GER-2010-1

Gerência de Redes - semestre 2010-1

Informações gerais

Professor: Marcelo Maia Sobral
Email: msobral@gmail.com
Skype: mm-sobral
Lista de email (forum): ger-ifsc@googlegroups.com
Atendimento paralelo: 2a feira 10h - 12 h, 4a feira 10h - 12 h ou 16h - 17 h (no Laboratório de Desenvolvimento de Tele)
Reavaliação (recuperação): no final do semestre

Referências adicionais

• Valle, Odilson Tadeu. Gerência de Redes. IFSC - Unidade São José. 2009.
• Ubuntu Server Guide
• Guia Foca Linux (intermediário ou avançado)
• Demais referências contidas na página principal de GER.

08/02: Introdução

Apresentação da disciplina e do ambiente de trabalho. Instalação do Ubuntu Linux Server 9.10.

Foi apresentada uma visão geral sobre Gerência de Redes, que trata do projeto, implantação, manutenção e monitoramento de serviços de rede. Na disciplina há uma ênfase em servidores, que são equipamentos (usualmente computadores) que disponibilizam os serviços de rede. Normalmente existem vários servidores em uma rede, os quais operam com algum grau de integração (sejam as contas de usuários e grupos, sistemas de arquivos compartilhados, nomeação de recursos, e outros possíveis serviços). Uma discussão mais aprofundada se encontra na apostila, nos capítulos 1 e 11.

Instalou-se o Ubuntu Server 9.10 na máquina virtual tecnologo-ger2 (VirtualBox). Usou-se um particionamento manual que isola os sistemas de arquivos / (raiz), /usr, /var e /home, além da partição de swap. Enfatizou-se que o uso de apenas um sistema de arquivos, como sugerido pelo instalador do sistema operacional, não é a melhor opção para um servidor. Do contrário, se um sistema de arquivos ficar cheio (por exemplo, devido aos arquivos de usuários), podem-se comprometer os serviços mantidos no servidor, porque é comum que os processos que os implementam precisem criar arquivos temporários para trabalharem. Outros motivos têm relação com a intergidade dos sistemas de arquivos, pois aqueles que sofrem modificações continuamente estão mais sujeitos a ficarem corrompidos em caso de desligamento súbito da máquina, apesar de isto ser mais difícil atualmente com sistemas de arquivos com journaling. Finalmente, em servidores com mais de um volume físico para armazenamento, torna-se necessário ou interessante isolar um sistema de arquivos em um subconjunto desses volumes.

Os tamanhos escolhidos para esses sistemas de arquivos são:

• /: 512 MB
• /usr: 1.5 GB
• /var: 512MB
• swap: 512 MB
• /home: 120 MB aprox. (o que sobrou)

Esse particionamento serviu somente para a instalação inicial, e provavelmente será modificado em breve.

O único serviço de rede instalado foi o Openssh server.

11/02: O processo de boot e instalação de software

O boot

O processo de inicialização do sistema operacional, chamado de boot. Tradicionalmente no Unix System V isto se faz com a definição de níveis de execução (runlevels) e uma tabela que descreve que processos ou serviços devem existir em cada nível. Os níveis de execução são:

1. Monousuário (single-user), ou administrativo: usado para manutenção do sistema, admite somente o login do superusuário. Não inicia serviços de rede.
2. Multiusuário com rede (parcial): admite logins de usuários, mas não ativa acesso a recursos de rede (como sistemas de arquivo remotos)
3. Multiusuário com rede plena
4. Não usado
5. Multiusuário com rede plena e ambiente gráfico: ativa também o ambiente gráfico X11
6. Reinício do sistema (reboot)

As distribuições Linux em geral adotam a inicialização no estilo Unix System V. No entanto, o Ubuntu usa um outro processo chamado de upstart. Esse serviço de inicialização confere maior flexibilidade e mesmo simplicidade à definição de que serviços devem ser executados. O upstart não usa o conceito de níveis de execução, mas devido à sua flexibilidade ele pode emular esse estilo de inicialização. Para o upstart, um serviço deve ser iniciado ou parado dependendo de uma combinação de eventosm, sendo que um evento indica a ocorrência de uma etapa da inicialização.

O upstart é implementado pelo processo init (programa /sbin/init), que é o primeiro processo criado pelo sistema operacional. Quer dizer, logo após terminar a carga e inicialização do kernel, este cria um processo que executa o programa /sbin/init. O upstart lista o subdiretório /etc/init e procura arquivos com extensão .conf. Cada arquivo desses descreve um serviço a ser controlado pelo upstart. Por exemplo, o serviço tty2 é escrito no arquivo tty2.conf:

# tty2 - getty
#
# This service maintains a getty on tty2 from the point the system is
# started until it is shut down again.

start on runlevel [23]
start on runlevel [!23]

respawn
exec /sbin/getty -8 38400 tty2

Abaixo segue o significado de cada linha:

• start on runlevel [23]: o serviço deve ser iniciado quando ocorrerem os eventos "runlevel 2" ou "runlevel 3"
• stop on runlevel [!23]: o serviço deve ser parado quando ocorrer qualquer evento "runlevel X", sendo X diferente de 2 e 3
• respawn: o serviço deve ser reiniciado automaticamente caso termine de forma anormal
• exec /sbin/getty -8 38400 tty2: a ativação do serviço implica executar o /sbin/getty -8 38400 tty2

Em linhas gerais, a descrição do serviço informa quando ele deve ser ativado (start), quando deve ser parado (stop), o tipo de execução (respawn para reinício automático, ou task para uma única execução), e que ação deve ser executada para ativar o serviço (exec para executar um programa, ou script .. end script para executar uma sequência de comandos de shell). Maiores detalhes podem ser lidos na página de manual do init.

Um exemplo de criação de serviço no upstart

Foi proposta a criação de um serviço chamado faxineiro, para remover dos diretórios temporários (/tmp e /var/tmp) todos os arquivos que não tenham sido modificados há mais de um dia. Esse novo serviço deve ser executado no boot, logo após o serviço mountall. A solução encontrada foi a seguinte:

1. Criar o arquivo /etc/init/faxineiro.conf
2. Adicionar o seguinte conteúdo a esse arquivo:

   start on filesystem
   task
   console output
   script
   find /tmp -type f -mtime +1 -exec rm -f {} \; -print
   find /var/tmp -type f -mtime +1 -exec rm -f {} \; -print
   echo Faxineiro executado \!\!\!
   end script
   

3. Reiniciar o sistema para testá-lo (executar reboot)

Instalação de software

A instalação de software pode ser feita de diversas formas, dentre as quais serão destacadas três:

1. Com utilitário apt-get: busca o software de um repositório de rede e o instala; dependências (outros softwares necessários) são automaticamente instaladas. Esses softwares buscados da rede estão no formato dpkg (Debian Package). Exemplo de uso do apt-get:

   # Instala o navegador de texto lynx
   apt-get install lynx
   
   # Testa o navegador lynx
   lynx http://www.ifsc.edu.br/
   
   # Remove o lynx
   apt-get --auto-remove remove lynx
   

2. Diretamente com utilitário dpkg: instala um software que está contido em um arquivo no formato dpkg. Exemplo de uso:

   # Obtém os pacotes Debian para o lynx
   wget http://www.sj.ifsc.edu.br/~msobral/ger/lynx_2.8.7pre6-1_all.deb
   wget http://www.sj.ifsc.edu.br/~msobral/ger/lynx-cur_2.8.7pre6-1_i386.deb
   
   # Instala os pacotes
   dpkg -i lynx-cur_2.8.7pre6-1_i386.deb lynx_2.8.7pre6-1_all.deb
   
   # Testa o lynx
   lynx
   
   # Remove os pacotes instalados
   dpkg -r lynx lynx-cur
   

3. A partir do código fonte: busca-se manualmente na rede o código fonte do software desejado, que deve então ser compilado e instalado. Esta opção se aplica quando não existe o software no formato dpkg, ou a versão disponível em formato dpkg foi compilada de uma forma que não atende os requisitos para seu uso em seu servidor.

18/02: RAID e LVM

Armazenamento com Gerenciador de Volumes Lógicos (LVM). Ver páginas 57 e 58 da apostila.

RAID

RAID (Redundant Array of Independent Disks) se destina a combinar discos de forma a incrementar o desempenho de entrada e saída e, principalmente, segurança dos dados contra defeitos em discos. RAID pode ser provido via software ou hardware (melhor este último). O Linux possui implementação por software em seu kernel, e neste HOWTO há uma descrição resumida.

Há vários níveis RAID, que correspondem a diferentes combinações de discos e partições. São eles:

• LINEAR: concatena discos ou partições, mas não provê acréscimos de desempenho, nem de segurança dos dados (pelo contrário ! se um disco falhar, perdem-se todos os dados ...).
• RAID 0 (ou striping): combina discos ou partições de forma alternada, para distribuir os acessos entre eles (aumentar desempenho). Porém, se um disco falhar perdem-se todos os dados. Requer um mínimo de dois discos.
  
• RAID 1 (ou mirroring): combina discos ou partições para espelhar dados (segurança). Requer o dobro de discos necessários para guardar os dados (ex: se há dois discos com dados, são necessários outros dois para espelhamento). Se todos os discos falharem, é possível continuar a operar usando os discos espelhados. Requer no mínimo dois discos.
  
• RAID 4 e 5: combina discos ou partições para ter redundância de dados (segurança), usando um esquema baseado em paridade. Se um disco falhar, é capaz de continuar operando (porém com desempenho reduzido até que esse disco seja reposto). RAID 4 na prática não se usa, pois apresenta um gargalo no disco onde residem os blocos de paridades. Requer no mínimo três discos.
  
• RAID 6: combina discos ou partições para ter redundância de dados (segurança), usando um esquema baseado em paridade de forma duplicada. Isto garante que os dados se preservam mesmo que dois discos se danifiquem. Requer no mínimo quatro discos (pois há dois discos adicionais para paridades).
  
• RAID 10: combina RAID 1 e RAID 0, criando um volume com espelhamento (RAID 1), e depois fazendo o striping (RAID 0). Requer no mínimo quatro discos.
  
• RAID 01: combina RAID 0 e RAID 1, criando um volume com striping (RAID 0), e depois fazendo o espelhamento (RAID 1). Requer no mínimo quatro discos.
  

Criação de um volume RAID no Linux:

1. Usar o comando mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=NIVEL_RAID --raid-devices=NUM_PARTICOES PARTICAO_1 PARTICAO_2 ...
   • NIVEL_RAID pode ser linear, 0, 1, 4, 5, 6, 10, mp, faulty (mais comuns são 0, 1 e 5).
   • NUM_PARTICOES é a quantidade de partições usadas no volume.
   • As partições são identificadas com o caminho (pathname) do dispositivo correspondente no Linux. Ex: a primeira partição do primeiro disco SCSI ou SATA é /dev/sda1, a segunda partição desse disco é /dev/sda2, a primeira partição do segundo disco SCSI ou SATA é /dev/sdb1, e assim por diante.
   • /dev/md0 é o caminho do dispositivo que corresponde ao volume RAID a ser criado. O primeiro volume RAID é /dev/md0, o segundo é /dev/md1, e assim por diante.
2. Formatar o volume RAID: mkfs.ext4 -j /dev/md0
3. Uma vez testado o volume RAID, sua configuração pode ser salva para posterior uso: mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm/mdadm.conf
   • Isto é importante para que o volume possa ser ativado automaticamente no próximo boot.

Para ativar um volume já criado, basta executar mdadm --assemble caminho_do_volume. Ex: mdadm --assemble /dev/md0, mdadm --assemble /dev/md1.

Atividade:

1. Crie duas partições de mesmo tamanho no disco /dev/sdb. Marque-as como sendo do tipo Linux RAID
2. Crie um volume RAID nível 1 com essas partições. Formate-o e monte-o em /mnt. Qual o tamanho total dele ?
3. Pare o volume existente, com mdadm -S /dev/md0
4. Crie um volume RAID nível 0 com essas partições. Formate-o e monte-o em /mnt. Qual o tamanho total dele ?
5. Pare o volume existente, com mdadm -S /dev/md0
6. Crie um volume RAID nível 5 com essas partições. Formate-o e monte-o em /mnt. Qual o tamanho total dele ?
7. Pare o volume existente, com mdadm -S /dev/md0

LVM

Há um HOWTO com informação adicional sobre LVM no Linux. As duas figuras abaixo foram tiradas desse documento:

Questões importantes:

1. O que é LVM, e qual sua relação com os discos físicos ?
2. Para que usar LVM (o que se ganha com seu uso) ?
3. Existe algum problema que possa ocorrer com o uso do LVM ? Por exemplo, se um disco apresentar defeito ?

Diagrama que mostra a anatomia de um Volume Group:

• VG: Volume Group, que representa um disco lógico
• PE: Physical Extent, ou uma subdivisão do PV (são todas de mesmo tamanho), que funciona como unidade de alocação de espaço
• LE: Logical Extent, o equivalente ao PE, porém no contexto do LV
• PV: Physical Volume, ou uma partição física
• LV: Logical Volume, ou uma partição lógica criada dentro do VG

Um diagrama que mostra a relação entre os vários componenentes do LVM.

A sequência de criação de um VG e seus LV é a seguinte:

1. Criar partições físicas do tipo 8E (Linux LVM), que serão usadas para serem os PV
2. Preparar essas partições para serem usadas como PV, usando o comando lvm pvcreate caminho_partição (ex: lvm pvcreate /dev/sdb1)
3. Criar o VG, usando o comando lvm vgcreate nome_vg pv1 [pv2 ...] (ex: lvm vgcreate meu_vg /dev/sdb1 /dev/sdb2)
4. Criar os LV, com o comando lvm lvcreate nome_vg -L tamanho_LV -n nome_LV (ex: lvm lvcreate meu_vg -L 512M -n teste)
5. Formatar os LV (ex: mke4fs -j /dev/meu_vg/teste, para formatar com sistema de arquivos ext4)

# Prepara as partições (devem ser do tipo 8E (Linux LVM)
fdisk /dev/sdb

# Prepara essas duas partições para serem usadas como volumes físicos
lvm pvcreate /dev/sdb1
lvm pvcreate /dev/sdb2

# Cria o volume group "vg"
lvm vgcreate vg /dev/sdb1 /dev/sdb2

# Cria dentro do volume group "vg" um volume lógico "dados" com 512 MB iniciais
lvm lvcreate vg -L 512M -n dados

# Cria dentro do volume group "vg" um volume lógico "teste" com 256 MB iniciais
lvm lvcreate vg -L 256M -n teste

# Mostra informações sobre todos os volumes lógicos
lvm lvs

# Mostra detalhes sobre o volume lógico "dados", que pertence ao volume group "vg"
lvm lvdisplay /dev/vg/dados

# Formata o volume lógico "dados" com sistema de arquivos do tipo "ext4"
mkfs.ext4 -j /dev/vg/dados

# Formata o volume lógico "teste" com sistema de arquivos do tipo "xfs"
mkfs.xfs /dev/vg/dados

# Aumenta em 512 MB o tamanho do volume lógico "dados"
lvm lvresize -L +512M /dev/vg/dados

# Aumenta o sistema de arquivos contido no volume lógico "dados", para adaptá-lo ao seu novo tamanho
resize2fs /dev/vg/dados

Atividade:

1. Com o fdisk crie três novas partições, no início do espaço livre do disco, uma de tamanho de 512 MB, outra de 1GB e a terceira com 1.4 GB. Formate-as com sistema de arquivos ext4.
2. Monte estas partições em /dados, /soft e /outra.
3. Configure o sistema para que faça a montagem automaticamente, ou seja, em todo reinício da máquina.
4. Desfaça os itens 2 e 3, para dar prosseguimento ao exercício.
5. Crie um grupo de volume LVM (VG) com nome GerVg, contendo as duas partições criadas no item 1. Esse VG deverá ter tamanho total de 1512 MB.
6. Crie 4 volumes lógicos, "dados", "home", "teste", "softwares", respectivamente com 300 , 400, 100 e 500 MB, dentro do VG.
7. Formate os volumes lógicos.
8. Monte as novas partições em /dados, /usuarios, /nada e /soft.
9. Aumente o tamanho de "home" em 500 MB, redimensionando o sistema de arquivos apropriadamente (e sem desmontá-lo).
10. Com o fdisk remova completamente as partições criadas, para não deixar o hd “bagunçado”. Remova também todos os diretórios criados.

22/02: Usuários e grupos

Criação de contas de usuários e de grupos, e seu uso para conferir permissões de acesso a arquivos, diretórios e recursos do sistema operacional.

25/02: Usuários e grupos

Criação de contas de usuários e de grupos, e seu uso para conferir permissões de acesso a arquivos, diretórios e recursos do sistema operacional.

01/03: Quotas de disco

Quotas de disco, que servem para limitar o uso de espaço pelos usuários. Implantação das quotas.

04/03: Agendamento de tarefas

Agendamento de tarefas administrativas com crontab.

08/03: Backups

Backups com software amanda.

25/03: 1a avaliação

1a avaliação individual