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Gestion des périphériques de stockage
Prérequis et objectifs
1. Prérequis
Les connaissances nécessaires à la certification LPIC-1 :
Notions de base sur les périphériques, partitions et systèmes de fichiers.
Édition de fichiers.
Commandes de gestion de répertoires et de fichiers.
2. Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous serez en mesure de :
Configurer et implémenter du RAID logiciel.
Gérer différents types de disques.
Gérer des périphériques iSCSI.
Configurer et administrer LVM (Logical Volume Manager).
Gestion des périphériques de stockage
Ce sujet est divisé en trois parties de poids différents.
1. Configuration des disques RAID
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Poids |
3 |
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Objectifs |
Configurer et implémenter du RAID logiciel. Cela inclut les niveaux de RAID 0, 1 et 5. |
a. Compétences principales
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Fichiers de configuration et utilitaires de gestion du RAID logiciel.
b. Éléments mis en œuvre
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mdadm.conf
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mdadm
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/proc/mdstat
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Partition de type 0xFD
2. Optimiser l’accès aux périphériques de stockage
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Poids |
2 |
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Objectifs |
Configurer le noyau pour gérer différents types de disques. Connaître les outils logiciels pour lister et modifier le paramétrage des périphériques iSCSI. |
a. Compétences principales
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Outils et commandes pour configurer le DMA pour des périphériques IDE, y compris ATAPI et SATA.
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Outils et commandes pour configurer des disques SSD (Solid State Drive), y compris AHCI et NVMe.
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Outils et commandes pour configurer ou analyser les ressources système (par exemple les interruptions).
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Connaissances de base de la commande sdparm et de son utilisation.
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Outils et commandes de gestion des périphériques iSCSI.
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Connaissances de base du SAN, y compris les protocoles spécifiques (AoE, FCoE).
b. Éléments mis en œuvre
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hdparm, sdparm
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nvme
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tune2fs
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fstrim
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sysctl
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/dev/hd*, /dev/sd*, /dev/nvme*
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iscsiadm, scsi_id, iscsid et iscsid.conf...
Configuration des disques RAID
La technologie RAID (Redundant Array of Independent Disks) permet de combiner différents périphériques pour qu’ils soient vus comme un seul espace de stockage par les applications. On peut ainsi améliorer les temps d’accès et/ou la fiabilité des périphériques de stockage. Les différentes techniques mises en œuvre sont définies par leur niveau de RAID. Les niveaux les plus courants sont RAID 0, 1 et 5, ceux qui doivent être étudiés dans le cadre de la certification.
Le RAID peut être géré de façon matérielle, par des contrôleurs de disques spécialisés, ou logicielle, au niveau du système d’exploitation.
Linux implémente un pilote de gestion logicielle du RAID, le pilote md (Multiple Device driver), qui gère les niveaux les plus courants de RAID, 0, 1 et 5, et qui doit être étudié dans le cadre de la certification.
D’autres solutions peuvent être mises en place pour gérer du RAID logiciel sur Linux : RAID LVM ou RAID directement pris en charge par le gestionnaire de système de fichiers ZFS ou Btrfs.
1. Les principaux niveaux de RAID
a. Le RAID 0
Le RAID 0 (agrégat par bandes, striping) combine plusieurs disques en un seul ensemble. Les blocs de données sont répartis sur des bandes de taille identique réparties uniformément sur les différents disques. Les opérations d’entrées-sorties peuvent donc être très rapides, car effectuées simultanément par les différents contrôleurs disques.
En revanche, la fiabilité de l’ensemble est fortement diminuée, puisqu’il suffit de perdre un disque pour perdre l’ensemble des données. Il n’y a aucune redondance des données stockées, et la cohérence des volumes logiques est détruite en cas de défaillance d’un disque.
L’espace de stockage utile d’un ensemble RAID 0 est égal à la capacité utile du plus petit des disques, multipliée par le nombre de disques qui le composent, puisqu’il n’y a pas de redondance des données et que les bandes de données sont réparties uniformément sur les disques (chaque disque...
Optimiser l’accès aux périphériques de stockage
Linux peut gérer une grande variété de périphériques de stockage, locaux ou distants. Selon le type de périphérique et le type d’utilisation, il peut s’avérer nécessaire de modifier les paramètres de configuration de l’accès au périphérique afin d’optimiser les performances. De nombreux outils et commandes sont à la disposition de l’administrateur pour configurer et surveiller les ressources de stockage de ses systèmes.
1. Gestion des disques durs locaux
L’administrateur doit pouvoir déterminer les périphériques locaux de stockage reconnus par le système, lister leurs caractéristiques et, éventuellement, modifier leur configuration pour améliorer les performances en entrées-sorties ou corriger d’éventuels conflits. Il doit être également à même de déterminer quels sont les types de périphériques de stockage gérables par le système, en fonction des pilotes installés, et si nécessaire savoir installer de nouveaux pilotes.
a. Détermination des fichiers spéciaux
Sur Linux, chaque périphérique de stockage est géré par l’intermédiaire d’un fichier spécial en mode bloc, associé au pilote chargé de ce type de périphérique. La détection des périphériques de stockage et la création des fichiers spéciaux correspondants sont généralement automatiques et se font essentiellement au démarrage du système (sauf pour les périphériques amovibles, détectés automatiquement pendant l’activité du système).
Ces fichiers spéciaux se trouvent dans le répertoire /dev. Leur nom est déterminé par le noyau, selon des conventions de nommage, en fonction du type de périphérique et de l’ordre de détection du périphérique par rapport à son type.
Un fichier spécial Linux n’est pas un fichier disque, il n’a aucune donnée stockée. Il s’agit en réalité d’un point de communication avec un pilote de périphérique...
Logical Volume Manager
La gestion traditionnelle des disques - une ou plusieurs partitions par disque, chacune pouvant contenir un système de fichiers ou un espace de swap - impose des limites contraignantes en termes de souplesse d’utilisation et d’évolutivité, en particulier :
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Un système de fichiers ne peut pas occuper plusieurs disques (en dehors des techniques RAID).
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La taille maximale d’un système de fichiers dépend de la taille de la partition qui le contient et il est délicat d’augmenter la taille d’une partition, et donc de son système de fichiers.
Ces différentes limitations et contraintes ont conduit à proposer un nouvel outil de gestion de l’espace de stockage, le Gestionnaire de volumes logiques (LVM, Logical Volume Manager).
Le principe est de mettre en place une couche logique intermédiaire entre les gestionnaires de systèmes de fichiers et le matériel de stockage. Le gestionnaire de systèmes de fichiers voit des volumes logiques au lieu de partitions ou de disques. Ces volumes logiques sont gérés par le gestionnaire LVM, qui fait le lien avec les périphériques utilisés. De cette manière, on peut s’affranchir de la plupart des limites évoquées précédemment :
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Un système de fichiers peut s’étendre sur plusieurs disques physiques.
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On peut beaucoup plus facilement augmenter la taille maximale d’un système de fichiers.
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On peut combiner des contrôleurs de disques de technologies différentes, ou des disques locaux et distants au sein d’un système de fichiers.
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Il est possible d’ajouter un disque physique à chaud et de l’utiliser pour agrandir un système de fichiers existant.
On peut très bien combiner le RAID matériel ou logiciel avec LVM, permettant de profiter de la tolérance de panne et de la souplesse des volumes logiques.
La technologie LVM, d’origine Unix, a été implémentée dans le noyau Linux dans les années 2000, elle est utilisée à grande échelle en production depuis des années. La version actuelle s’appelle LVM2.
Le Gestionnaire de volumes logiques Linux LVM peut gérer lui-même différents niveaux de RAID logiciel, ou...
Validation des acquis : questions/réponses
Répondez à ces questions ouvertes, comparables à celles qui pourront vous être posées lors de la certification, mais ces dernières seront sous forme de QCM ou demandant une réponse courte saisie au clavier.
1. Questions
1 Quelle est la différence entre une partition et un volume logique LVM ?
2 Quelle est la différence entre un initiateur iSCSI et une cible iSCSI ?
3 Quel est le nombre minimum de disques pour une configuration en RAID 5 ?
4 Quelles sont les différences entre les niveaux de RAID 0 et 1 ?
5 Un volume logique peut-il s’étendre sur plusieurs disques ?
6 Quelles sont les différentes méthodes pour configurer un volume logique avec une tolérance de panne de type miroir ?
7 Quelle option de la commande lvcreate permet de créer un volume logique instantané (snapshot) ?
8 Quelle commande permet d’interagir avec le service udev ?
9 Comment augmenter la taille d’un système de fichiers ext4 monté, créé dans un volume logique ?
10 Quelle option de la commande mdadm permet de créer un volume RAID ?
2. Résultat
Référez-vous aux pages suivantes pour contrôler vos réponses. Pour chacune de vos bonnes réponses, comptez un point.
Nombre de points : /10
Pour ce chapitre, votre score minimum doit être...
Travaux pratiques
Ces travaux pratiques proposent une série d’ateliers mettant en œuvre certains des points abordés dans ce chapitre. Pour chaque atelier est donné un exemple commenté de réalisation, à adapter suivant la configuration de vos systèmes.
1. Mise en œuvre d’un espace de stockage en RAID 1 (miroir)
Vous avez besoin de configurer un nouvel espace de stockage sur la machine alpha, dédié à une nouvelle application de recherche/développement. Pour ce faire, vous allez lui attribuer un système de fichiers de type ext4, de 5 Go, qui devra être monté au démarrage du système dans le répertoire /opt/recherche. Par sécurité, il faut que le système de fichiers de l’application utilise un volume RAID de niveau 1 (miroir), géré par le pilote md.
Commandes et fichiers utiles
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blkid
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fdisk
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pvs
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mdadm
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mkfs
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mkdir
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mount
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/etc/fstab
Manipulations
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1. |
Recherchez les périphériques de stockage du serveur alpha reconnus par le système. Observez leur configuration actuelle (disques, partitions, organisation LVM…). |
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2. |
Installez deux disques durs (ou clés USB) de capacité à peu près identique, au moins 5 Go. Déterminez leur fichier spécial en mode bloc associé. |
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3. |
Créez un volume RAID md de niveau 1 utilisant ces deux disques, puis vérifiez ses caractéristiques. |
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4. |
Créez un système de fichiers ext4 sur le volume RAID. Créez le répertoire de montage /opt/recherche et montez le système de fichiers. Créez quelques répertoires et fichiers dans le répertoire /opt/recherche. Déclarez le système de fichiers en montage automatique dans le fichier /etc/fstab. Vérifiez le fonctionnement en redémarrant le système. |
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5. |
Nettoyage : démontez le système de fichiers, supprimez la ligne le concernant dans /etc/fstab, puis supprimez le volume RAID. |
Résumé des commandes et résultat à l’écran
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1. |
Recherchez les périphériques de stockage du serveur alpha reconnus par le système. Observez leur configuration actuelle (disques, partitions, organisation LVM…). |
Le serveur alpha est installé avec une distribution Debian 11. Pour...
