Sb96664

1. СОЗДАНИЕ ПРОГРАММНОГО RAID-МАССИВА

Цель работы: изучение теоретического материала о RAID-массиве и его уровнях, формирование практических навыков создания программного RAID-массива средствами операционной системы (ОС) Ubuntu.

1.1. Общие сведения

Redundant Array of Independent Disks (RAID) дословно переводится как

«избыточный массив независимых дисков» [1]. Основная идея технологии RAID состоит в объединении нескольких жестких дисков в набор, который на уровне аппаратного или программного интерфейса представляется единым накопителем [2].

Под уровнем RAID понимают способ организации дисков внутри массива. При выборе уровня необходимо учитывать требования к избыточности и производительности. Информация о некоторых уровнях RAID представлена в табл. 1.1 [3], [4]. RAID0, RAID1 и RAID5 являются наиболее распространенными реализациями [1].

RAID обладает рядом преимуществ [2]:

1.Увеличение скорости ввода-вывода и, как следствие, производительности за счет использования нескольких дисков.

2.Увеличение емкости хранилища данных благодаря наличию нескольких дисков.

3.Восстановление информации при отказе диска в связи с наличием дисков с резервными копиями данных.

3

К критериям оценки эффективности RAID-массивов относят: степень избыточности хранимой информации, производительность операций чтения и записи, уровень отказоустойчивости.

Метод реализации RAID может быть аппаратным или программным. Первый метод подразумевает использование RAID-контроллера для управления массивом. Во втором методе RAID реализуется и в дальнейшем управляется средствами сетевой ОС, например Microsoft или Linux [1], [2]. Использование первого метода более предпочтительно по причине высоких показателей надежности хранения информации и производительности дисковой подсистемы. Однако следует учитывать, что в данном случае потребуются и большие финансовые вложения в связи с необходимостью покупки RAID-контроллера [3].

Объемы виртуальных жестких дисков, из которых собирается RAID-массив, равны. Выбор размеров разделов, которые создаются на виртуальном жестком диске, оставлен на усмотрение студента.

4

1.3.Порядок выполнения работы

1.3.1.Создание виртуальной машины в программе VirtualBox

Скачать программу VirtualBox по ссылке https://www.virtualbox.org

и выполнить ее установку. В VirtualBox создать виртуальную машину с ОС Ubuntu и одним динамическим виртуальным жестким диском типа VirtualBox Disk Image (VDI), размером 20 Гб. После создания виртуальной машины добавить в нее еще два виртуальных жестких диска аналогичной емкости.

Cкачать Ubuntu Desktop 16.04.2 по ссылке http://ubuntu.ru/.

1.3.2.Установка операционной системы Ubuntu на виртуальную машину

Вглавном окне «Oracle VM VirtualBox Менеджер» щелкнуть правой кнопкой мыши на названии виртуальной машины и в раскрывшемся списке выбрать «Настройки». В разделе «Носители», в области «Носители информации» нажать на «Пусто». В правой части окна нажать на кнопку с изображением диска, затем в контекстном меню выбрать пункт «Выбрать образ оптического диска…» и с помощью Проводника найти образ ОС. Затем нажать на ОК. В главном окне «Oracle VM VirtualBox Менеджер» нажать на «Запустить» – начнется установка ОС. В процессе установки потребуется выполнить следующие действия: выбрать «Загрузить обновления во время установки и установить стороннее ПО», «Стереть диск и установить Ubuntu»; указать местоположение, имя пользователя и пароль.

1.3.3.Работа с утилитой fdisk в операционной системе Ubuntu

Утилита fdisk служит для управления разделами жесткого диска. Для работы с ней в ОС Ubuntu необходимо открыть эмулятор терминала –

GNOME Terminal – с помощью комбинации клавиш Ctrl+Alt+T.

В Ubuntu по умолчанию отключен режим суперпользователя root, а для выполнения административных операций используется утилита sudo. Для запуска в терминале команды с правами администратора ввести:

sudo <команда>

Затем ввести пароль пользователя (он не отображается при вводе). Для выполнения нескольких команд подряд с правами администратора ввести:

sudo -s

Для выхода в режим обычного пользователя используется команда exit. Все команды, описанные далее, необходимо запускать в эмуляторе терминала с правами администратора.

5

Рассматриваемая виртуальная машина имеет три виртуальных жестких диска. Для проверки корректности их подключения используется команда:

fdisk -l

Результат выполнения команды представлен на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Информация о виртуальных жестких дисках sda, sdb и sdc

Виртуальные жесткие диски обозначены как sda, sdb, sdc. На sda уже создано три раздела – sda1, sda2, sda5. Раздел sda1 имеет размер 19 Гб, раздел sda2 – 1022 Мб, раздел sda5 – 1022 Мб.

1.3.4. Создание разделов на виртуальных жестких дисках с помощью утилиты fdisk

Для создания разделов на виртуальном жестком диске sdb необходимо ввести команду:

fdisk /dev/sdb

После выполнения команды ввести «m» для вывода на экран возможностей по работе с диском. Далее ввести «n» для добавления нового раздела, затем «p» – основного раздела. Указать номер раздела – 1 (по умолчанию).

В «First sector» указать 2048, в «Last sector, +sectors or +size{K,M,G}» – +2G.

Размер созданного раздела равен 2 Гб. Далее вновь ввести «n» для добавления нового раздела, затем «p» – основного раздела. Указать номер раздела – 2

(по умолчанию). В «First sector» и «Last sector, +sectors or +size{K,M,G}»

нажать на Enter. Размер данного раздела равен 18 Гб. Разделы на виртуальном жестком диске sdc создаются аналогичным образом.

Созданным разделам необходимо присвоить тип «Linux raid autodetect»:

ввести «t», номер раздела – 1 или 2, hex code (type L to list codes) – fd.

6

В результате виртуальный жесткий диск sdb имеет разделы sdb1, размером 2 Гб, и sdb2, размером 18 Гб. Виртуальный жесткий диск sdc имеет разделы sdc1, размером 2 Гб, и sdc2, размером 18 Гб.

1.3.5. Создание программного RAID-массива в операционной системе

Ubuntu

Для управления программными RAID-массивами в ОС Ubuntu используется утилита mdadm. Ее установку необходимо выполнить с помощью команды:

apt-get install mdadm

Затем необходимо ввести команду:

mdadm - - create - - verbose /dev/md0 - - level=1 - - raid-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc

В ней использованы следующие ключи:

-- create – создание RAID-массива из нескольких дисков;

-- verbose – подробный вывод;

/dev/md0 – имя создаваемого RAID-устройства;

-- level=1 – уровень RAID-массива;

-- raid-devices=2 – количество устройств-компонентов в создаваемом RAID-массиве;

/dev/sdb /dev/sdc – список устройств, из которых формируется RAIDмассив.

Текущее состояние RAID-массива отражается в файле /proc/mdstat. Для того чтобы убедиться в корректно проведенной инициализации RAIDмассива, необходимо выполнить команду:

cat /proc/mdstat

Результат ее выполнения представлен на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Информация о текущем состоянии RAID-массива

Для создания файловой системы поверх RAID-массива необходимо ввести команду:

mkfs.ext4 /dev/md0

7

RAID-массив должен автоматически собираться после перезагрузки системы. Для этого необходимо выполнить ряд описанных далее действий.

Открыть в текстовом редакторе Gedit файл mdadm.conf с использованием команды:

gedit /etc/mdadm/mdadm.conf

Добавить в файл следующие строки:

#echo "DEVICE partitions" > /etc/mdadm/mdadm.conf

#mdadm --detail --scan

--verbose | awk '/ARRAY/ {print}' >> /etc/mdadm/mdadm.conf

Создать в папке usr папку data, последовательно введя команды: sd /usr

mkdir data exit

Открыть в текстовом редакторе Gedit файл fstab с использованием команды: gedit /etc/fstab

Добавить в файл следующую строку:

/dev/md0 /usr/data ext4 defaults 1 2

Данная строка указывает на то, что RAID должен автоматически монтироваться при загрузке системы (/usr/data – точка монтирования).

1.4. Содержание отчета

Отчет должен содержать: титульный лист; указание цели работы; основные теоретические положения; вариант задания; краткое описание выполнения работы, сопровождаемое рисунками; полученные результаты; выводы.

1.5.Контрольные вопросы

1.Что такое RAID?

2.Перечислить и дать описание распространенных уровней RAID.

3.Назвать критерии эффективности RAID-массивов.

4.Какие действия необходимо выполнить для создания виртуальной машины?

5.С помощью какой команды создается раздел на виртуальном жестком диске в ОС Ubuntu?

8

2. КОНФИГУРИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ КОМПАНИИ HUAWEI

Цель работы: изучение теоретического материала о системах хранения данных (СХД) и технологии виртуализации дисков RAID 2.0+, формирование практических навыков конфигурирования СХД среднего размера

HUAWEI OceanStor 5600 V3.

2.1. Общие сведения

Набор сведений или фактов, на основе которых могут быть сделаны выводы, называется данными. Примерами служат журналы, фотографии, счета бухгалтерского учета, медицинские карты, железнодорожные билеты и прочее. С развитием компьютерных технологий появилась возможность создавать данные посредством компьютера и хранить их в цифровом виде. Снижение цен на информационные носители, появление доступных высокоскоростных технологий связи, увеличение числа приложений и смарт-устройств способствовали стремительному росту объемов цифровых данных. В настоящее время их хранение представляет собой технологию, в которую входят различные решения по управлению, подключению, защите, обеспечению безопасности, совместному использованию и оптимизации. Данные используются для извлечения необходимой информации. К устройствам хранения данных, или хранилищам, относят карты памяти, CD и DVD-диски, жесткие диски, внешние дисковые массивы, магнитные ленты [4], [5].

Технология хранения данных развивалась от архитектуры, основанной на сервер-центрической модели, до архитектуры, основанной на информаци- онно-центрической модели. Данные архитектуры представлены на рис. 2.1, а и б соответственно. В первой модели ограниченное число устройств хранения данных встроено в сервер. При этом они не используются совместно с другими серверами. С ростом количества машин на первый план в этой модели выходят вопросы защиты, управления и объединения данных, экономической обоснованности расходов. Во второй модели устройства хранения данных управляются централизованно и не зависят от серверов. Общее хранилище совместно используется сразу несколькими серверами, а его объем может быть увеличен путем динамического добавления дополнительных устройств хранения данных без ущерба для доступности информации. Новому серверу назначается устройство хранения из общего хранилища. Управ-

9

ление информацией в модели не требует значительных финансовых вложе-

ний [4].

Наиболее популярным устройством хранения является дисковый накопитель. Он обладает большой емкостью и поддерживает быстрый доступ к произвольным местам расположения данных. Однако выход из строя дискового накопителя приводит к потери информации. В таком случае RAIDмассив позволяет удовлетворить требования к надежности хранения и доступности данных [4].

Сеть хранения данных

Устройство хранения данных

Рис. 2.1. Архитектура на основе: а – сервер-центрической модели;

б– информационно-центрической модели

Внастоящее время дисковые накопители, даже с реализацией в RAID, не обладают теми уровнями масштабируемости, производительности и энергоэффективности, которые необходимы для работы современных приложений. Проблему позволяет решить интеллектуальная СХД – полнофункцио-

нальный RAID-массив, обеспечивающий возможность обработки запросов на ввод-вывод с высокой степенью оптимизации. Интеллектуальное и оптимизированное управление ресурсами выполняет операционная среда, имеющаяся у RAID-массива. В комплектацию СХД входят кэш-память и несколь-

10