Configuración de un RAID por Software en un Sistema Operativo GNU Linux Debian en VirtualBox


Introducción

El espacio y la seguridad de la información es fundamental para cualquier aplicación que maneje datos sensibles y/o muy solicitados, que en un solo disco duro sería imposible o poco práctico de manejar, a raíz de esta demanda de un sistema de almacenamiento en múltiples discos, asi nacieron los RAID’s.

RAID
Tiene dos definiciones viniendo estas de su acrónimo en inglés:
• Redundant Array of Independent Disks: En español significa: Arreglo Redundante de Discos Independientes.
• Redundant Array of Inexpensive Disks: En español significa: Arreglo Redundante de Discos Baratos, siendo esta la definición que utilizo, porque en un principio un RAID era una forma de utilizar varios discos viejos/baratos/de menor capacidad, para que igualaran en capacidad a un disco de mayor tamaño y coste.

Justificación
El motivo de realizar este trabajo es montar un servidor web que utilice una base de datos*, que soporte una alta demanda y que tenga un nivel mayor seguridad para la información.
*La explicación de la configuración del servidor no se dará, porque este no es el objetivo de este documento.

Objetivos
• Montar un arreglo de discos (RAID) que soporte los requerimientos de espacio para el sistema operativo que soportará el servidor.
• Montar un arreglo de discos (RAID) que soporte los requerimientos de seguridad o para el sistema operativo que soportará el servidor.
• Explicar de la forma más detallada posible la configuración del RAID.
• Explicar las razones para configurar un RAID específico.

Configurando la máquina virtual
Para esta configuración usé VirtualBox-3.2.8-64453 aunque también es posible realizarlo en la última versión hasta el momento (VirtualBox-4.0.4-70112), en un sistema operativo Windows 7, pero al ser multiplataforma puede ser también realizado en cualquier otro sistema operativo que tenga una instalación de VirtualBox disponible

Configuración de un RAID en GNU Linux Debian [VirtualBox]
Iniciando VirtualBox.

Creo una nueva máquina virtual (el proceso esta detallado en el documento) hasta llegar a este punto:
software

Raid
He terminado de configurar la maquina virtual RAID para que pueda hacer los ajustes necesarios para llevar a cabo con éxito la realización de un RAID por software en un sistema GNU Linux Debian.

Se utilizarán discos de 2GB, conectados en un controlador SATA, esto es porque este controlador soporta muchos más que el IDE, esto supone una ventaja para mi propósito. El tamaño de los discos es irrelevante porque no se utilizará todo el espacio en la instalación de este sistema, el uso que se les den para su configuración en el RAID lo explicaré más adelante.

Instalación del Sistema Operativo

debian
Continúo con la instalación normal de Debian (el proceso esta detallado en el documento) hasta llegar al punto de configurar las porticiones:

virtualbox
En esta captura se muestran todos los discos duros que tengo instalados en la maquina (Virtual), ahora procedo a explicar la configuración su razón de los discos duros

Configuración y Razón del disco de arranque (256MB):
En este disco irá el punto de montaje /boot, este TIENE que ir en un disco “normal” o sea, sin ningún tipo de montaje o arreglo especial, más que ser una partición en formato EXT#. Ahora procedo a configurarla:

tutorial
Selecciono el primer disco duro (256MB) y presiono ENTER, selecciono SI, porque iniciaré a particionar un disco duro.

Configuración de un RAID en GNU Linux Debian [VirtualBox]
Ahora se me muestra que hay espacio libre en el primer disco duro, esto quiere decir que ya está listo para que se pueda particionar y definir un sistema de archivos adecuado.

software
Selecciono “Crear una partición nueva”

Raid
Defino el tamaño de la partición, seria este diferente si el disco fuera más grande y si necesitara el espacio sobrante.

debian
Selecciono “Primaria”, porque una partición sólo puede arrancar si esta es primaria.

virtualbox
Aquí muestro la configuración final de la partición. Selecciono “Se ha terminado de definir la partición” y presiono ENTER.

tutorial
Hasta ahora esta es la configuración de discos duros. Selecciono el segundo disco duro e presiono ENTER.

Configuro el siguiente disco duro así como el anterior, utilizando todo el espacio en el disponible.
Configuración de un RAID en GNU Linux Debian [VirtualBox]
En la selección del sistema de archivos selecciono “Volumen físico para RAID” y presiono ENTER.

software
Aquí muestro la configuración final de la partición. Selecciono “Se ha terminado de definir la partición” y presiono ENTER.

Raid
Hasta ahora esta es la configuración de discos duros.

debian

virtualbox
Repito esta última configuración con los demás discos duros hasta tener algo muy parecido a lo que se muestra en estas dos últimas capturas donde se muestra la configuración de los once discos duros.
Ahora selecciono “Configurar RAID por Software” y presiono ENTER

tutorial
Selecciono “SI” para escribir los cambios en los discos.

Configuración y Razón del Primer RAID (RAID10 utilizando 6 discos duros):
La razón de esta configuración es para utilizar los beneficios de la redundancia (espejado) que ofrece el RAID1 (Primer nivel) y unión de espacio que ofrece el RAID0 (Segundo nivel), antes de pasar a la configuración muestro un esquema de un RAID10 para ilustrar el arreglo de discos.

Configuración de un RAID en GNU Linux Debian [VirtualBox]


software
Selecciono “Crear un dispositivo MD” (MD significa Multi Drive/Disco) y presiono ENTER

Raid
Selecciono RAID10 y presiono ENTER.

debian
Aquí informo de cuantos discos duros activos utilizaré para el RAID, escribo “6” y presiono ENTER

virtualbox
Aquí informo sobre cuántos discos duros libres habrán en el RAID, escribo “0” y presiono ENTER.
Los discos duros libres serán los que entren en funcionamiento por si alguno de los activos falla.

tutorial
Selecciono los # discos duros que formaran el arreglo, en este caso serán seis, con cuidado de no seleccionar el primero porque este es el de arranque.

Configuración y Razón del Segundo RAID (RAID0 utilizando 2 discos duros):
La razón de esta configuración es para utilizar los beneficios de la unión de espacio que ofrece el RAID0, antes de pasar a la configuración muestro un esquema de un RAID0 para ilustrar el arreglo de discos.

Configuración de un RAID en GNU Linux Debian [VirtualBox]


software
Configuro el siguiente RAID igual que el anterior, sólo que ahora selecciono “RAID0” y presiono ENTER.

Raid
Selecciono dos discos duros para este arreglo, cuidando siempre de no seleccionar el disco que utilizaré para el arranque.

Configuración y Razón del Tercer RAID (RAID1 utilizando 2 discos duros):
La razón de esta configuración es para utilizar los beneficios de la redundancia (espejado) que ofrece el , antes de pasar a la configuración muestro un esquema de un RAID1 para ilustrar el arreglo de discos.

debian


virtualbox
Configuro el siguiente RAID igual que el anterior, sólo que ahora selecciono “RAID1” y presiono ENTER.

tutorial
Ahora informo sobre el número de discos que formaran el arreglo, serán dos, porque no dispongo de más. =P

Configuración de un RAID en GNU Linux Debian [VirtualBox]
Aquí informo sobre cuántos discos duros libres habrán en el RAID, escribo “0” y presiono ENTER.

software
Selecciono los últimos dos discos libres que me quedan (=P) y presiono ENTER.

Raid
Selecciono “Terminar” y presiono ENTER, para que se realicen los cambios en los discos duros.

debian
Esta es la configuración final de los RAID’s, nótese el espacio que es marcado como “inútil”, esto representa una cantidad despreciable de espacio (¡El mayor es de menos de 100KB!), pero en discos duros reales este espacio puede ser más grande dependiendo de los discos duros y sus tamaños. Es muy recomendable utilizar discos duros de igual tamaño y marca, para minimizar, así como lo hice aquí, el espacio inútil.

Forma en que se Utilizará el Espacio de Cada Arreglo:
1. Primer arreglo (RAID 10 #1 - 6.4GB): Debido a la seguridad de la redundancia (RAID1) y al incremento de espacio (RAID0), este se utilizará para el sistema de archivos raíz (/), que contendrá la base de datos y el servidor.
2. Segundo arreglo (RAID 1 #1 - 4.3GB): Debido al incremento de espacio (RAID0), este se utilizara como una partición “Swap” o memoria de intercambio, nótese que es grande, similar o más grande que la memoria RAM, esto es porque el sistema estará preparado para una gran cantidad de peticiones a la base de datos.
3. Tercer arreglo (RAID 1 #2 - 2.1GB): Debido a la seguridad de la redundancia (RAID1), este se utilizará para el sistema de archivos del usuario administrador del servidor (/home), que contendrá información, configuraciones y pruebas que haga el administrador del servidor.

Configuración del Espacio de los Arreglos Para su Utilización:
Esta configuración no se detallará porque es la misma para una instalación “normal”.

Primer Arreglo (Raíz)

virtualbox

tutorial

Configuración de un RAID en GNU Linux Debian [VirtualBox]

Segundo arreglo (Swap o memoria de intercambio)

software

Raid

debian

Tercer arreglo (Home)

virtualbox

tutorial

Configuración de un RAID en GNU Linux Debian [VirtualBox]

Resumen de la Configuración de las particiones
software

Raid
En estas dos últimas capturas muestro la configuración final de las particiones, ahora selecciono “Finalizar el particionado y escribir los cambios en el disco”, y presiono ENTER.

Continuando con la Instalación:
No daré detalles sobre este proceso, más que notas sobre algo que requiera atención.

debian

virtualbox

tutorial
Nótese como aumenta el espacio en los discos duros virtuales y ¡LA FORMA EN QUE LO HACE! Esto lo explicaré al final, en el resumen de este documento.

Configuración de un RAID en GNU Linux Debian [VirtualBox]

software
El tamaño de los discos duros sigue aumentando siguiendo un patrón bien definido.

La instalación ha sido un exito.

Raid

debian

virtualbox
Nótese como se muestra el montaje de los tres RAID’s y de cuantos discos están conformados.

tutorial
El sistema funciona normalmente.

Demostrando la Configuración Final de los Discos Duros en el Sistema Operativo:

Configuración de un RAID en GNU Linux Debian [VirtualBox]
Con el comando “df -h” se mostrará la información referente a las particiones que estoy utilizando.

software
Con el “Monitor del Sistema” puedo ver la cantidad de memoria swap que dispongo.

Resumen y Conclusiones
Realicé la configuración para implementar un servidor web el cual cuenta con una base de datos, la configuración de discos duros obedece a varios requerimientos, siendo estos:
• Seguridad de la información contenida en la base de datos.
• Aumentar la disponibilidad de la base de datos, reduciendo el tiempo en que se realiza una consulta.
• Gran tamaño que pueda alcanzar la base de datos.
• Aumento en la capacidad de almacenaje.
• Seguridad para la información del administrador del servidor.

En este documento he explicado lo siguiente:
• Configuración de una maquina virtual para que soporte varios tipos de RAID al de manera conjunta
• Se utilizaron 11 discos, 1 para el arranque y 10 para formar cada uno de estos RAID se utilizaron de esta forma:
o Primer arreglo (RAID 10 #1 - 6.4GB – 6 discos): Debido a la seguridad de la redundancia (RAID1) y al incremento de espacio (RAID0), este se utilizará para el sistema de archivos raíz (/), que contendrá la base de datos y el servidor.
o Segundo arreglo (RAID 1 #1 - 4.3GB – 2 discos): Debido al incremento de espacio (RAID0), este se utilizara como una partición “Swap” o memoria de intercambio, nótese que es grande, similar o más grande que la memoria RAM, esto es porque el sistema estará preparado para una gran cantidad de peticiones a la base de datos.
o Tercer arreglo (RAID 1 #2 - 2.1GB – 2 discos): Debido a la seguridad de la redundancia (RAID1), este se utilizará para el sistema de archivos del usuario administrador del servidor (/home), que contendrá información, configuraciones y pruebas que haga el administrador del servidor.

Un último detalle para anotar:

Raid

Observe el espacio que ocupan los discos duros.
• Los primeros seis igualan su tamaño por parejas, esto explica la razón del RAID10:
o Los pares uno-dos, tres-cuatro y cinco-seis, son redundantes o espejados (RAID1).
o El espacio de estos se suma, para formar el volumen final y distribuyendo su espacio en forma equitativa para cada par (RAID0).
o Nótese también el espacio que ocupan, esta es la principal razón de utilizar tantos discos.
• El par siete-ocho presenta tamaños diferentes, esto obedece a la distribución del espacio de forma equitativa para cada disco duro (RAID0).
• El par nueve-diez iguala su tamaño por la redundancia (RAID1).
• Y el disco once no tiene par, esto es porque es el disco de arranque, contendrá al GRUB y donde iniciara el sistema operativo (/boot).

Clave para el archivo:
neingott


Agradezco sus comentarios y feliz día a todos.

Todos somos genios, lo que pasa es que somos haraganes.
neinGott