GER20706-2014-1

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Gerência de Redes: Diário de Aula 2013-2

Professor: Odilson Tadeu Valle
Encontros: 5ª feira 7h30 às 11h30
Atendimento paralelo: 4ª feira das 14h20 às 16h20. Local: Lab. de Desenvolvimento.

Cronograma de Atividades
Aula Data Horas Conteúdo Recursos
1 13/2 4 Introdução. O processo de boot e instalação de software. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
2 20/2 4 Instalação de aplicativos com APT-GET. RAID. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
3 27/2 4 Sistema de arquivos LVM. Contas de usuários e grupos. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
4 6/3 4 Cotas em disco. Agendamento de tarefas administrativas com o uso do crontab. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
5 13/3 4 Políticas de backups. Shell Scripts para automatizar tarefas. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
6 20/3 4 Shell Scripts para automatizar tarefas. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
7 27/3 4 1a Avaliação Individual Prática e teórica. Configuração da interface de rede. Apelidos de ip. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
8 3/4 4 Montagem de sub-redes e configuração dos roteadores + NAT. DNS. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
9 10/3 4 DNS. Servidor de Web. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
10 17/3 4 Servidor Web. Servidor de Email. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
11 24/3 4 Webmail. Servidor SMB. Servidor NFS. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
12 8/5 4 Servidor DHCP. Servidor FTP. Servidor SSH. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
13 15/5 4 2a Avaliação Individual Prática e teórica. Servidor Proxy/Cache com Squid. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
14 22/5 4 Firewall. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
15 29/5 4 VPN. Protocolo SNMP - Simple Network Management Protocol. MRTG. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
16 5/6 4 Nagios, monitoramento de serviços. Cacti, monitoramento de redes. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
17 12/6 4 3a Avaliação Individual Prática e teórica. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
18 26/6 4 Recuperação de conteúdo. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
19 4/7 4 Recuperação de conteúdo. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
20 10/7 4 Reavaliaçao. Lab. Redes II, proj. multimídea, máq. virtuais
TOTAL 80

Referências adicionais

Aula 01 (13/02): Apresentação da Disciplina, Processo de Boot e Instalação de Software

Apresentação da Disciplina

Roteiro
  1. Auto apresentação
  2. Apresentação da Wiki
  3. Apresentação do modelo de aulas a ser adotado -- laboratório
  4. Visão geral de Gerência de Redes
    1. Ementa e referências bibliográficas
    2. Explanar os três blocos da disciplina: servidor, serviços, segurança e monitoramento de redes
  5. Avaliação
    1. Teórica
    2. Prática
    3. Recuperação de conteúdo e reavaliações
  6. Curso_Superior_de_Tecnologia_em_Sistemas_de_Telecomunicações_(páginas_das_disciplinas)
  7. Conceituação das máquinas virtuais e seu uso
    1. Motivo de uso no laboratório

O boot

Roteiro

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 eventos, 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

Atividade

  1. Analisar alguns serviços no /etc/init/ e verificar o conteúdo dos upstarts. Tentar replicar a ideia para o faxineiro.
  2. Criar um serviço chamado faxineiro, para remover dos diretórios temporários (/var/tmp) todos os arquivos.
  3. Configurar esse novo serviço para executar no boot, logo após o serviço mountall.
  4. Reiniciar o sistema para testá-lo (executar reboot)

Instalação de software

Roteiro

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

  • 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:

    • Instalar o navegador de texto lynx
    • Testar o navegador lynx
lynx http://www.ifsc.edu.br/
    • Remover o lynx
  • Diretamente com utilitário dpkg: instala um software que está contido em um arquivo no formato dpkg.

Exemplo de uso:

    • Obter os pacotes Debian para o lynx
wget ftp://ftp.cn.debian.org/ubuntu-old-releases/ubuntu/pool/main/l/lynx-cur/lynx_2.8.7pre6-1_all.deb
wget ftp://mirror.linux.org.au/ubuntu/pool/main/l/lynx-cur/lynx-cur_2.8.7pre6-1_i386.deb
    • Instalar os pacotes
    • Testar o lynx
lynx ...
    • Remover os pacotes instalados


  • 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.

20/02: RAID

Roteiro

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 0.png
  • 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 1.png
  • 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 4.png RAID 5.png
  • 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 6.png
  • 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 10.png
  • 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.
    RAID 01.png

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 (fdisk t = "fd")
  2. Crie um volume RAID nível 1 com essas partições. Formate-o e monte-o em /mnt. Qual o tamanho total dele ?
  3. Desmonte e 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. Desmonte e 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. Desmonte e Pare o volume existente, com mdadm -S /dev/md0

23/09: LVM

Roteiro

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

Há um HOWTO com informação adicional sobre LVM no Linux, e outro com uma definição mais geral na Wikipedia.

LVM combina volumes físicos (ou PV, de Physical Volume), tais como discos, partições e volumes RAID, em uma abstração chamada grupo de volumes (ou VG, de Volume Group). Um VG funciona como um grande disco virtual, que pode ser dividido em volumes lógicos (LV, de Logical Volume). Cada LV pode ser usado para conter um sistema de arquivos, memória virtual (área de swap), ou qualquer outra finalidade de armazenamento (ex: área de dados de um banco de dados Oracle). A figura abaixo mostra a relação entre esses componentes, com exemplos de utilização dos LV:

Lvm-lg.gif
Diagrama do LVM (obtido no Linux DevCenter)

Um resumo dos componentes do LVM segue abaixo:

  • 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

Em sua estrutura interna, o LVM divide cada PV em pequenas partições chamadas de PE (Physical Extent). Um tamanho típico para as PE é de 4 MB. Essas PE são usadas para alocar espaço para os LV, porém não há nenhuma relação entre a ordem física das PE nos PV e a ordem em que elas são alocadas aos LV - é normal inclusive PE de diferentes PV serem alocadas ao mesmo LV. Dentro de cada LV cada PE é chamada de LE (Logical Extent). A figura abaixo relaciona as PE com as LE dos LV:

Lvm1-linux.png
Diagrama para LVM versão 1 (LVM1) no Linux.

Criação do LVM no Linux

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)

Abaixo segue um exemplo de uma sequência de comandos relacionados com LVM, desde o particionamento de um disco até o redimensionamento de um LV existente:

# 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/teste

# 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

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 ?