🥇Лабораторная работа: настраиваем lvm, raid на linux

Небольшое отступление: данная лр является синтетической.
Некторые задания которые здесь описаны можно сделать гораздо проще, но поскольку задача л/р — познакомиться
с функционалом raid, lvm то некоторые операции искуственно усложнены.

Требования к инструментам для выполнения лр:

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

1) просмотр информации о дисках

lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
fdisk -l
2) просмотр информации и работа с LVM
pvs
pvextend
pvcreate
pvresize
vgs
vgreduce
lvs
lvextend
3) просмотр информации и работа с RAID
сat /proc/mdstat
mdadm
4) точки монтирования
mount
umount
cat /etc/fstab
cat /etc/mtab
5) переразметка диска
fdisk /dev/XXX
6) копирование разделов
dd if=/dev/xxx of=/dev/yyy
7) работа с таблицей разделов
partx
sfdisk
mkfs.ext4
8) работа с загрузчиком
grub-install /dev/XXX
update-grub
9) 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)

1) 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: 25 от размера вашего диска
- Create logical volume
- logical volume name: var
- logical volume size: 25 от размера вашего диска
- Create logical volume
- logical volume name: log
- logical volume size: 15 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:

3) Закончить установку ОС, поставив grub на первое устройство (sda) и загрузить систему.
4) Выполните копирование содержимого раздела /boot с диска sda (ssd1) на диск sdb (ssd2)
```
dd if=/dev/sda1 of=/dev/sdb1
```
5) 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: https://t.me/bykvaadm/191

Результат: Виртуальная машина с дисками ssd1, ssd2

Задание 2 (Эмуляция отказа одного из дисков)

1) 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
2) Убедитесь что ваша виртуальная машина по-прежнему работает
3) Выполните перезагрузку виртуальной машины и убедитесь что она по-прежнему работает
4) проверьте статус RAID-массива: cat /proc/mdstat
5) добавьте в интерфейсе VM новый диск такого же размера и назовите его ssd3
6) 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
7) 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
```
8) После завершнения синхронизации установите grub на новый диск
9) 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: Удален 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…

1) Проэмулируйте отказ диска ssd2, удалив из свойств ВМ диск и перезагрузившись
2) Посмотрите текущее состояние дисков и RAID:
```
cat /proc/mdstat
fdisk -l
lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
```
3) 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.

4) Добавьте один новый ssd диск, назвав его ssd4, а после добавления проверьте что произошло:
```
fdisk -l
lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
```
5) 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?
  6) 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 файлкаталог за что отвечает.
  7) 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
  
  8) Проверьте что произошло после добавления дисков:
```
fdisk -l
lsblk -o NAME,SIZE,FSTYPE,TYPE,MOUNTPOINT
```
  9) 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
```
    10) скопируйте загрузочный раздел /boot с диска ssd4 на ssd5
```
dd if=/dev/XXX of=/dev/YYY
```
    11) Установите grub на новый диск (ssd5)
    12) 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.
    12) 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
```
    13) 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.
    12) 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.
    
    13) 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
    14) 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
```
      15) 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
      
      16) 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
        
        17) 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
        
        18) Правим /etc/fstab
        fstab — файл, в котором записываются правила, по которым при загрузке будут смонтированы раздеы
        наша задача — найти ту строку, в которой монтируется /var/log и поправить устройство system-log на data-var_log
        
        19) 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.
        
        20) 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
        
        21) [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 восставновите /boot в основном raid, но уже не монтируя его.

Источник: habr.com

Лабораторная работа: настраиваем lvm, raid на linux