392 lines
16 KiB
Typst
392 lines
16 KiB
Typst
#set text(size: 1.3em)
|
||
#set page(footer: context {
|
||
if counter(page).get().first() > 1 [
|
||
#align(center)[
|
||
#counter(page).display("1")
|
||
]
|
||
]
|
||
})
|
||
|
||
|
||
#show raw.where(block: false): box.with(
|
||
fill: luma(240),
|
||
inset: (x: 3pt, y: 0pt),
|
||
outset: (y: 3pt),
|
||
radius: 2pt,
|
||
)
|
||
|
||
#show raw.where(block: true): block.with(
|
||
fill: luma(240),
|
||
inset: 10pt,
|
||
radius: 4pt,
|
||
)
|
||
|
||
// title
|
||
|
||
#align(center)[Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики]
|
||
\
|
||
\
|
||
\
|
||
#align(center)[Факультет инфокоммуникационных технологий]
|
||
#align(center)[Направление подготовки 11.03.02]
|
||
\
|
||
\
|
||
#align(center)[Лабораторная работа №3]
|
||
#align(center)[Подсистема хранения]
|
||
\
|
||
\
|
||
\ //#align(center)[Вариант 19]
|
||
\
|
||
\
|
||
\
|
||
\
|
||
\
|
||
\
|
||
\
|
||
#align(right)[Выполнил:]
|
||
#align(right)[Дощенников Никита Андреевич]
|
||
#align(right)[Группа: К3221]
|
||
#align(right)[Проверил:]
|
||
#align(right)[Береснев Артем Дмитриевич]
|
||
\
|
||
\
|
||
#align(center)[Санкт-Петербург]
|
||
#align(center)[2025]
|
||
|
||
#pagebreak()
|
||
|
||
=== Цель работы:
|
||
|
||
Получить практические навыки работы с подсистемой хранения в Linux, научиться создавать разделы, файловые системы, работать с томами хранения LVM и настраивать NAS систему на примере NFS.
|
||
|
||
=== Часть 1. Подготовка конфигурации.
|
||
|
||
Я подготовил две виртуальные машины Linux на `ubuntu24`.
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/1.png")]
|
||
|
||
А также настроил сеть в машинах в режиме "Сеть NAT".
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/2.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/3.png")]
|
||
|
||
И переименовал в соответствии с заданием:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/4.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/5.png")]
|
||
|
||
Также я сделал снимки состояния виртуальных машин.
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/6.png")]
|
||
|
||
=== Часть 2. Подключение диска и монтирование файловой системы.
|
||
|
||
При помощи функции "Add Hardware" я добавил диск к машине `c7-2`.
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/7.png")]
|
||
|
||
Я написал скрипт, который выводит на консоль информацию о диске:
|
||
|
||
```bash
|
||
#!/bin/bash
|
||
disk="${1:-/dev/vdb}"
|
||
name="$(basename "$disk")"
|
||
uuid="$(blkid -s UUID -o value "$disk" 2>/dev/null || true)"
|
||
size="$(lsblk -dn -o SIZE "$disk")"
|
||
sector_size="$(cat "/sys/block/$name/queue/hw_sector_size")"
|
||
sectors="$(cat "/sys/block/$name/size")"
|
||
echo "disk name: $name"
|
||
echo "disk uuid: ${uuid:-none}"
|
||
echo "disk volume: $size"
|
||
echo "sector size: $sector_size"
|
||
echo "# of sectors: $sectors"
|
||
```
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/8.png")]
|
||
|
||
Затем я создал на диске раздел, объемом 1Гб, а на нем файловую систему ext4:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/9.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/10.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/11.png")]
|
||
|
||
После этого, в каталоге `/mount` я создал каталог `disk1`.
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/12.png")]
|
||
|
||
Потом смонтировал новую систему в этот каталог:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/13.png")]
|
||
|
||
Скопировал на новый диск тестовый файл.
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/14.png")]
|
||
|
||
Определил объем свободного места на всех дисках, подключенных к системе:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/15.png")]
|
||
|
||
|
||
=== Часть 3. Изменение раздела и файловой системы.
|
||
|
||
Я, с помощью утилиты `fdisk`, сделал так, чтобы раздел занимал весь диск:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/16.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/17.png")]
|
||
|
||
Затем, определил доступный размер файловой системы.
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/18.png")]
|
||
|
||
После, я увеличил размер файловой системы до максимального доступного.
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/19.png")]
|
||
|
||
=== Часть 4. Работа с LVM.
|
||
|
||
Я создал 5 новый SATA дисков по 10гб каждый и убедился, что каталог `/dev/` их увидел:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/20.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/21.png")]
|
||
|
||
Для того, чтобы создать на всех новых дисках разделы, занимающие 100% места, я использовал скрипт:
|
||
|
||
```bash
|
||
#!/bin/bash
|
||
|
||
for disk in /dev/sd{a,b,c,d,e}; do
|
||
sudo parted -s $disk mklabel gpt
|
||
sudo parted -s $disk mkpart primary 0% 100%
|
||
done
|
||
```
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/22.png")]
|
||
|
||
Инициализировал для LVM все созданные разделы.
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/23.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/24.png")]
|
||
|
||
Создал LVM группы `gr01` на двух первых дисках:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/25.png")]
|
||
|
||
Создал LVM том `vol01`:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/26.png")]
|
||
|
||
Проверил размер:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/27.png")]
|
||
|
||
Создал файловую систему `ext4`:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/28.png")]
|
||
|
||
Затем смонтировал том в каталог `/mnt/vol01`:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/29.png")]
|
||
|
||
Добавил третий диск в VG `gr01`:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/30.png")]
|
||
|
||
Расширил том `vol01` на 100 % нового диска.
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/31.png")]
|
||
|
||
Расширил файловую систему:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/32.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/33.png")]
|
||
|
||
Добавил оставшиеся диски в новую VG `gr02`:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/34.png")]
|
||
|
||
Создал зеркальный том `vol02` в этой группе.
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/35.png")]
|
||
|
||
Создал файловую систему `ext4`:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/36.png")]
|
||
|
||
Смонтировал том:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/37.png")]
|
||
|
||
=== Часть 5. Управление монтированием дисков.
|
||
|
||
Я создал каталог для монтирования и получил UUID фс на зеркальном томе:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/38.png")]
|
||
|
||
Затем, в файл `/etc/fstab` я добавил строку:
|
||
|
||
```
|
||
UUID=94897d69-fcbf-49a7-beb1-732d8062bd0c /nfs ext4 defaults 0 2
|
||
```
|
||
|
||
Проверим работоспособность:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/39.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/40.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/41.png")]
|
||
|
||
=== Часть 6. Работа с NFS.
|
||
|
||
На машине `c7-2` установил службу `nfs-kernel-server`, разрешил запуск и запустил её:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/42.png")]
|
||
|
||
Я разрешил доступ к каталогу `\nfs` через сеть:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/43.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/44.png")]
|
||
|
||
C `c7-1` осуществил монтирование сетевого ресурса `nfs` в каталог `/var/remotenfs`.
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/45.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/46.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/47.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/48.png")]
|
||
|
||
=== Часть 7. Работа с RAID в Linux.
|
||
|
||
На машину `c7-1` я добавил 3 жестких диска по 1гб.
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/49.png")]
|
||
|
||
Затем создал `RAID-5` массив:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/50.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/51.png")]
|
||
|
||
Сохранил конфигурацию RAID, чтобы массив поднимался автоматически при загрузке:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/52.png")]
|
||
|
||
Обновил `initramfs`:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/53.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/54.png")]
|
||
|
||
Я создал файловую систему `ext4` на RAID массиве:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/55.png")]
|
||
|
||
Затем я создал каталог и смонтировал массив:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/56.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/57.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/58.png")]
|
||
|
||
Положил в RAID каталог тестовый файл:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/59.png")]
|
||
|
||
Определил доступный объем:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/60.png")]
|
||
|
||
Затем я удалил диск `sdc`.
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/61.png")]
|
||
|
||
Добавил новый диск:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/62.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/63.png")]
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/64.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/65.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/66.png")]
|
||
|
||
=== Часть 8. Получение информации и изменение файловой системы.
|
||
|
||
Нашел корневой раздел:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/67.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/68.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/69.png")]
|
||
|
||
Включил использование зарезервированных `inode`:
|
||
|
||
#align(center)[#image("assets/70.png")]
|
||
#align(center)[#image("assets/71.png")]
|
||
|
||
=== Ответы на вопросы:
|
||
|
||
*Как вы увеличили раздел в части 3? Какие команды использовали. В чем состояла суть выполненных действий?*
|
||
|
||
При помощи `fdisk`, удалил старый раздел и создал новый, занимающий весь диск:
|
||
|
||
```bash
|
||
sudo fdisk /dev/vdb
|
||
```
|
||
|
||
После этого заново создал раздел. Затем обновил файловую систему:
|
||
|
||
```bash
|
||
sudo resize2fs /dev/vdb1
|
||
```
|
||
|
||
Физически размер раздела увеличился, и командой `resize2fs` файловая система была расширена, чтобы занять всё доступное место на диске.
|
||
|
||
*Почему отличается процедура увеличения раздела в частях 3 и 4? Почему в случае LVM не пришлось отмонтировать раздел?*
|
||
|
||
В LVM файловая система расположена не на жёстком разделе, а на логическом томе, который можно динамически изменять.
|
||
LVM поддерживает online resize, то есть позволяет расширять том, пока он смонтирован:
|
||
|
||
```bash
|
||
sudo lvextend -l +100%FREE /dev/gr01/vol01
|
||
sudo resize2fs /dev/gr01/vol01
|
||
```
|
||
|
||
Это возможно, потому что LVM управляет логическими блоками и абстрагирует файловую систему от физического устройства.
|
||
В обычном случае нужно отмонтировать, так как изменяются реальные границы раздела.
|
||
|
||
*Как можно ограничить доступ через сеть к данным в каталоге NFS сервера?*
|
||
|
||
Ограничение доступа делается через файл `/etc/exports`, где указывается, какие IP-адреса или подсети могут монтировать каталог и с какими правами.
|
||
|
||
```bash
|
||
/nfs 192.168.122.0/24(rw,sync,no_root_squash)
|
||
```
|
||
|
||
Здесь доступ разрешён только хостам из подсети `192.168.122.0/24`, с правом записи.
|
||
|
||
*В чем разница архитектуры NAS и DAS?*
|
||
|
||
#table(columns: 3)[*Параметр*][*NAS*][*DAS*][Подключение][Через сеть (TCP/IP, NFS, SMB)][Непосредственно к серверу (SATA, SAS, USB)][Доступ][Несколько клиентов][Один конкретный сервер][Масштабирование][Легко масштабируется][Ограничено локальными портами][Пример][Synology, TrueNAS][Внутренний HDD или SSD]
|
||
|
||
Главное отличие: NAS — это сетевое хранилище, DAS — локально подключённый диск.
|
||
|
||
*В части 4 п.7 вы создали зеркальный том. От каких рисков потери данных это защищает? От каких — не защищает?*
|
||
|
||
Защищает от отказа одного физического диска, от ошибок чтения/записи на отдельном носителе.
|
||
|
||
Не защищает от случайного удаления файлов, от вирусов и логических ошибок, от выхода из строя контроллера или потери всей группы дисков одновременно.
|
||
|
||
*В части 7 вы смогли запустить RAID-массив с потерей диска. Откуда взялись данные?*
|
||
|
||
RAID-5 хранит не только данные, но и чётность, распределённую по всем дискам.
|
||
При потере одного диска оставшиеся два содержат достаточно информации, чтобы восстановить недостающие блоки.
|
||
То есть данные не хранились копией, а восстанавливались математически через XOR из чётности и оставшихся данных.
|
||
|
||
*Почему невозможно записать файлы, если свободное место есть, права есть и раздел смонтирован для записи?*
|
||
|
||
На файловых системах типа `ext4` часть блоков зарезервирована для суперпользователя.
|
||
Если все пользовательские блоки заняты, обычный пользователь не сможет записывать файлы, хотя `df` будет показывать, что немного места ещё есть.
|
||
|
||
```bash
|
||
sudo tune2fs -l /dev/sdX | grep 'Reserved block count'
|
||
```
|
||
|
||
Возможно переполнены inode, раздел смонтирован в режиме read-only после ошибки.
|
||
|
||
=== Вывод:
|
||
|
||
В ходе лабораторной работы я освоил основные операции с подсистемой хранения данных в linux: создание и изменение разделов, работу с файловыми системами и lvm, настройку сетевого хранилища nfs и организацию raid массивов. На практике были изучены принципы расширения разделов и томов, монтирование файловых систем, создание зеркальных и распределённых хранилищ, а также восстановление raid после отказа диска. Получены навыки администрирования хранилищ и управления доступом к ним.
|