Chapitre 19. GEOM: architecture modulaire de gestion des disques

Ce chapitre couvre l’utilisation des disques via le système GEOM sous FreeBSD. Cela comprend les utilitaires principaux de contrôle des niveaux RAID qui utilisent GEOM pour la configuration. Ce chapitre n’abordera pas en profondeur la manière dont GEOM gère et contrôle les E/S, les systèmes sous-jacents, ou le code utilisé. Ces informations sont fournies par la page de manuel geom(4) et ses nombreuses références. Ce chapitre n’est pas non plus un guide de référence sur les configurations RAID. Seuls les niveaux de RAID supportés par GEOM seront abordés.

Après la lecture de ce chapitre, vous saurez:

Avant de lire ce chapitre, vous devrez:

GEOM autorise l’accès et le contrôle de classes - secteur principaux de démarrage ("Master Boot Records"), labels BSD, etc. - par l’intermédiaire d’interfaces, ou de fichiers spéciaux du répertoire /dev. En supportant plusieurs configurations RAID logicielles, GEOM offrira un accès transparent au système d’exploitation et à ses utilitaires.

Le "striping" (ou entrelacement) est utilisé pour combiner plusieurs disques en un seul volume de stockage. Dans de nombreux cas, cette configuration est réalisée à l’aide de contrôleurs matériels. Le sous-système GEOM offre le support pour le niveau RAID0, également connu sous le nom de "striping".

Dans un système RAID0, les données sont divisées en blocs répartis sur l’ensemble des disques de la "grappe". Au lieu de devoir attendre l’écriture de 256k sur un disque, un système RAID0 peut écrire en simultané 64k sur quatre disques différents, offrant alors des performances d’accès supérieures. Ces performances peuvent être encore améliorées en utilisant plusieurs contrôleurs de disques.

Chaque disque d’une bande ("stripe") RAID0 doit avoir la même taille, puisque les requêtes d’E/S sont entrelacées de manière à lire ou écrire sur plusieurs disques en parallèle.

Pour monter manuellement une grappe de disques entrelacés fraîchement créée:

Pour monter automatiquement au démarrage ce système de fichiers entrelacé, ajoutez les informations concernant ce volume dans le fichier /etc/fstab:

Le module geom_stripe doit également être automatiquement chargé lors de l’initialisation du système en ajoutant une ligne au fichier /boot/loader.conf:

Le "mirroring" est une technologie utilisée par de nombreuses entreprises et beaucoup de particuliers pour sauvegarder les données sans interruption des activités. Quand un miroir existe, cela signifie que le disque B est une copie du disque A. Ou, autre cas, que les disques C+D sont une copie des disques A+B. Indépendamment de la configuration des disques, l’aspect important est que les données d’un disque ou d’une partition sont dupliquées. Ultérieurement, ces données pourront être plus facilement restaurées, sauvegardées sans interrompre le système ou les accès, et pourront même être stockées physiquement de manière sure.

Pour commencer, vérifiez que le système dispose de deux disques de taille identique, cet exemple suppose que ce sont des disques SCSI (da(4)).

Installez FreeBSD sur le premier disque avec uniquement deux partitions. Une partition sera la partition de pagination d’une taille double à celle de la RAM et l’espace restant sera alloué au système de fichiers racine (/). Il est possible d’avoir des partitions séparées pour les autres points de montage, cependant cela augmentera énormément le niveau de difficulté en raison des modifications manuelles nécessaires des paramètres de bsdlabel(8) et fdisk(8).

Redémarrez et attendez l’initialisation complète du système. Ensuite, ouvrez une session sous l’utilisateur root.

Créez le périphérique /dev/mirror/gm et liez-le avec /dev/da1:

Le système devrait répondre par:

Initialisez GEOM, cela devrait charger le module du noyau /boot/kernel/geom_mirror.ko:

Installez un label fdisk et un code de d’amorce génériques sur le nouveau périphérique gm0:

Installez maintenant un label générique bsdlabel:

Utilisez l’utilitaire newfs(8) pour créer un système de fichiers UFS sur le périphérique gm0s1a:

Le système devrait alors afficher un certain nombre d’informations et de nombres. C’est bon signe. Contrôlez l’affichage à la recherche de messages d’erreur et montez le périphérique sur le point de montage /mnt:

Transférez maintenant toutes les données du disque de démarrage vers ce nouveau système de fichiers. Dans notre exemple nous utilisons à cet effet les commandes dump(8) et restore(8), cependant la commande dd(1) conviendrait également.

Cela doit être effectué pour chaque système de fichiers. Placez simplement le système de fichiers approprié au bon endroit quand vous exécutez la commande précédente.

Editez ensuite le fichier /mnt/etc/fstab et supprimez ou mettez en commentaires le fichier de pagination . Modifiez les autres paramètres du système de fichiers pour utiliser le nouveau disque comme présenté l’exemple suivant:

Créez maintenant un fichier boot.config sur la partition racine actuelle et celle nouvellement créée. Ce fichier "aidera" le BIOS à déterminer correctement sur quel disque démarrer:

Assurez-vous que le module geom_mirror.ko sera chargé au démarrage du système en lançant la commande suivante:

Redémarrez le système:

Si tout s’est bien passé, le système a dû démarrer à partir du périphérique gm0s1a et une invite d’ouverture de session doit être affichée. En cas de problème, consultez la section suivante consacrée au dépannage. Ajoutez maintenant le disque da0 au périphérique gm0:

L’option -a demande à gmirror(8) d’utiliser une synchronisation automatique, c’est à dire dupliquer automatiquement toute écriture disque. La page de manuel explique comment reconstruire et remplacer les disques, avec la différence qu’elle utilise data à la place de gm0.

GEOM supporte l’utilisation de périphériques distants, comme les disques durs, les CD-ROMs, les fichiers, etc. via l’utilisation des outils "gate". Ce mécanisme est semblable à NFS.

Pour commencer, un fichier d’export doit être créé. Ce fichier précise qui est autorisé à accéder aux ressources partagées et quel niveau d’accès est offert. Par exemple, pour partager la quatrième tranche du premier disque SCSI, le fichier /etc/gg.exports suivant est adapté:

Cette ligne autorisera l’accès au système de fichiers présent sur la partition da0s4d à toutes les machines du réseau local.

Pour exporter ce périphérique, assurez-vous tout d’abord qu’il n’est pas déjà monté et lancez le "démon" ggated(8):

Maintenant pour monter le périphérique sur la machine cliente, tapez les commandes suivantes:

A partir d’ici, on peut accéder au périphérique par l’intermédiaire du point de montage /mnt.

Quand le périphérique n’est plus utilisé, il peut être démonté sans risque avec la commande umount(8) de la même manière que pour tout autre disque.

Lors de l’initialisation du système, le noyau FreeBSD créé les fichiers spéciaux de périphériques à mesure que les périphériques sont détectés. Cette méthode de détection des périphériques soulève quelques problèmes, par exemple que se passe-t-il si un nouveau disque est ajouté par l’intermédiaire de l’interface USB? Il est très probable qu’un disque flash se verra proposer le nom de périphérique da0 et le périphérique original da0 déplacé en da1. Cela sera à l’origine de problèmes de montage des systèmes de fichiers s’ils sont listés dans /etc/fstab, en fait cela pourra tout simplement empêcher le démarrage du système.

Une solution à ce problème est d'"enchaîner" les périphériques SCSI afin que tout nouveau périphérique ajouté sur la carte SCSI se voit assigné un numéro de périphérique non-utilisé. Mais qu’en est-il des périphériques USB qui peuvent remplacer le premier disque SCSI? Cela se produit parce que les périphériques USB sont en général détectés avant la carte SCSI. Une solution est de brancher ces périphériques qu’après le démarrage du système. Une autre méthode serait de n’utiliser qu’un seul disque ATA et de ne jamais lister de périphériques SCSI dans le fichier /etc/fstab.

Une meilleure solution existe. En employant l’utilitaire glabel, un administrateur ou un utilisateur peut attribuer un label à chacun de ses disques et utiliser ces labels dans /etc/fstab. Comme glabel conserve le label sur le dernier secteur du support concerné, le label persistera après redémarrage du système. En utilisant ce label comme un véritable périphérique, le système de fichiers pourra toujours être monté indépendamment du fichier spécial de périphérique utilisé pour y accéder.