Лабораторная работа: настраиваем lvm, raid на linux

Небольшое отступление: данная л\р является синтетической.

Некоторые задания которые здесь описаны можно сделать гораздо проще, но поскольку задача л/р — познакомиться с функционалом raid, lvm то некоторые операции искусственно усложнены.

Требования к инструментам для выполнения л\р:

Средства виртуализации, например Virtualbox
Установочный образ linux, например Debian9
Наличие интернета для скачивания нескольких пакетов
Подключение по ssh к установленной VM (опционально)

ВНИМАНИЕ

Данная лабораторная работа связана с такой тонкой материей как сохранность данных — это такая область, которая позволяет из-за мельчайшей ошибки — одной лишней буквы или цифры потерять все ваши данные.

Поскольку вы выполняете лабораторную работу вам ничего не грозит, разве что придется начать делать ее заново.

В реальной жизни все гораздо серьезнее, поэтому следует очень внимательно вводить имена дисков, понимая что именно вы выполняете текущей командой и с какими дисками работаете.

Второй важный момент — именование дисков и разделов: в зависимости от ситуации номера дисков могут отличаться от тех значений, что представлены в командах в лабораторной работе.
Так, например, если удалить диск sda из массива, а затем добавить новый диск, то новый диск будет отображаться в системе с именем sda. Если же выполнить перезагрузку перед добавлением нового диска, то новый диск будет иметь имя sdb, а старый станет именоваться sda

Лабораторная работа должна выполняться под суперпользователем (root) поскольку большая часть команд требует повышенных привилегий и не имеет смысла постоянно повышать привилегии через sudo.

Материалы для изучения

RAID
LVM
Именование дисков в ОС Linux
Что такое раздел
Что такое таблица разделов и где она хранится
Что такое grub

Используемые утилиты

Просмотр информации о дисках:
- lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
- fdisk -l
Просмотр информации и работа с LVM
- pvs
- pvextend
- pvcreate
- pvresize
- vgs
- vgreduce
- lvs
- lvextend
Просмотр информации и работа с RAID:
- сat /proc/mdstat
- mdadm
Точки монтирования:
- mount
- umount
- cat /etc/fstab
- cat /etc/mtab
Переразметка диска:
- fdisk /dev/XXX
Копирование разделов:
- dd if=/dev/xxx of=/dev/yyy
Работа с таблицей разделов:
- partx
- sfdisk
- mkfs.ext4
Работа с загрузчиком:
- grub-install /dev/XXX
- update-grub
misc
- lsof
- apt
- rsync

Лабораторная работа состоит из 3-х частей:

Настройка работоспособной системы с использованием lvm, raid.
Эмуляция отказа одного из дисков.
Замена дисков на лету, с добавлением новых дисков и переносом разделов.

Задание 1 (Установка ОС и настройка LVM, RAID)

Создайте новую виртуальную машину, выдав ей следующие характеристики:

1 gb ram
1 cpu
2 hdd (назвать их ssd1, ssd2 и назначить равный размер, поставить галочки hot swap и ssd)
SATA контроллер настроен на 4 порта:

2. Начать установку Linux и дойдя до выбора жестких дисков сделать следующее:

Partitioning method: manual, после чего вы должны увидеть такую картину:

Настройка отдельного раздела под /boot: Выберите первый диск и создайте на нем новую таблицу разделов:
- Partition size: 512M
- Mount point: /boot
Повторите настройку для второго диска, но поскольку одновременно монтировать 2 раза /boot нельзя, то выберите mount point: none в итоге получив следующее (картинка с косяком, переделывать лень):

Настройка RAID:
Выберите свободное место на первом диске и настройте в качестве типа раздела physical volume for RAID
Выберите «Done setting up the partition»
Повторите точно такую же настройку для второго диска, в результате получив следующее:

Выберите пункт «Configure software RAID»
- Create MD device
- Software RAID device type: Выберите зеркальный массив
- Active devices for the RAID XXXX array: Выбрать оба диска
- Spare devices: Оставить 0 по умолчанию
- Active devices for the RAID XX array: выбрать разделы, которые вы создавали под raid
- Finish
В итоге вы должны получить такую картину:

Настройка LVM: Выберите Configure the Logical Volume Manager
Keep current partition layout and configure LVM: Yes
Create volume group
Volume group name: system
Devices for the new volume group: Выберите ваш созданный RAID
Create logical volume
- logical volume name: root
- logical volume size: 2\5 от размера вашего диска
Create logical volume
- logical volume name: var
- logical volume size: 2\5 от размера вашего диска
Create logical volume
- logical volume name: log
- logical volume size: 1\5 от размера вашего диска
Выбрав Display configuration details вы должны получить следующую картину:

Завершив настройку LVM вы должны увидеть следующее:

Разметка разделов: по-очереди выберите каждый созданный в LVM том и разметьте их, например, для root так:
- Use as: ext4
- mount point: /
Результат разметки корневого раздела должен получиться таким:

Повторите операцию разметки для var и log выбрав соответствующие точки монтирования (/var и /var/log вручную ввести), получив следующий результат:

Выберите Finish Partitioning
Вам зададут несколько вопросов, про то что у вас остался несмонтированный раздел и не настроен swap. Следует ответить отрицательно на оба вопроса.
Финальный результат должен получиться вот таким:

Закончить установку ОС, поставив grub на первое устройство (sda) и загрузить систему.
Выполните копирование содержимого раздела /boot с диска sda (ssd1) на диск sdb (ssd2)
dd if=/dev/sda1 of=/dev/sdb1
Выполнить установку grub на второе устройство:
- Посмотреть диски в системе:
  fdisk -l lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
- Перечислите все диски которые вам выдала предыдущая команда и опишите что это за диск.
- Найдите диск на который не была выполнена установка grub и выполните эту установку:
  grub-install /dev/sdb
- Просмотрите информацию о текущем raid командой cat /proc/mdstat и запишите что вы увидели.
- Посмотрите выводы команд: pvs, vgs, lvs, mount и запишите что именно вы увидели.

Опишите своими словами что вы сделали и какой результат получили в итоге проделанного задания.

После выполнения этого задания рекомендуется сохранить резервную копию папки с виртуальной машиной или сделать vagrant box.

Результат: Виртуальная машина с дисками ssd1, ssd2.

Задание 2 (Эмуляция отказа одного из дисков)

Если вы поставили галочку hot swap, то вам доступно удаление дисков на лету:
- Выполните удаление диска ssd1 в свойствах машины.
- Найдите директорию, где хранятся файлы вашей виртуальной машины и удалите ssd1.vmdk.
Убедитесь что ваша виртуальная машина по-прежнему работает
Выполните перезагрузку виртуальной машины и убедитесь что она по-прежнему работает
Проверьте статус RAID-массива: cat /proc/mdstat
Добавьте в интерфейсе VM новый диск такого же размера и назовите его ssd3.
Выполните операции:
- Посмотрите что новый диск приехал в систему командой fdisk -l
- Скопируйте таблицу разделов со старого диска на новый: sfdisk -d /dev/XXXX | sfdisk /dev/YYY
- Посмотрите результат командой fdisk -l
- Добавьте в рейд массив новый диск: mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/YYY
- Посмотрите результат: cat /proc/mdstat. Вы должны увидеть что началась синхронизация
Теперь нужно вручную выполните синхронизацию разделов, не входящих в RAID. Для этого воспользуемся утилитой dd, скопировав с «живого» диска на новенький, который вы недавно поставили:
dd if=/dev/XXX of=/dev/YYY
После завершения синхронизации установите grub на новый диск.
Выполните перезагрузку ВМ, для того чтобы убедиться что все работает.

Опишите своими словами что вы сделали и какой результат получили в итоге проделанного задания.

Результат: удалён диск ssd1, сохранен диск ssd2, добавлен диск ssd3.

Задание 3 (Добавление новых дисков и перенос раздела)

Это самое сложное и объемное задание из всех представленных. Очень внимательно проверяйте что вы делаете и с какими дисками и разделами. Рекомендуется снять копию перед его выполнением. Это задание независимо от задания №2, его можно выполнять после задания №1 с поправкой на имена дисков.

Вторая часть задания этой лабораторной должна привести в точно такое же состояние которое было после выполнения первой части.

Для того чтобы вам было проще работать могу рекомендовать не удалять физически диски с хостовой машины, а только лишь отсоединять их в свойствах машины. С точки зрения ОС в ВМ это будет выглядеть абсолютно одинаково, но вы сможете в случае чего подключить диск обратно и продолжить выполнение работы откатившись на пару пунктов назад, в случае если у вас возникли проблемы. Например вы могли выполнить неверно или забыть скопировать на новый диск раздел /boot. Я могу лишь посоветовать несколько раз перепроверять с какими дисками и разделами вы работаете, а еще лучше выписать на листочек соответствие дисков, разделов и «физическому» номеру диска. Красивое и понятное дерево рисует команда lsblk, пользуйтесь ей как можно чаще для анализа того что вы сделали и что нужно сделать.

К истории…

Представьте себе что ваш сервер работал долгое время на 2-х ssd дисках, как вдруг…

Проэмулируйте отказ диска ssd2, удалив из свойств ВМ диск и перезагрузившись.
Посмотрите текущее состояние дисков и RAID:
cat /proc/mdstat fdisk -l lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
Вам повезло — начальство разрешило закупить несколько новых дисков:
2 SATA большого объема для давно назревшей задачи вынесения раздела с логами на отдельный диск. 2 SSD на замену погибшему, а также на замену пока еще функционирующему.
Следует учитывать, что корзина сервера поддерживает установку только 4х дисков. одновременно, поэтому добавить все диски сразу нельзя.
Объем HDD выбрать в 2 раза больше чем SSD.
Объем SSD выбрать в 1,25 раза больше бывших SSD.
Добавьте один новый ssd диск, назвав его ssd4, а после добавления проверьте что произошло:
fdisk -l lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
В первую очередь следует озаботиться сохранностью данных старого диска. На этот раз мы будем переносить данные с помощью LVM:
- В первую очередь необходимо скопировать файловую таблицу со старого диска на новый:
  sfdisk -d /dev/XXX | sfdisk /dev/YYY
  Подставьте вместо x,y правильные диски и разберите что делает данная команда.
- Выполните команду lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT и сравните ее вывод с прошлым вызовом. Что поменялось?
- С помощью команды dd скопируйте данные /boot на новый диск:
  dd if=/dev/XXX of=/dev/YYY
- Если /boot остался смонтирован на старом диске, его следует перемонтировать на живой диск:
  mount | grep boot # смотрим куда смонтирован диск lsblk # смотрим какие диски есть в системе и смотрим есть ли диск, полученный из предыдущего пункта umount /boot # отмонтируем /boot mount -a # выполним монтирование всех точек согласно /etc/fstab. # Поскольку там указана точка монтирования /dev/sda, то будет выполнено корректное перемонтирование на живой диск
- Установите загрузчик на новый ssd диск:
  grub-install /dev/YYY
  Зачем мы выполняем эту операцию?
- Создайте новый рейд-массив с включением туда только одного нового ssd диска:
  mdadm --create --verbose /dev/md63 --level=1 --raid-devices=1 /dev/YYY
  Команда приведенная выше не отработает без указания специального ключа.Прочитайте справку и добавьте этот ключ к команде.
- С помощью команды cat /proc/mdstat проверьте результат вашей операции. Что поменялось?
- Выполните команду lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT и сравните ее вывод с прошлым вызовом. Что поменялось?
Следующим этапом необходимо настроить LVM
- Выполните команду pvs для просмотра информации о текущих физических томах.
- Создайте новый физический том включив в него ранее созданный RAID массив:
  pvcreate /dev/md63
- Выполните команду lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT и сравните ее вывод с прошлым вызовом. Что поменялось?
- Снова выполните команду pvs. Что поменялось?
- Увеличим размер Volume Group system с помощью такой команды:
  vgextend system /dev/md63
- Выполните команды и запишите что вы увидели и что поменялось.
  vgdisplay system -v pvs vgs lvs -a -o+devices
  На каком физическом диске сейчас находятся LV var, log, root?
- Выполните перемещение данных со старого диска на новый, подставив правильные имена устройств.
  pvmove -i 10 -n /dev/system/root /dev/md0 /dev/md63
  Повторите операцию для всех logical volume.
- Выполните команды и запишите что вы увидели и что поменялось.
  vgdisplay system -v pvs vgs lvs -a -o+devices lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
- Изменим наш VG, удалив из него диск старого raid. Подставьте правильное имя raid.
  vgreduce system /dev/md0
- Выполните команды и запишите что вы увидели и что поменялось.
  lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT pvs vgs
- Для красоты картины перемонтируйте /boot на второй ssd диск (ssd4) и выполните lsblk. В итоге на диске ssd3 не должно быть ничего смонтировано. Внимательно проверьте что раздел /boot не пустой! ls /boot должен показать несколько файлов и папок. Изучите что хранится в этом разделе и запишите какой файл\каталог за что отвечает.
Удалите ssd3 диск и добавьте ssd5, hdd1, hdd2 согласно вышеописанным ТЗ, в итоге получив:
- ssd4 — первый новый ssd
- ssd5 — второй новый ssd
- hdd1 — первый новый hdd
- hdd2 — второй новый hdd
Проверьте что произошло после добавления дисков:
fdisk -l lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
Восстановим работу основного raid массива:
- Выполните копирование таблицы разделов, подставив правильные диски:
  sfdisk -d /dev/XXX | sfdisk /dev/YYY
- Обратите внимание, что когда мы скопировали таблицу разделов со старого диска лказалось что новый размер не использует весь объем жесткого диска. Поэтому в скором времени нам потребуется изменить размер этого раздела и расширить raid. Убедитесь в этом сами, введя команду:
  lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
Скопируйте загрузочный раздел /boot с диска ssd4 на ssd5:
dd if=/dev/XXX of=/dev/YYY
Установите grub на новый диск (ssd5).
Изменим размер второго раздела диска ssd5.
- Запустите утилиту для работы с разметкой дисков:
  fdisk /dev/XXX
- Введите ключ d для того чтобы удалить существующий раздел (выберите 2).
- Введите ключ n для того чтобы создать новый раздел.
- Введите ключ p для того чтобы указать тип раздела «первичный».
- Введите ключ 2 для того чтобы новый раздел имел второй номер.
- First sector: нажмите enter, чтобы согласиться с атоматически вычесленным размером начала раздела.
- Last sector: нажмите enter, чтобы согласиться с атоматически вычесленным размером конца раздела.
- Введите ключ l для того чтобы увидеть список всех возможных типов разделов и найдите в нем Linux raid auto.
- Введите ключ t для того чтобы изменить тип созданного раздела (2) и введите найденный на предыдущем шаге номер.
- Введите ключ w для того чтобы записать изменение на диск.
Перечитаем таблицу разделов и проверим результат:
partx -u /dev/XXX lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
- Добавим новый диск к текущему raid массиву (не забудьте подставить правильные диски):
  mdadm --manage /dev/md63 --add /dev/sda2
- Расширим количество дисков в нашем массиве до 2-х штук:
  mdadm --grow /dev/md63 --raid-devices=2
- Посмотрите результат: у нас размечено 2 массива, но оба раздела входящие в этот массив имеют разные размеры:
  lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
Увеличим размер раздела на диске ssd4
- Запустите утилиту для работы с разметкой дисков:
  fdisk /dev/XXX
- Введите ключ d для того чтобы удалить существующий раздел (выберите 2).
- Введите ключ n для того чтобы создать новый раздел.
- Введите ключ p для того чтобы указать тип раздела «первичный».
- Введите ключ 2 для того чтобы новый раздел имел второй номер.
- First sector: нажмите enter, чтобы согласиться с атоматически вычесленным размером начала раздела.
- Last sector: нажмите enter, чтобы согласиться с атоматически вычесленным размером конца раздела.
- В конце разметки следует выбрать No, чтобы оставить сигнатуру принадлежности раздела к массиву.
- Введите ключ w для того чтобы записать изменение на диск.
Перечитаем таблицу разделов и проверим результат.
partx -u /dev/XXX lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
Обратите внимание, теперь sda2, sdc2 разделы имеют размер > чем размер raid-устройства.
На этом этапе размер raid можно теперь расширить:
mdadm --grow /dev/md63 --size=max lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT # check result
Просмотрите lsblk и запишите что изменилось.
Однако, хоть мы и изменили размер raid, сами размеры vg root,var,log не изменились
- Посмотрите чему равен размер PV:
  pvs
- Расширим размер нашего PV:
  pvresize /dev/md63
- Посмотрите чему равен размер PV:
  pvs
Добавим вновь появившееся место VG var, root:
lvs # посмотрим сколько сейчас размечено lvextend -l +50%FREE /dev/system/root lvextend -l +100%FREE /dev/system/var lvs # проверьте что получилось
На этом этапе вы завершили миграцию основного массива на новые диски. работа с ssd1,ssd2 закончена.
Наша следующая задача — переместить /var/log на новые диски, для этого создадим новый массив и lvm на hdd дисках.
- Посмотрим какие имена имеют новые hdd диски:
  fdisk -l
- Создадим raid массив:
  mdadm --create /dev/md127 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdc /dev/sdd
- Создадим новый PV на рейде из больших дисков:
  pvcreate data /dev/md127
- Создадим в этом PV группу с названием data:
  vgcreate data /dev/md127
- Создадим логический том размером всего свободного пространства и назовем его val_log:
  lvcreate -l 100%FREE -n var_log data # lvs # посмотрим результат
- Отформатируем созданные раздел в ext4:
  mkfs.ext4 /dev/mapper/data-var_log
- Посмотрим результат:
  lsblk
Перенесем данные логов со старого раздела на новый
- Примонтируем временно новое хранилище логов:
  mount /dev/mapper/data-var_log /mnt
- Выполним синхронизацию разделов:
  apt install rsync rsync -avzr /var/log/ /mnt/
- Выясним какие процессы работают сейчас с /var/log:
  apt install lsof lsof | grep '/var/log'
- Останавливаем эти процессы:
  systemctl stop rsyslog.service syslog.socket
- Выполним финальную синхронизацию разделов (тех данных что могли измениться с момента последней синхронизации):
  rsync -avzr /var/log/ /mnt/
- Поменяем местами разделы:
  umount /mnt umount /var/log mount /dev/mapper/data-var_log /var/log
- Проверяем что получилось:
  lsblk
Правим /etc/fstab
fstab — файл, в котором записываются правила, по которым при загрузке будут смонтированы разделы. Наша задача — найти ту строку, в которой монтируется /var/log и поправить устройство system-log на data-var_log.
Самое важно на этом этапе — не забыть изменить таблицу раделов (ext4, например). Поскольку как бы мы не изменяли всякие raid, lvm — пока ФС на разделе не будет уведомлена о том что теперь размер раздела изменился, мы не сможем использовать новое пространство. Используйте команду resize2fs для изменения ФС.
Финальный аккорд
- Выполним перезагрузку. Если вы все сделали правильно — вы снова попадете в вашу ОС (это нужно для того чтобы убедиться что все работает. Никакого смысла кроме самопроверки этот шаг не несет)
- Выполните проверки, что все что мы хотели сделать действительно было сделано:
  pvs lvs vgs lsblk cat /proc/mdstat
[ОПЦИОНАЛЬНО] Выполните действия
- Перезагрузитесь нажимая F12, чтобы указать при загрузке разные диски, для того чтобы убедиться что вы можете загрузиться с любого из ssd дисков, так чтобы мы не боялись отказа одного из них.
- Теперь у вас есть ненужный LV log в VG system. Распределите это пространство между root или var, но вместо использования конструкции 100%FREE укажите размер руками с помощью ключа -L:
  -L 500M
- Исправьте проблему с тем что /boot находится на двух разделах без синхронизации, по-правильному так делать не нужно, здесь это добавлено для примера. Не забудьте предварительно куда-то скопировать содержимое /boot.
- Создайте новый рейд и включите в него sda1, sda2.
- Включите эти разделы в существующий raid и восстановите /boot в основном raid, но уже не монтируя его.

Источник: https://habr.com/ru/post/450896/

Was this helpful?

0 / 0

#cli #linux #LVM #raid