Configurer RAID sur Raspberry Pi : guide étape par étape

Je m’inquiète souvent qu’un disque tombe en panne alors qu’il était utilisé pour le stockage de fichiers importants sur mon Raspberry Pi. Que ce soit comme serveur domestique, centre multimédia ou projet personnel, une seule panne et pouf, toutes mes données sont perdues. Et s’il était possible de protéger vos données pour que, même si un disque dur tombe en panne, le système fonctionne toujours normalement ? C’est ce que je vous explique dans cet article.

Une configuration RAID peut fournir une redondance des données grâce au mirroring de disque, garantissant ainsi le fonctionnement continu en cas de panne d’un seul disque. RAID-1 peut être configuré sur le Raspberry Pi en utilisant des outils logiciels comme mdadm et Webmin

Dans ce guide, je vais vous aider étape par étape à mettre en place une configuration RAID-1 sur Raspberry Pi, expliquer ce qu’est réellement le RAID (en termes simples), et vous montrer comment se remettre d’une panne de disque comme un pro. Nous utiliserons même Webmin pour une configuration plus facile avec une interface.

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Comprendre les niveaux RAID (simplement)

RAID signifie « Redundant Array of Independent Disks ». Cela peut sembler compliqué, mais l’idée de base est simple : nous combinons plusieurs disques pour améliorer la vitesse, la redondance, ou les deux.

Ne pas utiliser RAID, c’est comme conduire une voiture sans roue de secours. Si un pneu éclate, vous êtes bloqué. Certaines configurations RAID sont même meilleures car elles continuent de fonctionner sans problème ; vous ne remarquerez même pas lorsqu’un disque tombe en panne.

Laissez-moi détailler les niveaux de RAID les plus courants afin que vous puissiez voir pourquoi le RAID 1 est le meilleur choix pour les utilisateurs de Raspberry Pi.

RAID 0

RAID 0 divise (ou entrelace) les données en plusieurs morceaux stockés sur deux ou plusieurs disques. Cette fonctionnalité rend la lecture et l’écriture de données beaucoup plus rapides.

Cependant, RAID 0 n’offre aucune redondance ou sauvegarde. Si un disque tombe en panne, toutes les données sont perdues, ce qui en fait une option risquée et non recommandée pour les configurations Raspberry Pi.

RAID 1

RAID 1 est bien plus intéressant. Il crée une copie exacte (miroir) de vos données sur deux disques.

Si un disque tombe en panne, l’autre conserve toujours toutes vos données. Ce niveau n’améliore pas les performances, mais il améliore considérablement la fiabilité, ce qui le rend idéal pour les utilisateurs de Raspberry Pi exécutant des serveurs domestiques, des NAS ou des systèmes de sauvegarde.

Voici le principe :

Pourquoi cela fonctionne bien sur le Raspberry Pi :
RAID 1 est simple, ne nécessite pas de ressources CPU élevées et offre la tranquillité d’esprit avec un matériel minimal (seulement deux disques).

RAID 5

RAID 5 est un peu exagéré pour les utilisateurs de Raspberry Pi. Il répartit vos données sur 3 disques ou plus. Il ajoute également une parité, qui est une information supplémentaire pour aider à reconstruire les données si un disque tombe en panne.

Cette configuration ralentit un peu l’utilisation du disque, mais elle est plus efficace en termes d’espace et plus sûre pour les grands serveurs. En tant qu’admin système, je l’utilisais généralement sur des serveurs traditionnels, mais pas sur Raspberry Pi.

RAID 10

RAID 10 combine miroir et entrelacement des données sur au moins quatre disques pour de hautes performances et une tolérance aux pannes.

Au fur et à mesure que nous avançons, il est bon de noter qu’il existe de nombreux niveaux de RAID, y compris des niveaux de RAID imbriqués ou hybrides et d’autres qui sont propriétaires, comme ADG de HP et ZFS RAID-Z.

Les exigences du RAID sur Raspberry Pi

Voici les éléments dont vous aurez besoin pour ce projet.

Exigences matérielles

• Raspberry Pi : Dans cet article, j’utiliserai une carte Raspberry Pi 4. Je recommande fortement d’utiliser une carte comme le Raspberry Pi 3B, Raspberry Pi 4 ou Raspberry Pi 5. Les modèles plus anciens fonctionneraient toujours, mais ils auront du mal en raison de la bande passante limitée des ports USB et des performances peu élevées du processeur.
  
  Alors que je travaillais sur ce projet, mon Raspberry Pi 4 est tombé en panne, et j’ai essayé d’utiliser un Raspberry Pi 2 Model B. Les performances étaient si médiocres (surtout les vitesses d’écriture) que j’ai décidé de chercher une autre carte Raspberry Pi plus puissante. Utilisez cet article pour déterminer votre modèle de Raspberry PI si vous n’êtes pas sûr.
• Disques externes (HDD ou SSD USB) : Vous aurez besoin d’au moins deux disques pour créer un array RAID 1. Il peut s’agir de disques durs traditionnels ou de SSD connectés via un port USB. Dans mon cas, j’utilise deux SSD de 128 Go.
• Hub USB alimenté (si nécessaire) : Comme les SSD consommeront plus d’énergie que ce que les ports USB du Raspberry Pi peuvent fournir, vous devrez utiliser un hub USB alimenté. Pour ce tutoriel, j’utilise un hub USB alimenté TP-Link, que vous pouvez également trouver sur Amazon.
• Connexion Internet : Une connexion Internet stable est nécessaire pour installer les paquets essentiels comme mdadm et Webmin.
• Dissipateur/ventilateur (facultatif) : Un ventilateur n’est pas obligatoire. Cependant, si vous prévoyez d’exécuter cette opération pendant un certain temps, une solution de refroidissement sera nécessaire. Vous pouvez lire nos articles sur l’installation d’un ventilateur, des dissipateurs thermiques ou des boîtiers avec solutions de refroidissement intégrées (en anglais).

Avertissement sur l’alimentation :

Avant de continuer, permettez-moi d’expliquer pourquoi nous devons utiliser un hub USB alimenté pour cette configuration. Je vais utiliser mon installation comme exemple.

J’utilise deux SSD. Chaque SSD peut consommer jusqu’à 5 Watts à l’usage maximal. Comme il y en a deux, cela signifie qu’ils consomment le double de Watts.

2 SSD × 5 W = 10 W

Prenons maintenant en compte la carte Raspberry Pi. J’utilise un Raspberry Pi 4, qui nécessite environ 6 W en charge normale, et peut monter jusqu’à 8 W lorsqu’il est overclocké ou poussé à ses limites. Pour votre information, j’ai overclocké mon Raspberry Pi pour augmenter ses performances.

Maintenant, si vous avez consulté notre article sur comment alimenter un Raspberry Pi, vous savez déjà que l’alimentation officielle du Raspberry Pi 4 délivre 5,1 V à 3,0 A. Cela nous donne :

5,1 V × 3 A = 15,3 W au total

On pourrait croire que je peux juste brancher les SSD directement sur les ports USB du Raspberry Pi, mais lorsque j’ajoute les Watts totaux consommés par la carte Raspberry Pi et les deux SSD, la situation n’est pas reluisante.

10 W (SSD) + 8 W (Pi overclocké) = 18 W

C’est déjà plus que ce que l’adaptateur secteur peut supporter.

Bonne idée : Alimentez vos SSD de manière externe (en utilisant un hub USB alimenté ou des disques avec leurs adaptateurs). De cette manière, votre Pi peut respirer et fonctionner sans problème sans planter sous la pression.

Conditions logicielles

Pour les exigences logicielles, nous n’aurons besoin que de deux programmes :

• Webmin : une interface web pour la gestion du système.
• mdadm : l’outil qui gèrera la configuration RAID.

Dans les sections suivantes, je vais vous montrer comment installer les deux.

Installer Webmin

Webmin est un outil web utilisé principalement dans la gestion de serveurs pour les systèmes de type Unix. Il peut être utilisé pour effectuer plusieurs opérations, y compris la gestion des utilisateurs, la configuration des quotas de disque et des services, et la gestion des fichiers de configuration. Il joue également un rôle clé dans la réalisation des opérations RAID.

Les étapes ci-dessous donnent un guide étape par étape pour installer Webmin sur le Raspberry Pi.

• Modifiez le fichier sources.list. Vous pouvez en savoir plus sur le fichier sources.list dans notre article sur les dépôts sur les systèmes Linux.
  sudo nano /etc/apt/sources.list
• Une fois que nous avons ouvert le fichier sources.list, nous allons copier et coller la ligne ci-dessous :
  deb http://download.webmin.com/download/repository sarge contrib
  Une fois terminé, enregistrez le fichier (Ctrl + S) et fermez l’éditeur (Ctrl + X).
• Ensuite, nous allons télécharger la clé GPG (GNU Privacy Guard) pour vérifier que le paquet que nous téléchargeons n’a pas été altéré en exécutant la commande ci-dessous :
  wget -q -O- http://www.webmin.com/jcameron-key.asc | sudo apt-key add
  
• Ensuite, nous allons exécuter la commande de mise à jour ci-dessous pour mettre à jour les nouveaux dépôts :
  sudo apt update
• Une fois terminé, nous allons procéder à l’installation de Webmin en utilisant la commande ci-dessous :
  sudo apt install webmin
  
• Après une installation réussie, nous allons configurer un mot de passe pour l’utilisateur root, car nous en aurons besoin pour gérer Webmin :
  sudo su
passwd
  

Si vous avez besoin de plus de détails, veuillez consulter notre guide complet pour Webmin.

Si les commandes Linux ce n’est pas trop votre truc, n’hésitez pas à jeter un œil à cet article qui vous explique les commandes qu’il faut absolument connaître. Je vous donne aussi une antisèche à télécharger pour les avoir toujours sous la main !

Installer mdadm

mdadm, l’abréviation de Multiple Device Admin, est un utilitaire Linux puissant utilisé pour créer, gérer et surveiller les configurations RAID logicielles. Nous utilisons principalement mdadm parce que le Raspberry Pi ne prend pas en charge le RAID matériel.

mdadm nous permet de mettre en œuvre un RAID logiciel, ce qui est particulièrement utile pour le RAID 1 (miroir). Il est disponible dans les dépôts officiels du Raspberry Pi, et nous pouvons l’installer facilement en utilisant la commande ci-dessous :

sudo apt install mdadm

Processus pour la configuration RAID-1

Jusqu’ici, nous avons tout préparé pour procéder à la configuration RAID 1 sur le Raspberry Pi. Le Raspberry Pi est opérationnel, nous avons connecté les disques et installé les logiciels nécessaires – webmin et mdadm.

Maintenant, laissez-moi vous guider à travers le processus étape par étape pour la configuration RAID-1.

Formater les disques

Tout d’abord, nous devrons formater les deux SSD. Vous pouvez utiliser n’importe quel outil, mais je recommande Gnome Disks ou Gparted. J’utiliserai Gnome Disks.

Utiliser Webmin pour créer un array RAID-1

Ensuite, nous ouvrirons notre navigateur et utiliserons l’URL ci-dessous pour accéder au panneau Webmin :

https://localhost:10000/

Maintenant, puisque nous avons spécifié dans l’URL que nous voulons utiliser HTTPS, mais que nous n’avons installé ni configuré aucun certificat SSL pour notre installation locale de Webmin, nous verrons un avertissement indiquant “Your connection is not private.“

Cependant, comme nous sommes pleinement conscients du site auquel nous accédons, tout ce que nous avons à faire est de cliquer sur « Advanced » puis sur « Proceed » pour accéder à Webmin. Ici, nous verrons un écran de connexion.

Nous devrons nous connecter avec les identifiants de l’utilisateur root que nous avons définis après l’installation de Webmin. Si vous avez manqué cette étape, veuillez consulter la dernière étape de la section « Install Webmin ».

Le nom d’utilisateur est « root » tandis que le mot de passe est le mot de passe unique que vous avez défini.

Une fois la connexion réussie, nous verrons le cPanel de Webmin. Tout d’abord, rafraîchissez les modules en cliquant sur le bouton « Refresh Modules » en bas du panneau de gauche. Ensuite, développez le « Hardware Menu » et sélectionnez « Linux RAID ».

Sur le nouvel écran qui apparaît, sélectionnez RAID (Mirrored) dans le menu déroulant puis cliquez sur « Create RAID device of level ».

Après quelques minutes, Webmin ouvrira les « RAID Device Options ». Ici, nous devons sélectionner les deux disques dans la section « Partitions in RAID » en maintenant la touche CTRL et en utilisant le bouton gauche de la souris pour sélectionner chaque disque.

Il y a une option pour « Skip initialization of device ». Ici, nous allons sélectionner « Oui » car l’initialisation peut prendre plus d’une heure pour chaque 100 Go, et dans ce cas, nous n’avons pas de données sur ces disques. Une fois terminé, cliquez sur le bouton « CREATE ».

Après quelques minutes, Webmin répondra et affichera un écran avec le nouvel array. Les deux disques sont listés comme « Partitions in RAID ». Vous pouvez le voir dans l’image ci-dessous, où nous avons le périphérique SCSI A et le périphérique SCSI B.

Une autre chose à noter ici est que sous le « File system status », les partitions sont « Active but not mounted ».

Monter le nouvel array RAID

Avant de monter le nouvel array RAID, nous devons d’abord le formater. Comme nous l’avons fait auparavant, nous pouvons utiliser GParted ou Gnome-Disks. Cependant, je vous recommande d’utiliser Gnome Disks afin de pouvoir suivre cette section. Sélectionnez l’array RAID-1 et formatez la partition.

Nous donnerons à la nouvelle partition un nom mémorable comme « DATA ».

Comme nous l’utilisons avec Raspberry Pi OS, qui est une distribution Linux, nous devons sélectionner le bouton radio pour « Internal disk for use with Linux systems only (Ext4) ». Une fois fait, nous devons cliquer sur suivant et formater la partition.

Maintenant, ce nouvel array doit être monté à chaque démarrage du Raspberry Pi. En utilisant GNOME Disks, faites un clic droit sur la partition et sélectionnez « Edit Mount Options ».

Dans la fenêtre « Mount Options », nous devons activer le bouton « User Sessions Defaults ». Vous pourriez voir une invite pour entrer le mot de passe de l’utilisateur connecté. Complétez l’authentification et cliquez sur « Ok ». Ce processus se poursuivra pour éditer le fichier /etc/fstab.

Une fois terminé, nous allons redémarrer le Raspberry Pi, et nous devrions voir l’array monté apparaître sur le système de fichiers listé avec le nom que vous lui avez attribué après le formatage. Dans mon cas, il s’appelle « Data ».

Déplacer le répertoire utilisateur vers l’array RAID-1

Maintenant que l’array RAID-1 est opérationnel, il est temps d’y stocker quelque chose d’important. Pour cette configuration, nous utiliserons le répertoire utilisateur, où tous nos fichiers utilisateur sont stockés. Cette étape aide à protéger vos données en les répliquant sur deux disques.

Mais voici l’astuce. Au lieu de déplacer le répertoire utilisateur, nous allons le copier. Nous faisons cela au cas où quelque chose tournerait mal et que vous auriez besoin de recréer l’array plus tard, avoir le répertoire /home d’origine intact peut faciliter la récupération.

Suivez les étapes ci-dessous.

• Tout d’abord, vérifions ce qui est monté sous /mnt :
  ls /mnt
  Ici, nous voyons un dossier avec une longue chaîne de caractères. La vôtre pourrait être différente mais aussi juste une série de caractères :
  6256d81c-c23c-42c4-aea3-d194466c6c33
  C’est le point de montage RAID. Copiez ce nom.
• Ensuite, nous copierons tout ce qui se trouve dans le répertoire /home vers l’array RAID en utilisant la commande rsync ci-dessous.
  N’oubliez pas de remplacer le long UUID par le vôtre :
  sudo rsync -av /home/* /mnt/6256d81c-c23c-42c4-aea3-d194466c6c33/
  
  Cela copiera tous les fichiers en préservant les permissions et les timestamps.
• Ensuite, nous devons indiquer au système d’utiliser cet array RAID comme nouveau répertoire /home. Pour cela, nous devrons ouvrir et éditer le fichier fstab. Utilisez la commande ci-dessous :
  sudo nano /etc/fstab
  Une fois ouvert, nous devons chercher la ligne qui monte l’array RAID (il est probablement vers le bas). Changez le point de montage de /mnt/… vers /home comme indiqué sur l’image ci-dessous.
  
• Une fois terminé, nous devons redémarrer le Raspberry Pi. Vous pouvez utiliser la commande ci-dessous :
  sudo reboot now

Après le redémarrage, le répertoire home se trouvera sur l’array RAID-1, et toute modification sera reflétée sur les deux disques.

Gestion des pannes RAID

Même avec un RAID en place, des pannes peuvent encore survenir, comme un disque qui rend l’âme ou qui se déconnecte. La bonne nouvelle est que le RAID est conçu pour la résilience, et le processus de récupération est généralement facile lorsque vous savez quoi faire.

Voyons certaines méthodes que vous pouvez utiliser pour gérer les pannes RAID.

Détecter un array RAID dégradé

Pour vérifier si votre array RAID est sain ou dégradé, nous pouvons utiliser la commande ci-dessous :

cat /proc/mdstat

Si tout va bien, nous verrons les deux disques listés comme [UU]. Si l’un manque, il sera affiché comme [U_], ce qui signifie que l’array est dégradé et fonctionne sur un seul disque.

Si c’est le cas, il y a deux options que nous pouvons utiliser pour reconstruire l’array dégradé :

• Monter et reconstruire l’array dégradé :
  Si le système démarre encore bien et que l’array est monté, nous pouvons le reconstruire sans le démonter. Suivez les étapes ci-dessous :
  • Branchez le disque de remplacement.
  • Partitionnez-le pour correspondre à la configuration RAID existante (utilisez fdisk ou parted).
  • Ajoutez-le de nouveau à l’array :
    sudo mdadm --add /dev/md0 /dev/sdX
    Remplacez /dev/sdX par votre nouveau disque.
• Reconstruire sans monter :
  Si nous ne voulons pas risquer de monter un array dégradé, nous pouvons utiliser les étapes ci-dessous :
  • Démarrez le système, mais ne montez pas le RAID manuellement ou via /etc/fstab.
  • Ajoutez le disque de remplacement à l’array en utilisant mdadm comme indiqué dans la section précédente.
  • Attendez la fin de la reconstruction avant de monter normalement l’array.
    Cette option est plus sûre si vous vous inquiétez de la corruption potentielle des données ou de l’instabilité.

Simulation/test de panne

Si nous voulons tester notre configuration RAID, nous pouvons suivre les étapes ci-dessous.

• Débranchez l’un des disques pendant que le système fonctionne.
• Exécutez la commande ci-dessous :
  cat /proc/mdstat
• Si nous voyons [U_], cela signifie que l’array est maintenant dégradé.
• Rebranchez le disque et tentez une reconstruction pour confirmer que le processus fonctionne.

Accéder aux données pendant qu’un disque est en panne

RAID-1 peut toujours fournir des données à partir du disque restant. Donc oui, nous pouvons toujours accéder à nos fichiers même si un disque tombe en panne et que nous ne l’avons pas encore remplacé.

Mais nous devons garder à l’esprit que nous ne sommes plus protégés. Tout problème avec le deuxième disque pourrait entraîner une perte de données permanente.

Reconstruction d’un array (étape par étape)

Lorsque l’un des disques tombe en panne, la seule option restante est de le remplacer et de reconstruire complètement l’array.

Voici les étapes pour reconstruire l’array.

• Identifier le disque défaillant :
  sudo mdadm --detail /dev/md0
• Retirer le mauvais disque de la matrice :
  sudo mdadm --fail /dev/md0 /dev/sdX
sudo mdadm --remove /dev/md0 /dev/sdX
• Préparer le nouveau disque (créer la même disposition de partitions).
• Ajouter le nouveau disque à la matrice :
  sudo mdadm --add /dev/md0 /dev/sdX
• Surveiller le processus de reconstruction :
  watch cat /proc/mdstat

Et voilà ! Nous avons vu comment configurer RAID-1 sur le Raspberry Pi et comment gérer les pannes. Avec une configuration RAID-1, vos données sont mieux protégées, et votre Raspberry Pi devient plus fiable même pour une utilisation quotidienne.

Je voudrais cependant être honnête avec vous. Si c’est votre première fois, vous pourriez rencontrer certains processus qui pourraient prendre un certain temps à s’exécuter. Alors, ne pensez pas que votre Raspberry Pi est bloqué. Dans mon cas, je n’ai pas sauté l' »initialisation du disque », et ce processus a pris près d’une heure et demie pour se terminer.

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