux ein

Raid-Systeme sind meist dort anzutreffen, wo eine Menge Daten entweder ausfallsicher auf gespiegelten Datenträgern liegen (Raid-1) oder vergleichsweise langsame Festplatten durch Lastenverteilung mehr Leistung bringen sollen (Raid-0).

Ein von Hobbyadministratoren oft übersehener Raid-Level im Repertoire von Linux ist Raid-5, das Ausfallsicherheit, Speichereffizienz und gute Leistung bei lesenden Zugriffen kombiniert.

Ähnlich wie Raid-0 arbeitet dieser Raid-Level mit Stripesets und verteilt Daten über mehrere Festplatten. Gleichzeitig sichern Paritätsdatensets, die auf allen Datenträgern verteilt gesichert sind, den gesamten Verbund gegen den Ausfall eines der enthaltenen Speichermedien ab.

Raid-Level 5 funktioniert ab einem Verbund von drei Datenträgern. Die per XOR berechnete Parität der Daten sorgt dafür, dass beim Ausfall eines Mediums dessen Inhalt aus den anderen noch intakten Platten zu jeder Zeit wieder rekonstruiert werden kann.

IDG

Der Linux-Kernel hat mit seinem Devicemanager und den Mdadm-Tools alle Voraussetzungen zum Aufbau eines Raid an Bord.

hat nur die Datensicherheit im Sinn und macht den Aufbau eines Raid-ähnlichen Verbunds deutlich einfacher.

Snapraid erstellt in regelmäßigen Intervallen Snapshots, also Abbilder zur Wiederherstellung der zu schützenden Dateien.

Die von Snapraid erstellen Snapshots sind aber keine kompletten Backups der Dateien der überwachten Datenträger. Stattdessen arbeitet Snapraid mit errechneten Paritätsbits, die es während der Snapshot-Erzeugung aus den zu schützenden Dateien erstellt und auf einer separaten „Parity-Disk“ speichert.

Zusätzlich erstellt Snapraid zu allen Dateien Checksummen und kann damit auch dem stillen Datenverlust durch subtile Fehler auf Speichermedien entgegenwirken.

Snapraid verlangt mindestens drei Laufwerke: Ein Minimum an zwei Datenspeichern und mindestens ein größeres, möglichst flottes Laufwerk zum Sichern der Paritätsbits und Checksummen.

Das heißt: Das Parity-Laufwerk muss mindestens gleich groß sein wie der größte Datenträger im Snapraid-Verbund.

IDG

Snapraid arbeitet in Intervallen

Die Dateien auf der oder den eingebundenen Datenfestplatten werden in gewöhnlicher Form auf einem regulären Linux-Dateisystem gespeichert.

Linux kann die Laufwerke weiterhin normal einhängen, lesen und beschreiben. Snapraid kümmert sich nur um die Snapshots und um die Wiederherstellung beschädigter Dateien oder ganzer Datenträger.

Ein erheblicher Unterschied und Nachteil zu einem echten Raid-Verbund ist die Snapshot-Erstellung, die nicht augenblicklich bei Datenträgerzugriffen erfolgt, sondern als Cronjob in Intervallen ausgeführt wird.

Ein Snapshot dauert pro hundert Gigabyte je nach Festplattengeschwindigkeit erfahrungsgemäß zwei bis fünf Minuten auf SSDs, auf mechanischen Festplatten etwa doppelt so lange.

Ideal ist Snapraid also zum Schutz von Dateisammlungen und Archiven, die sich selten ändern.

Es ist also zum Verständnis von Snapraid hilfreich, es als effiziente, trickreiche Datensicherung zu betrachten und nicht als klassisches Raid-System. Zum Schutz der Systempartition ist das Programm nicht geeignet.

Einrichtung und Betrieb

Die Installation von Snapraid gelingt in allen verbreiteten Linux-Distributionen aus deren Standard-Paketquellen. In Debian, Ubuntu und Linux mit ist Snapraid mit

sudo apt install snapraid

schon installiert und wartet dann auf die Konfiguration.

Die Festplatten für die zu schützenden Dateien haben in unserem Beispiel die Laufwerkskennungen „/dev/sdb1“ und „/dev/ sdc1“. Das Parity-Drive hat hier die Kennung „/dev/sdd1“.

Alle diese Laufwerke sind hier dauerhaft über einen Eintrag in der Konfigurationsdatei „/etc/fstab“ in die Verzeichnisse „/mnt/sdb1“, „/mnt/sdc1“ und „/mnt/sdd1“ eingehängt.

Nun erwartet die Snapraid-Konfiguration unter „/etc/snapraid.conf“ die Angabe dieser Laufwerke mit ihrer jeweiligen Funktion. In unserem einfachen Szenario mit einer 2+1-Konstellation genügen folgende Anweisungen:

disk d1 /mnt/sdb1
disk d2 /mnt/sdc1
parity /mnt/sdd1/snapraid.parity
content /mnt/sdb1/snapraid.content
content /mnt/sdc1/snapraid.content
content /var/log/snapraid.content
exclude /lost+found/

Die ersten beiden Zeilen, die mit „disk“ beginnen, definieren die Datenspeicher, die von Snapraid geschützt werden. Unter „parity“ folgt dann die Angabe des Parity-Laufwerks. Grundsätzlich erwartet Snapraid immer die Mountpunkte, da es auf Dateisystemebene arbeitet.

Die Angaben „content“ verweisen auf einen stets erstellten Index aller Dateien auf den geschützten Laufwerken. Für die Funktion und Wiederherstellungsfähigkeiten von Snapraid sind diese Indizes enorm wichtig. Deshalb ist es empfehlenswert, mehrere Kopien anlegen zu lassen. In diesem Fall haben wir drei Speicherorte definiert, auch auf der Systempartition unter „/var/log/ snapraid.content“.

Die letzte Zeile „exclude“ gibt vor, welche Verzeichnisse Snapraid ignorieren soll. Auf allen Linux-Dateisystemen ist der Order „lost+found“ für verlorene Sektoren reserviert, aber für Snapraid irrelevant.

Bis zu diesem Punkt hat Snapraid noch nichts gesichert und war noch nicht aktiv. Denn es handelt sich um ein Programm, nicht um ein Kernel-Modul oder einen Systemdienst.

Um einen Snapshot anzulegen, sollte nach der Konfiguration der Befehl

sudo snapraid sync

manuell aufgerufen werden. Snapraid legt die benötigten Dateien jetzt selbständig an und erstellt den ersten Snapshot. Bei vollen mechanischen Festplatten wird das eine Weile dauern, etwa 40 Minuten pro Terabyte.

Um nach einem Sync-Befehl die Konsistenz der Daten und deren Parität stichprobenartig zu prüfen, dient dieses Kommando:

sudo snapraid scrub

Manuelles Starten von Sync ist natürlich unbefriedigend, schließlich soll Snapraid dann aktiv werden, wenn das System nicht aktiv benutzt wird. Zur Einrichtung automatisierter Snapshots dient ein root-Cronjob:

sudo crontab -e

Dort fordert die Zeile (Beispiel)

0 7 * * * /usr/bin/snapraid

einen täglichen Snapshot um 7 Uhr. Im Betrieb ist Snapraid einem Backupprogramm ähnlich.

Mit dem Befehl

snapraid fix -f [Datei]

kann es einzelne Dateien seit dem letzten Snapshot wiederherstellen, auch wenn diese nur gelöscht wurden. Sollte eine ganze Festplatte ausgefallen sein, so ist zuerst der Einbau eines neuen, mindestens gleich großen Ersatzes nötigt, der dann in die Konfigurationsdatei „/etc/snapraid.conf“ eingetragen werden muss:

data d2 /mnt/sdc1_neu

Eine Wiederherstellung des Datenspeichers „d2“ in diesem Beispiel erledigt dann dieser Befehl:

snapraid -d d2 -l fix.log fix

Der Vorgang kann durchaus lange dauern.