Desplegament d'una web amb LVM

En aquesta part de laboratori, ens centrarem en el desplegament d'una aplicació web amb LVM. Utilitzarem LVM per a gestionar tots els fitxers necessaris per al funcionament de la web, com ara el codi font, les dades, els logs i la informació dels processos i sockets utilitzat en el seu desplegament. La nostra web proporcionarà accés a informació sobre indicadors socials, econòmics i demogràfics de diferents regions del món, presentada a través d’un mapa interactiu.

  • El codi font és un projecte fet amb Django que es desplegarà en el directori /opt/webapp/source.
  • Les dades són documents, fotos, i htmls amb informació precomputada que és els usuaris de la web podran visualitzar i descarregar. Aquestes dades es guardaran en el directori /opt/webapp/data i també es guarden els logs de la web.
  • La informació dels processos i del socket es guarda a /opt/webapp/run.

Objectius

  1. Compendre com utilitzar LVM per a gestionar els volums lògics.
  2. Aprendre a gestionar els components de LVM com ara els volums físics, els grups de volums i els volums lògics.
  3. Simular un cas real d'ús de LVM en un servidor web.

Preparació

  1. Inicialitzeu una nova màquina virtual amb un disc dur de 20 GB i instal·leu AlmaLinux. Utilitzeu l'instal·lador per configurar el sistema amb lvm, podeu utilitzar la configuració per defecte, o bé personalitzar-la segons les vostres necessitats. Podeu utilitzar la màquina virtual de l'apartat anterior o no.

  2. Adjunteu dos disc dur addicionals de 20 GB a la màquina virtual.

  3. Assegureu-vos que l'estat inicial del sistema és correcte. Utiltizeu la comanda lsblk per comprovar que teniu aquest estat inicial:

    NAME        MAJ:MIN RM  SIZE   RO TYPE  MOUNTPOINT
nvme0n1     259:0    0   20G   0  disk
├─nvme0n1p1 259:1    0   600MB 0  part  /boot/efi
├─nvme0n1p2 259:2    0   1G    0  part  /boot
├─nvme0n1p3 259:3    0   2G    0  part  [SWAP]
└─nvme0n1p4 259:4    0   16.4G 0  part  /
nvme0n2     259:5    0   20G   0  disk
nvme0n3     259:6    0   20G   0  disk
    • Nota 1: El nom del dispositiu pot variar segons les vostres opcions de virtualització.
    • Nota 2: En aquest cas, s'ha creat una MV nova amb 2 discos durs de 20GB cadascun.

Tasques

Configuració dels volums lògics

  1. Creeu els volums físics amb pvcreate:

    pvcreate /dev/nvme0n2 /dev/nvme0n3

  2. Analitzeu els volums físics amb pvdisplay:

    pvdisplay

    Si observeu la sortida de la comanda:

    "/dev/nvme0n2" is a new physical volume of "20.00 GiB"
--- NEW Physical volume ---
PV Name               /dev/nvme0n2
VG Name
PV Size               20.00 GiB
Allocatable           NO
PE Size               0
Total PE              0
Free PE               0
Allocated PE          0
PV UUID               D27Ox6-pKi4-1OsC-sUPE-og9f-Auvp-LB1wL1

"/dev/nvme0n3" is a new physical volume of "20.00 GiB"
--- NEW Physical volume ---
PV Name               /dev/nvme0n3
VG Name
PV Size               20.00 GiB
Allocatable           NO
PE Size               0
Total PE              0
Free PE               0
Allocated PE          0
PV UUID               Arr5nq-3c89-mcw9-shxM-L27z-w2FW-fxjCD6

    Podeu veure com s'han creat dos volums físics de 20GB cadascun. De moment, com que no s'ha creat cap grup de volums, el camp Allocatable està a NO.

  3. Creeu un grup de volums anomenat vg_webapp amb els discs secundaris:

    vgcreate vg_webapp /dev/nvme0n2 /dev/nvme0n3

  4. Analitzeu l'estat amb vgdisplay i pvdisplay:

    --- Physical volume ---
PV Name               /dev/nvme0n2
VG Name               vg_webapp
PV Size               20.00 GiB / not usable 4.00 MiB
Allocatable           yes
PE Size               4.00 MiB
Total PE              5119
Free PE               5119
Allocated PE          0
PV UUID               D27Ox6-pKi4-1OsC-sUPE-og9f-Auvp-LB1wL1

--- Physical volume ---
PV Name               /dev/nvme0n3
VG Name               vg_webapp
PV Size               20.00 GiB / not usable 4.00 MiB
Allocatable           yes
PE Size               4.00 MiB
Total PE              5119
Free PE               5119
Allocated PE          0
PV UUID               Arr5nq-3c89-mcw9-shxM-L27z-w2FW-fxjCD6

    Amb el volum físic creat, ara el camp Allocatable està a YES. A més a més, podem observar com la mida dels extents és de 4MiB i el nombre total d'extents és de 5119. Aquest valors surt de dividir la mida del volum físic entre la mida de l'extens \( \frac{20 * 1024 MiB}{4 MiB} \). A més a més, observem que tots els extents estan lliures.

    Ara, si analitzem el grup de volums:

    --- Volume group ---
VG Name               vg_webapp
System ID
Format                lvm2
Metadata Areas        2
Metadata Sequence No  1
VG Access             read/write
VG Status             resizable
MAX LV                0
Cur LV                0
Open LV               0
Max PV                0
Cur PV                2
Act PV                2
VG Size               39.99 GiB
PE Size               4.00 MiB
Total PE              10238
Alloc PE / Size       0 / 0
Free  PE / Size       10238 / 39.99 GiB
VG UUID               NAyZgb-ceve-Fsfa-YrLX-l9eg-rg4W-2Ur02H

    Podem veure com el grup de volums vg_webapp té un total de 39.99 GiB i tots els extents estan lliures. A més a més, observem que tenim permisos de lectura i escriptura i que el grup de volums és resizable.

  5. Creeu els volums lògics necessaris per a la configuració del nostre servei web:

    • Guardar el codi font de la web:

      lvcreate -L 1G -n lv_sources vg_webapp

    • Guardar les dades estatístiques de la web:

      lvcreate -L 10G -n lv_data vg_webapp

    • Guardar la informació de run-time de la web:

      lvcreate -L 1G -n lv_run vg_webapp

  6. Analitzeu un altre cop l'estat amb les comandes vgdisplay i lvdisplay:

    --- Volume group ---
VG Name               vg_webapp
System ID
Format                lvm2
Metadata Areas        2
Metadata Sequence No  4
VG Access             read/write
VG Status             resizable
MAX LV                0
Cur LV                3
Open LV               0
Max PV                0
Cur PV                2
Act PV                2
VG Size               39.99 GiB
PE Size               4.00 MiB
Total PE              10238
Alloc PE / Size       3072 / 12.00 GiB
Free  PE / Size       7166 / 27.99 GiB
VG UUID               NAyZgb-ceve-Fsfa-YrLX-l9eg-rg4W-2Ur02H

    La principal diferència és que ara tenim 3 volums lògics creats i que s'han reservat 3072 extents per a 12 GiB. Aquestes 12 GiB corresponen a la suma dels tres volums lògics (1GB + 10GB + 1GB). Cada volum lògic té un total de 1024 extents. Per tant, el total de extents reservats és de 3072.

    Un altre punt interesant són els atributs Metadata Areas i Metadata Sequence No. Metadata Areas ens indica el nombre de discos on es guarda la informació de LVM. En aquest cas, tenim 2 discos. Metadata Sequence No ens indica el nombre de vegades que s'ha modificat el grup de volums. Abans de crear els volums lògics, el grup de volums tenia un Metadata Sequence No de 1 i Metadata Areas de 2. Després de crear els volums lògics, el Metadata Sequence No ha canviat a 4 i el Metadata Areas segueix sent 2.

    --- Logical volume ---
LV Path                /dev/vg_webapp/lv_sources
LV Name                lv_sources
VG Name                vg_webapp
LV UUID                WmJB46-zWcR-xPt3-cD8K-fxeT-KFya-WGEa6e
LV Write Access        read/write
LV Creation host, time localhost.localdomain, 2024-07-12 14:09:53 +0200
LV Status              available
# open                 0
LV Size                1.00 GiB
Current LE             256
Segments               1
Allocation             inherit
Read ahead sectors     auto
- currently set to     256
Block device           253:2

--- Logical volume ---
LV Path                /dev/vg_webapp/lv_data
LV Name                lv_data
VG Name                vg_webapp
LV UUID                VfILMu-Pd5N-P0Pt-MLd0-Edur-qIdv-hZcaYs
LV Write Access        read/write
LV Creation host, time localhost.localdomain, 2024-07-12 14:10:13 +0200
LV Status              available
# open                 0
LV Size                10.00 GiB
Current LE             2560
Segments               1
Allocation             inherit
Read ahead sectors     auto
- currently set to     256
Block device           253:3

--- Logical volume ---
LV Path                /dev/vg_webapp/lv_run
LV Name                lv_run
VG Name                vg_webapp
LV UUID                BJAdkW-nUGT-zT9f-5wIV-Ya6R-Cr4n-aYX394
LV Write Access        read/write
LV Creation host, time localhost.localdomain, 2024-07-12 14:10:22 +0200
LV Status              available
# open                 0
LV Size                1.00 GiB
Current LE             256
Segments               1
Allocation             inherit
Read ahead sectors     auto
- currently set to     256
Block device           253:4

    Podem veure com cada volum lògic té un tamany de 1 GiB, 10 GiB i 1 GiB respectivament. A més a més, cada volum lògic té un total de 256 extents. Això és degut a que la mida de l'extens és de 4 MiB i el tamany de cada volum lògic és de 1 GiB. Per tant, el nombre d'extents necessaris per a cada volum lògic és de \( \frac{1024}{4} = 256 \) i en el cas del volum lògic de 10 GiB és de \( \frac{10240}{4} = 2560 \) extents.

    Un altre punt interessant és el Block device. Aquesta informació ens indica el dispositiu de bloc associat a cada volum lògic. En aquest cas, tenim els dispositius de bloc 253:2, 253:3 i 253:4 per als volums lògics lv_sources, lv_data i lv_run respectivament.

  7. Formateu els volums lògics amb el sistema de fitxers:

    • Volum lògic de la web:

      mkfs.xfs /dev/vg_webapp/lv_sources

    • Volum lògic de les dades:

      mkfs.ext4 /dev/vg_webapp/lv_data

    • Volum lògic de run-time:

      mkfs.xfs /dev/vg_webapp/lv_run

  8. Munteu els volums lògics en els directoris corresponents:

    • Crearem un directori a /opt per muntar el volum lògic de la web:

      mkdir /opt/webapp

    • Volum lògic de la web:

      mkdir /opt/webapp/sources
mount /dev/vg_webapp/lv_sources /opt/webapp/sources

    • Volum lògic de les dades:

      mkdir /opt/webapp/data
mount /dev/vg_webapp/lv_data /opt/webapp/data

    • Volum lògic de run-time:

      mkdir /opt/webapp/run
mount /dev/vg_webapp/lv_run /opt/webapp/run

    Recordeu: Els volums es muntaran de forma temporal al servidor. Per a muntar-los de forma permanent, heu d'afegir les entrades corresponents al fitxer /etc/fstab.

  9. Analitzeu l'estat del servidor:

    [root@localhost ~]# lsblk
 NAME                   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
 sr0                     11:0    1  1.7G  0 rom
 nvme0n1                259:0    0   20G  0 disk
 ├─nvme0n1p1            259:1    0  600M  0 part /boot/efi
 ├─nvme0n1p2            259:2    0    1G  0 part /boot
 └─nvme0n1p3            259:3    0 18.4G  0 part
 ├─almalinux-root     253:0    0 16.4G  0 lvm  /
 └─almalinux-swap     253:1    0    2G  0 lvm  [SWAP]
 nvme0n2                259:4    0   20G  0 disk
 ├─vg_webapp-lv_sources 253:2    0    1G  0 lvm  /opt/webapp/sources
 ├─vg_webapp-lv_data    253:3    0   10G  0 lvm  /opt/webapp/data
 └─vg_webapp-lv_run     253:4    0    1G  0 lvm  /opt/webapp/run
 nvme0n3                259:5    0   20G  0 disk

    Podem veure com s'han muntat els volums lògics en els directoris corresponents. El volum lògic de la web s'ha muntat a /opt/webapp/sources, el volum lògic de les dades s'ha muntat a /opt/webapp/data i el volum lògic de run-time s'ha muntat a /opt/webapp/run. A més a més, com estem utiltizant un LVM lineal, podem veure com únicament utilitzem un disc dur per a guardar les dades. Ja que encara no hem superat la seva capacitat.

Actualització dels volums lògics

En aquest punt, ens hem adonat que les dades de la web són superior a 10GB. Però tenim 28GB disponibles al nostre volum lògic de dades. Per tant, volem augmentar el tamany del volum lògic de les dades a 20GB. Ho podeu veure amb la comanda vgs:

  VG        #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree
  almalinux   1   2   0 wz--n- 18.41g     0
  vg_webapp   2   3   0 wz--n- 39.99g 27.99g

  1. Augmenteu el tamany del volum lògic de les dades a 20GB.

    lvextend -L +10G /dev/vg_webapp/lv_data

  2. Redimensioneu el sistema de fitxers:

    resize2fs /dev/vg_webapp/lv_data

    Nota: Aquest pas es essecnial, ja que si no redimensionem el sistema de fitxers, el sistema operatiu no podrà accedir a l'espai addicional i no podrà utilitzar-lo. Per a xfs utilitzariam la comanda xfs_growfs.

  3. Analitzeu l'estat del servidor:

    NAME                   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
sr0                     11:0    1  1.7G  0 rom
nvme0n1                259:0    0   20G  0 disk
├─nvme0n1p1            259:1    0  600M  0 part /boot/efi
├─nvme0n1p2            259:2    0    1G  0 part /boot
└─nvme0n1p3            259:3    0 18.4G  0 part
├─almalinux-root     253:0    0 16.4G  0 lvm  /
└─almalinux-swap     253:1    0    2G  0 lvm  [SWAP]
nvme0n2                259:4    0   20G  0 disk
├─vg_webapp-lv_sources 253:2    0    1G  0 lvm  /opt/webapp/sources
├─vg_webapp-lv_data    253:3    0   20G  0 lvm  /opt/webapp/data
└─vg_webapp-lv_run     253:4    0    1G  0 lvm  /opt/webapp/run
nvme0n3                259:5    0   20G  0 disk
└─vg_webapp-lv_data    253:3    0   20G  0 lvm  /opt/webapp/data

    Observeu com ara el volum lògic de les dades té un tamany de 20GB i el disc dur nvme0n2no té sufiticient espai per a guardar les dades. Per tant, es necessita utilitzar part del disc dur nvme0n3 i nvme0n2 per gestionar la partició de les dades.

Després d'un temps, utilitzant la web, ens hem adonat que la partició lv_runesta sobredimensionada i únicament s'utilitza un 10% del seu espai. Per tant, volem reduir el tamany de la partició lv_run a 500MB. Alliberant així 500MB per a altres particions.

  1. Reduïu el tamany del volum lògic de run-time a 500MB:

    lvreduce -L 500M /dev/vg_webapp/lv_run

    Observeu que LVM no us permetrà realitzar aquesta acció. El sistema de fitxers xfs té una mida de 1GB i no permet reduir el tamany del volum lògic.

    File system xfs found on vg_webapp/lv_run mounted at /opt/webapp/run.
File system size (1.00 GiB) is larger than the requested size (500.00 MiB).
File system reduce is required and not supported (xfs).

  2. Redimensioneu el sistema de fitxers xfs a 500MB:

    El principal problema és que el sistema de fitxers xfs no permet reduir el tamany. La manera de dur a terme aquesta reducció seria: a. Muntar un disc dur addicional, b. Copiar les dades a aquest disc dur, c. Desmuntar el volum lògic, d. Eliminar el volum lògic, e. Crear un nou volum lògic de 500MB, f. Formateu el volum lògic amb el sistema de fitxers xfs, g. Munteu el volum lògic en el directori corresponent i h. Copiar les dades al nou volum lògic.

    Com en aquest cas no tenim dades, podem fer el següent:

    • Desmuntar el volum lògic:

      umount /opt/webapp/run

    • Eliminar el volum lògic:

      lvremove /dev/vg_webapp/lv_run

    • Crear un nou volum lògic de 500MB:

      lvcreate -L 500M -n lv_run vg_webapp

      En aquest punt, el sistema detectarà que hi ha un sistema de fitxers xfs al volum lògic i us preguntarà si voleu eliminar-lo. Respongueu y per a eliminar el sistema de fitxers xfs. Això és deu a que lvremove no elimina el sistema de fitxers, únicament el volum lògic.

      WARNING: xfs signature detected on /dev/vg_webapp/lv_run at offset 0. Wipe it? [y/n]: y
Wiping xfs signature on /dev/vg_webapp/lv_run.
Logical volume "lv_run" created.

    • Formateu el volum lògic amb el sistema de fitxers xfs:

      mkfs.xfs -f /dev/vg_webapp/lv_run

    • Munteu el volum lògic en el directori corresponent:

      mount /dev/vg_webapp/lv_run /opt/webapp/run

    • Nota 1: Aquest pas sempre és mes complex. Per tant, la meva recomanació és intentar assignar espai a la baixa, ja que incrementar l'espai és més fàcil que reduir-lo.

    • Nota 2: Altres sistemes de fitxers com ext4 permeten reduir el tamany del volum lògic sense problemes, simplificant així aquest procés.

  3. Analitzeu l'estat del servidor amb lvs:

    LV         VG               Attr       LSize   
root       almalinux        -wi-ao----  16.41g
swap       almalinux        -wi-ao----   2.00g
lv_data    vg_webapp        -wi-ao----  20.00g
lv_run     vg_webapp        -wi-ao---- 500.00m
lv_sources vg_webapp        -wi-ao----   1.00g

    Podem observar com s'ha reduït el tamany del volum lògic de run a 500MB.

Anàlisi del sistema

Es demana que analitzeu la següent aplicació web i indiqueu si la configuració de lvm és òptima. Justifiqueu la vostra resposta. La aplicació web és un blog amb les següents característiques:

  • La pàgina rep 1000 visites diàries.
  • La pàgina conté documents que s’acostumen a consultar de forma massiva i simultània.
  • Es generen 1 GB de logs cada dia.
  • Es generen 5 GB de dades estátiques noves cada mes.

Podeu assumir que cada mes es volquen tots els logs en una base de dades externa i que s’allibera l’espai dels logs.