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TP N°1
SUJET :
STOCKAGE LOCAL :
RAID ET LVM

UE 3.2
SURETÉ DE FONCTIONNEMENT

BRICE AUGUSTIN ET SAMI SOUIHI
Durée : 3 heures

Version : 2.4

Création : 03/2012
Révisions : 03/2016, 10/2016, 03/2017, 05/2018, 05/2019, 05/2020

TP RAID et LVM

N°1

Sommaire
1.

INTRODUCTION

3

2.

REDONDANCE DE DISQUES (RAID)

3

2.1.
2.2.
2.3.
3.
3.1.
3.2.

INSTALLATION D'UNE DEBIAN EN RAID
DEFAILLANCE ET REMPLACEMENT D’UN DISQUE
ADMINISTRATION DES VOLUMES RAID

4
7
8

LOGICAL VOLUME MANAGER (LVM)

10

CREATION D’UN LV
EXTENSION D’UN VOLUME LOGIQUE

B. Augustin, S. Souihi – Université Paris-Est Créteil

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11

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N°1

1. Introduction
Ce premier TP est consacré à la création d'un serveur de stockage. Vous allez utiliser
plusieurs techniques de gestion de volumes de stockage locaux (c’est-à-dire, au sein
d'un même serveur physique) :
•

RAID : stockage redondant sur plusieurs disques d'un même hôte

•

LVM : agrégation et gestion flexible des volumes de stockage

Dans les TP suivants, vous verrez comment rendre ces volumes de stockage
accessibles en réseau. Vous ferez donc de votre serveur un NAS (network attached
storage) utilisant les protocoles iSCSI et GlusterFS.

2. Redondance de disques (RAID)
Le RAID (Redundant Array of Independent Disks) permet d’agréger un ensemble de
disques durs de taille similaire pour obtenir un support de stockage offrant certaines
propriétés de redondance.
Le but de cette partie est d'installer un serveur Debian en utilisant deux modes RAID1 :
RAID 1 et RAID 5.

1

Il existe un grand nombre d'autres modes RAID, chacun offrant un compromis différent entre la
redondance (nombre de disques pouvant tomber en panne) et la performance (capacité de stockage
utilisable, débit de lecture/écriture), mais que nous n'aurons pas le temps d'étudier dans ce TP.

B. Augustin, S. Souihi – Université Paris-Est Créteil

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Pour des raisons techniques (à terme, votre serveur comptera une dizaine de
disques !), vous travaillerez sur une VM et non pas sur un serveur physique. Sur un
serveur physique, la démarche que vous allez suivre aurait été exactement la même.
La Fig. 1 illustre l'organisation des trois disques de votre serveur.

Fig. 1 Partitionnement de vos disques

2.1.

Installation d'une Debian en RAID

Pour réaliser l'installation, vous aurez besoin d'une image ISO* de Debian
Netinstall.
Créez une VM VirtualBox avec les caractéristiques suivantes :
•

Nom : Storage1

•

3 disques durs SATA de capacité identique (au moins 8 Go)

•

Une carte Ethernet en mode Accès par pont

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Lancez une installation 'standard' jusqu'à l'étape de partitionnement.
Quand vous aurez atteint l'étape de partitionnement, choisissez Partitionner les
disques – Manuel. Le partitionnement se déroule en trois étapes, que nous
détaillons dans la suite :
1. Création de la table des partitions sur chaque disque
2. Création des volumes RAID
3. Attribution du point de montage et formatage des volumes
Pour chacun des trois disques, créez une Nouvelle table des partitions
contenant deux partitions :

Partition

Taille

Utilisation

Primaire 1

1 Go

Volume physique pour RAID, avec
indicateur d'amorçage

Primaire 2

Reste

Volume physique pour RAID

La Fig. 2 illustre le partitionnement obtenu à l'issue de cette étape.

Fig. 2 Table des partitions des trois disques
Après le partitionnement, il faut configurer le RAID sur les disques. Pour cela,
sélectionnez Configurer le RAID avec gestion logicielle et configurez
deux périphériques RAID comme indiqué dans le Tableau 1.

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Périphérique

RAID Actifs

Réserve

N° 0

1

sda1, sdb1

sdc1

N° 1

5

sda2, sdb2,sdc2

Aucun

Tableau 1 Périphériques RAID à créer
Il s'agit donc de créer un premier périphérique multidisque en RAID 1, avec deux
périphériques actifs (sda1 et sdb1) et un de réserve (sdc1), puis un second avec des
caractéristiques différentes.

Fig. 3 Les deux volumes RAID
Sur l’écran récapitulant l'organisation des disques (Fig. 3), configurez les espaces de
stockage disponibles sous les périphériques RAID n°0 et n°1, comme indiqué dans le
Tableau 2.

Périphérique

Utilisation

Point de montage

N° 0

Système de fichiers ext4

/boot

N° 1

Système de fichiers ext4

/

Tableau 2 Formatage et point de montage
L'organisation de vos disques est prête ! Elle doit être similaire à la Fig. 4.

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Fig. 4 Formatage des deux volumes RAID en ext4
Validez le partitionnement et appliquez les changements.
Enfin, terminez l'installation de l'OS avec le 'minimum syndical' :
•

Pas de swap

•

Sélection des logiciels : aucun

•

Installez grub sur le disque sda

Démarrez votre serveur de stockage fraichement installé et vérifiez que les volumes
RAID sont bien configurés. Pour cela, vous pouvez affichez leurs propriétés* ainsi que
leur taille* .
Pour rappel, les volumes RAID sont nommés /dev/md[0-9]+ sous Linux …

2.2.

Défaillance et remplacement d’un disque

Dans cette partie, vous allez simuler la panne du second disque dur (sdb), détecter
cette panne et la réparer.
Pour simuler la panne, une solution simple consiste à effacer le contenu du disque.
Arrêtez Storage1 et débranchez2 son second disque. Importez* une VM Debian
Stretch. Il s'agit d'une VM jetable, que vous utiliserez uniquement pour détruire les
données du disque et que vous supprimerez juste après.

2

Virtuellement …

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Branchez le disque (en plus du disque principal) sur la VM jetable et démarrez-la.
Comme ce disque n'est pas référencé dans son fstab, l'OS ne monte pas les
partitions qu'il contient. On peut alors détruire les données du disque avec la
commande suivante :
dd if=/dev/zero of=/dev/sdb2 bs=1k
Après la destruction des données, débarassez-vous de la VM jetable : vous n'en aurez
plus besoin.
Redémarrez Storage1. Vous constaterez que le serveur démarre toujours, malgré
l'effacement complet de son second disque !
Pour comprendre pourquoi, inspectez ses logs* et affichez les propriétés des volumes
RAID*.

Supposons maintenant que vous avez remplacé le disque défectueux par un disque
neuf. Dans votre maquette, il suffit de rebrancher le disque dont vous avez effacé les
données.
Ajouter ce disque* au volume RAID 5.
Affichez l'état des volumes RAID* et visualisez en continu* sa reconstruction. Cette
dernière ne prend que quelques minutes sur votre maquette, mais elle peut être
beaucoup plus longue sur de plus gros disques …

2.3.

Administration des volumes RAID

Supposons à présent que vous souhaitiez ajouter un espace de stockage
supplémentaire sur Storage1. Vous allez donc créer un troisième volume RAID,
composé de trois nouveaux disques durs.
Ajoutez trois disques SATA de 8 Go sur votre serveur. Attention, vous ne pouvez pas
le faire à chaud …
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Déterminez le nom de ces trois nouveaux disques dans le système. Pour cela, vous
pouvez par exemple afficher la table des partitions de tous les disques*.
Lancez la création de ce volume* (en RAID 5), puis visualisez en continu* sa
construction. Quand l'initialisation du volume est terminée, redémarrez votre VM.
Vous constaterez que votre nouveau volume RAID a disparu ! Recréez le volume, puis
rendez la configuration RAID persistante*.

Votre nouveau volume RAID est maintenant persistant, mais vous ne pouvez toujours
pas y stocker de données ! Pour cela, vous devez :
•

Le formater*.
Utilisez le système de fichiers ext4

•

Le monter* dans l'arborescence globale.
Utilisez le dossier /mnt/data/ comme point de montage

Créez quelques fichiers sur ce volume de stockage, et vérifiez qu'ils ne sont plus
accessibles lorsque vous démontez* le volume.

Synthèse 1 : Résumez en 4-6 lignes ce que vous avez fait depuis le début du TP.
Appelez votre chargé de TP pour lui faire une démonstration de votre maquette.

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3. Logical Volume Manager (LVM)
Chaque volume RAID est géré et monté indépendamment des autres. A terme, votre
serveur de stockage disposera donc de plusieurs volumes hétérogènes (taille et
contenu différents). A chaque fois que vous voudrez stocker un nouveau fichier, vous
devrez choisir spécifiquement l'un ou l'autre. Ce n'est pas très pratique …
LVM va vous permettre d'agréger tous ces volumes et de les gérer de façon flexible,
sans vous préoccuper de l'organisation sous-jacente.
Dans cette partie, vous allez créer un premier volume logique (LV) sur le dernier
volume RAID que vous avez créé, puis vous l'agrandirez.

3.1.

Création d’un LV

La méthode de création d'un LV reflète l'architecture LVM : un LV doit être 'taillé' dans
un VG, lui-même reposant sur un ou plusieurs PV.
Dans un premier temps, vous devez donc déclarer les PV à utiliser. Pour l’instant, vous
allez en utiliser un seul : le volume RAID /dev/md2. Initialisez ce volume en tant que
PV*.

Fig. 5 Création d'un LV dans le volume RAID

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Définissez ensuite un VG* nommé vgstockage. Pour l’instant votre VG est composé
d’un unique PV (vous ajouterez d'autres PV un peu plus tard) :
Vous pouvez enfin créer un premier LV* nommé lvstockage et utilisant 75% de
l'espace du VG (Fig. 5).
Comme pour une partition classique, avant de stocker des données sur le LV, vous
devez :
•

Le formater* en ext4

•

Le monter dans l'arborescence globale. Configurez un montage persistant*.
Pour cela, vous aurez besoin de l'identifiant du LV dans l'OS, qui est :
/dev/vgstockage/lvstockage

3.2.

Extension d’un volume logique

L'avantage de LVM est sa grande flexibilité. Par exemple, si l'on finit par manquer
d'espace sur lvstockage, quelques commandes suffiront pour l'agrandir. Le système
ira 'piocher', de manière transparente, dans l'espace de stockage inutilisé du VG, et ce
indépendamment de sa localisation sur le volume physique.
Vérifiez cela en augmentant la taille du LV lvstockage pour qu'il utilise la totalité du
VG (Fig. 6).

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Fig. 6 Augmentation de la taille du LV
On souhaite maintenant augmenter la capacité de lvstockage. Comme le VG
correspondant est plein, vous devez déjà agrandir ce dernier.
Pour cela, nous vous proposons d'ajouter un nouveau (et quatrième !) volume RAID
sur votre serveur. La figure 7 illustre la nouvelle structure de votre LV. On observe le
VG vgstockage maintenant composé de deux PV (md2 et le nouveau, md3), et le LV
(lvstockage) qui s'étend sur les deux PV.

Fig. 7 Structure du LV après ajout d'un second volume RAID

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Ajoutez trois nouveaux disques durs SATA dans votre VM et lancez la création d'un
nouveau volume* (en RAID 5).
Initialisez ce volume en tant que PV*, puis ajoutez* ce dernier dans le VG
vgstockage.
Enfin, augmentez la capacité du LV* : ajoutez-lui 4 Go supplémentaires.
Le LV possède à présent 4 Go de stockage en plus, mais le système de fichiers qui
l'organise ne le sait pas (encore). Comparez la taille du LV* et celle de la partition*
existant sur ce LV : comme dans la Fig. 8, vous observez que système de fichiers
actuels ne couvre pas la totalité du LV.

Fig. 8 Le filesystem n'occupe pas la totalité du LV

Pour utiliser la totalité de l’espace du LV, vous devez étendre son système de fichiers*.
Après cette opération, vérifiez que la totalité de l’espace de stockage est bien utilisée
par le système de fichier.
Affichez les propriétés du VG* pour vérifier qu'il lui reste encore de l'espace non alloué.

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Synthèse 2 : Résumez en 4-6 lignes ce que vous avez fait depuis la dernière
synthèse.
Appelez votre chargé de TP pour lui faire une démonstration de votre maquette.

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