Introduzione

Questa guida illustra come creare e gestire array Linux Software RAID adatti all'installazione di Ubuntu in sistemi UEFI.

Questo tipo di array non richiede hardware dedicato, pertanto non va confuso con gli array hardware RAID (realizzati grazie a controller dedicati) o con gli array fake RAID (creati mediante funzioni offerte dal firmware della scheda madre).

A titolo di esempio, verrà spiegato come installare Ubuntu in un sistema composto da due dischi non formattati, sda ed sdb, sui quali verrà creata una configurazione RAID così composta:

• Un array RAID 1 come partizione EFI.

• Un array RAID 0 per il sistema.

• Un array RAID 1 per la Home.

Preparazione dei dischi

1. Avviare una sessione live di Ubuntu in modalità UEFI.

2. Avviare GParted.

3. Selezionare /dev/sda nel menù in alto a destra.

4. Nel menù Dispositivi scegliere Crea tabella delle partizioni.
   
   

   La creazione della tabella delle partizioni comporta l'eliminazione di tutti i dati eventualmente presenti sul disco.

   Se il disco è già partizionato con una tabella di tipo gpt non è necessario crearne una nuova. In questo caso sarà possibile creare le partizioni nello spazio non allocato. Se questo non è sufficiente si dovrà procedere al ridimensionamento delle partizioni preesistenti. Per ridimensionare la partizione di Windows, attenersi alle istruzioni presenti nella guida dedicata.

5. Selezionare il tipo di tabella gpt e fare clic su Applica.

6. Creare una partizione di 300 MiB con file system fat32 e applicare le modifiche.

   Se su uno dei due dischi è già presente una partizione EFI, basterà creare un'altra partizione fat32 di pari dimensioni sull'altro disco. Quando le due partizioni verranno associate nell'array RAID 1 il contenuto della partizione preesistente verrà automaticamente replicato nell'altra partizione.

7. Fare clic col tasto destro del mouse sulla partizione appena creata, scegliere Gestione flag e spuntare le voci esp e boot.

8. Creare una partizione con una dimensione pari alla metà dello spazio che si intende dedicare alla partizione di sistema con file system pulito e applicare le modifiche.

   È consigliabile una dimensione minima di 15 GiB, in modo da ottenere poi un array RAID 0 di 30 GiB per la partizione di sistema.

9. Creare una partizione con una dimensione pari allo spazio che si intende dedicare alla partizione Home con file system pulito e applicare le modifiche.

10. Selezionare /dev/sdb nel menù in alto a destra e ripetere i punti da 4 a 9.

Al termine di questa procedura saranno quindi presenti le seguenti partizioni:

• /dev/sda1 fat32

• /dev/sda2 sconosciuto

• /dev/sda3 sconosciuto

• /dev/sdb1 fat32

• /dev/sdb2 sconosciuto

• /dev/sdb3 sconosciuto

Creazione degli array

1. Installare il pacchetto mdadm.

2. Creare l'array RAID 1 EFI digitando il seguente comando nel terminale:

   sudo mdadm -C /dev/md0 --level=1 -e 1.0 -n 2 /dev/sda1 /dev/sdb1

   Utilizzando l'opzione -e 1.0 le due partizioni che compongono l'array saranno accessibili singolarmente quando l'array non è attivo. Ciò significa che potranno essere lette dal firmware UEFI all'avvio del sistema e da eventuali altri sistemi operativi esattamente come accade per una normale partizione EFI. Inoltre il file system della prima partizione (in questo esempio /dev/sda1) viene mantenuto inalterato e replicato sulla seconda partizione. Per ulteriori informazioni su questa ed altre opzioni, consultare il manuale di mdadm.

   Se si opera su un sistema in cui è già presente una partizione EFI contenente i file di avvio di un altro sistema operativo, questa deve essere indicata come prima nella creazione dell'array. In caso contrario i file di avvio dell'altro sistema operativo verrebbero distrutti e questo potrebbe non essere più avviabile.

3. Digitare y e premere Invio per confermare.

4. Creare l'array RAID 0 per il sistema digitando il seguente comando nel terminale:

   sudo mdadm -C /dev/md1 --level=0 -n 2 /dev/sda2 /dev/sdb2

5. Creare l'array RAID 1 per la Home digitando il seguente comando nel terminale:

   sudo mdadm -C /dev/md2 --level=1 -n 2 /dev/sda3 /dev/sdb3

6. Digitare y e premere Invio per confermare.

7. Fare clic sul menù principale di GParted e scegliere Aggiorna dispositivi

8. Selezionare /dev/md1 nel menù in alto a destra.

9. Nel menù Dispositivi scegliere Crea tabella delle partizioni.

10. Selezionare il tipo di tabella gpt e fare clic su Applica.

11. Creare una partizione che occupi tutto lo spazio disponibile con file system ext4 e applicare le modifiche.

12. Selezionare /dev/md2 nel menù in alto a destra e ripetere i punti da 9 a 11.

Al termine di questa procedura saranno quindi presenti le seguenti partizioni:

• /dev/md0 fat32

• /dev/md1p1 ext4

• /dev/md2p1 ext4

• /dev/sda1 linux-raid (montata in /dev/md0)

• /dev/sda2 linux-raid (montata in /dev/md1)

• /dev/sda2 linux-raid (montata in /dev/md2)

• /dev/sdb1 linux-raid (montata in /dev/md0)

• /dev/sdb2 linux-raid (montata in /dev/md1)

• /dev/sdb2 linux-raid (montata in /dev/md2)

Installazione di Ubuntu

1. Avviare l'installazione di Ubuntu digitando il seguente comando nel terminale:

   sudo ubiquity -b

   L'opzione -b specifica che il boot loader non verrà installato automaticamente durante l'installazione di Ubuntu. Nel paragrafo successivo verrà spigato come installarlo manualmente.

2. Nella schermata Tipo d'installazione scegliere Altro.

3. Impostare le partizioni come segue:

   /dev/md0

   • Usare come: Partizione di sistema EFI

   
   /dev/md1p1

   • Usare come: File System ext4 con journaling

   • ✔️ Formattare la partizione

   • Punto di mount: /

   
   /dev/md2p1

   • Usare come: File System ext4 con journaling

   • Punto di mount: /home

   
   /dev/sda1

   • Usare come: Partizione di sistema EFI

   
   /dev/sdb1

   • Usare come: Partizione di sistema EFI

   
   

4. Procedere con l'installazione di Ubuntu.

5. Al termine fare clic su Continua a provare.

Installazione del boot loader

1. Montare il sistema appena installato digitando i seguenti comandi nel terminale:

   sudo mount /dev/md1p1 /mnt
   sudo mount /dev/md0 /mnt/boot/efi
   for i in dev dev/pts proc sys sys/firmware etc/resolv.conf; do sudo mount --bind /$i /mnt/$i; done

2. Eseguire il chroot digitando il seguente comando:

   sudo chroot /mnt

3. Installare il pacchetto grub-efi-amd64 digitando il seguente comando:

   apt install -y grub-efi-amd64

4. Se Secure Boot è attivo, installare il pacchetto shim-signed digitando il seguente comando:

   apt install -y shim-signed

5. Installare il pacchetto mdadm digitando il seguente comando:

   apt install -y mdadm

6. Aggiornare la configurazione di Grub e installarlo nell'array EFI digitando i seguenti comandi:

   update-grub
   grub-install

   Verrà restituito un errore dovuto al fatto che nel firmware UEFI non può essere inserita una voce di avvio che punta all'array, perché il firmware UEFI ha bisogno che si faccia riferimento a una partizione standard. Questo errore non compromette la buona riuscita dell'installazione di Grub nell'array. Di seguito viene spiegato come creare manualmente due voci di avvio che fanno riferimento alle due partizioni che compongono l'array.

7. Creare una voce di avvio per ciascuna delle due partizioni EFI che formano l'array:

   • Se Secure Boot è attivo digitare i seguenti comandi:

     efibootmgr -c -g -d /dev/sdb -p 1 -L 'ubuntu (sdb)' -l '\EFI\ubuntu\shimx64.efi'
     efibootmgr -c -g -d /dev/sda -p 1 -L 'ubuntu (sda)' -l '\EFI\ubuntu\shimx64.efi'

   • Se Secure Boot non è attivo digitare i seguenti comandi:

     efibootmgr -c -g -d /dev/sdb -p 1 -L 'ubuntu (sdb)' -l '\EFI\ubuntu\grubx64.efi'
     efibootmgr -c -g -d /dev/sda -p 1 -L 'ubuntu (sda)' -l '\EFI\ubuntu\grubx64.efi'

8. Uscire dal chroot digitando il seguente comando:

   exit

9. Riavviare il sistema.

Risoluzione dei problemi

Gli array non sono visibili da altri altri sistemi operativi

La gestione degli array Linux software RAID dipende dal programma mdadm. Questa utility è disponibile solo per sistemi Linux, pertanto sistemi operativi differenti non possono accedervi, se non mediante software di recupero dati o altri tool di terze parti.

Per rendere visibili gli array ad un sistema Linux (anche in live) attenersi alla seguente procedura:

1. Avviare il sistema da cui si vuole accedere agli array.

2. Installare il pacchetto mdadm.

3. Abilitare gli array digitando il seguente comando nel terminale:

   sudo mdadm -A -s

Nel menù di avvio di Grub non compare Windows

Per rilevare altri sistemi operativi il comando update-grub si serve di os-prober, il quale fa una ricerca nelle altre partizioni del sistema.

Il boot loader di Windows risiede nella partizione EFI, ma se questa fa parte di un array Linux software RAID (come spiegato in questa guida) non è possibile accedervi mentre l'array è attivo. Inoltre os-prober non cerca il boot loader di Windows all'interno di array Linux software RAID ma solo in partizioni EFI standard.

Per risolvere questo problema è quindi necessario smontare e disattivare l'array EFI prima che update-grub invochi os-prober. In seguito è necessario riattivare l'array EFI e rimontarlo.

L'operazione può essere automatizzata apportando una modifica al file /etc/grub.d/30_os-prober, come spiegato di seguito:

1. Creare una copia di backup del file /etc/grub.d/30_os-prober digitando il seguente comando nel terminale:

   sudo cp /etc/grub.d/30_os-prober /etc/grub.d/.30_os-prober.bak

   In caso di problemi sarà possibile ripristinare la copia di backup digitando il comando sudo mv /etc/grub.d/.30_os-prober.bak /etc/grub.d/30_os-prober

2. Aprire con un editor di testo e con i privilegi di amministrazione il file /etc/grub.d/30_os-prober.

3. Sostituire la seguente riga:

   OSPROBED="`os-prober | tr ' ' '^' | paste -s -d ' '`"

   con

   md=false
   esp="$(findmnt -nosource /boot/efi)"
   if [[ "$esp" == '/dev/md'* ]]; then
     md=true
     umount '/boot/efi'
     mdadm -S $esp
   fi
   
   OSPROBED="`os-prober | tr ' ' '^' | paste -s -d ' '`"
   
   if $md; then
     mdadm -A $esp
     sleep 1
     mount '/boot/efi'
   fi

4. Salvare il file e chiudere l'editor.

5. Aggiornare la configurazione di Grub digitando il seguente comando nel terminale:

   sudo update-grub

   Verrà rilevata una voce Windows Boot Manager per ciascuna partizione facente parte dell'array EFI.

Non è possibile montare singolarmente le partizioni che fanno parte di un array

Questa operazione è possibile solo per gli array RAID 1 creati utilizzando l'opzione -e 1.0 oppure -e 0.9. Esclusivamente per questo tipo di array, procedere come segue:

1. Se l'array è montato, smontarlo digitando il seguente comando nel terminale:

   sudo umount <punto di montaggio>

   Sostituire <punto di montaggio> con il percorso in cui è montato l'array, ad esempio /boot/efi.

2. Se l'array è attivo, disattivarlo digitando il seguente comando nel terminale:

   sudo mdadm -S /dev/mdN

   Sostituire /dev/mdN con l'array da disattivare, ad esempio /dev/md0.

3. Montare la partizione desiderata digitando il seguente comando nel terminale:

   sudo mount -t <file system> /dev/sdXN /mnt

   Sostituire <file system> con il file system della partizione, ad esempio vfat, e/dev/sdXN con la partizione che si intende montare, ad esempio /dev/sda1.

Un disco ha smesso di funzionare

Gli array RAID 1 continuano a funzionare e mantengono l'integrità di tutti i dati anche con un solo disco funzionante. Al contrario basta che un solo disco smetta di funzionare perché un array RAID 0 smetta di funzionare, con conseguente perdita di tutti i dati. Ciò significa che in un sistema configurato come spiegato in questa guida i dati presenti in EFI e Home saranno completamente ripristinabili, in quanto residenti in array RAID 1. Il sistema operativo e i programmi invece dovranno essere reinstallati, perché residenti in un array RAID 0.

A titolo di esempio, di seguito viene spiegato come ripristinare il sistema nel caso in cui il disco sdb smetta di funzionare:

1. Spegnere il computer e sostituire il disco danneggiato con un nuovo disco.

2. Avviare una sessione live di Ubuntu in modalità UEFI.

3. Avviare GParted.

4. Selezionare /dev/sdb nel menù in alto a destra.

5. Seguire i punti da 4 a 9 del paragrafo Preparazione dei dischi.

6. Installare il pacchetto mdadm.

7. Abilitare gli array EFI e Home digitando i seguenti comandi nel terminale:

   sudo mdadm -A /dev/md0
   sudo mdadm -A /dev/md2

8. Aggiungere le nuove partizioni agli array EFI e Home digitando i seguenti comandi nel terminale:

   sudo mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb1
   sudo mdadm /dev/md2 -a /dev/sdb3

9. Ricreare l'array di sistema digitando il seguente comando nel terminale:

   sudo mdadm -C /dev/md1 --level=0 -n 2 /dev/sda2 /dev/sdb2

10. Digitare y e premere Invio per confermare.

11. Reintallare Ubuntu come spiegato nel paragrafo installazione di Ubuntu

12. Reinstallare il boot loader come spiegato nel paragrafo Installazione del bootloader, fino al punto 6.

13. Verificare quali sono le voci di avvio che fanno riferimento alla precedente installazione digitando il seguente comando:

    efibootmgr | grep 'ubuntu'

14. Prendere nota dei numeri delle voci di avvio, ad esempio 0000 e 0001.

15. Rimuovere le voci di avvio della precedente installazione digitando il seguente comando per ciascuna di esse:

    efibootmgr -b <numero della voce di avvio> -B

    Sostituire <numero della voce di avvio> uno dei numeri annotati al punto 14.

16. Proseguire dal punto 7 del paragrafo Installazione del bootloader.

Ripristinare Grub

Di seguito viene spiegato come ripristinare Gurb in un sistema installato come spiegato in questa guida, ovvero così configurato:

• Partizione EFI → /dev/md0 (array formata da /dev/sda1 e /dev/sdb1)

• Partizione di sistema → /dev/md1p1

Attenersi alla seguente procedura:

1. Avviare una sessione live di Ubuntu in modalità UEFI.

2. Abilitare gli array RAID come spiegato nel paragrafo paragrafo dedicato.

3. Montare il sistema digitando i seguenti comandi nel terminale:

   sudo mount /dev/md1p1 /mnt
   sudo mount /dev/md0 /mnt/boot/efi
   for i in dev dev/pts proc sys sys/firmware; do sudo mount --bind /$i /mnt/$i; done

4. Eseguire il chroot digitando il seguente comando:

   sudo chroot /mnt

5. Aggiornare la configurazione di Grub e installarlo nell'array EFI digitando i seguenti comandi:

   update-grub
   grub-install

   Verrà restituito un errore dovuto al fatto che nel firmware UEFI non può essere inserita una voce di avvio che punta all'array, perché il firmware UEFI ha bisogno che si faccia riferimento a una partizione standard. Questo errore non compromette la buona riuscita dell'installazione di Grub nell'array. Di seguito viene spiegato come rimuovere e ricreare manualmente due voci di avvio che fanno riferimento alle due partizioni che compongono l'array.

6. Verificare quali sono le voci di avvio di Ubuntu digitando il seguente comando:

   efibootmgr -v | grep 'ubuntu'

7. Prendere nota dei numeri delle voci di avvio, ad esempio 0000 e 0001.

8. Rimuovere le voci di avvio di Ubuntu digitando il seguente comando per ciascuna di esse:

   efibootmgr -b <numero della voce di avvio> -B

   Sostituire <numero della voce di avvio> con uno dei numeri annotati al punto 7.

9. Creare una voce di avvio per ciascuna delle due partizioni EFI che formano l'array:

   • Se Secure Boot è attivo digitare i seguenti comandi:

     efibootmgr -c -g -d /dev/sdb -p 1 -L 'ubuntu (sdb)' -l '\EFI\ubuntu\shimx64.efi'
     efibootmgr -c -g -d /dev/sda -p 1 -L 'ubuntu (sda)' -l '\EFI\ubuntu\shimx64.efi'

   • Se Secure Boot non è attivo digitare i seguenti comandi:

     efibootmgr -c -g -d /dev/sdb -p 1 -L 'ubuntu (sdb)' -l '\EFI\ubuntu\grubx64.efi'
     efibootmgr -c -g -d /dev/sda -p 1 -L 'ubuntu (sda)' -l '\EFI\ubuntu\grubx64.efi'

10. Uscire dal chroot digitando il seguente comando:

    exit

11. Riavviare il sistema.