GIS-LAB

Географические информационные системы и дистанционное зондирование

Создание отказоустойчивого сетевого хранилища ГИС данных

Обсудить в форуме Комментариев — 47Редактировать в вики

Эта страница опубликована в основном списке статей сайта
по адресу http://gis-lab.info/qa/gis-dataserver.html


Описание аппаратного и программного обеспечения для сервера геоданных

Содержание

[править] Введение

Встала задача создания хранилища ГИС данных большого объема (десятки Тб) "задешево". Посмотрел имеющиеся на рынке NAS - цены порядка 70 тыс. р. за 8 ячеечную модель и это без дисков. Оказалось что дешевле собрать компьютер на базе Linux с программным RAID5.

[править] Железо

Решил брать все в одном месте. Вот какой набор получился.

Наименование Цена (на март 2012 г.) Количество Сумма
1. Жесткий диск 3000ГБ Hitachi "Deskstar 5K3000 HDS5C3030ALA630" 5700об./мин., 32МБ (SATA III) 5544.82 3 16634.46
2. Мат. плата Socket1155 ASUS "P8Z68-V LX" (iZ68, 4xDDR3, SATA III, SATA II, RAID, 2xPCI-E, D-Sub, DVI, HDMI, SB, 1Гбит LAN, USB2.0, USB3.0, ATX) 3115.2 1 3115.2
3. Корпус Miditower Zalman "MS1000-HS1", ATX, черный (без БП) 4012 1 4012
4. Кулер для процессора Socket775/115x Arctic Cooling "Alpine 11 Plus" 328.04 1 328.04
5. Привод BD-ROM/DVD±RW 12xBD/16x8x16xDVD/48x32x40xCD Samsung "SH-B123L/BSBP", черный (SATA) 2185.36 1 2185.36
6. Модуль памяти 2x2ГБ DDR3 SDRAM Kingston "ValueRAM" KVR1333D3S8N9K2/4G (PC10600, 1333МГц, CL9) 767 1 767
7. Процессор Intel "Core i3-2100" (3.10ГГц, 2x256КБ+3МБ, EM64T, GPU) Socket1155 3314.62 1 3314.62
8. Блок питания 750Вт Corsair "TX750 V2" CMPSU-750TXV2EU ATX12V V2.3 (20/24+4/8+6/8pin, вентилятор d140мм) + кабель питания EURO (1.8м) 3890.46 1 3890.46
9. Жесткий диск 250ГБ Seagate "Barracuda ST250DM000" 7200об./мин., 16МБ (SATA III) 2153.5 1 2153.5

Итого: 36400.64 р.

Выбор комплектующих особо не принципиален и осуществлялся на основе имеющихся в одном магазине. Для сетевого хранилища не нужен производительный процессор, но в перспективе предполагается развертывание на нем дополнительных сервисов (Веб сервер, база данных и т.д.), поэтому был выбран Core i3-2100.

Основа массива - 3 диска Hitachi Deskstar 5K3000 (для RAID 5 нужно минимум 3 диска) емкостью 3Тб. Это "зеленые" диски и не совсем подходят для производительных решений, но выбора не было, да и получилось "задешево". Кроме того, не стояла задача по скорости - главное объем и надежность. Предполагается получить объем хранения порядка 7-8Тб.

Для установки системы предусмотрим отдельный маленький жесткий диск 250ГБ Seagate Barracuda.

Материнская плата имеет видеовыходы, которые работают в случае поддержки процессором (выбранный поддерживает). На материнской плате 4 разъема SATA3 и 2 SATA6. Я подключил их следующим образом: 1 SATA3 к приводу BD-ROM/DVD±RW, 3 к корзине из 3-х дисков с возможностью hot-swap (это особенность корпуса - в нем установлена корзина на 3 диска), 1 SATA6 к нашему системному диску и 1 SATA6 к внешнему eSATA.

В перспективе наш NAS может быть модернизирован добавлением второй сетевой карты для объединение их в единый пул. Для добавления дисков необходима отдельная плата с необходимым количеством портов SATA (PCI или PCI-1x,4x,16x), т.к. на данный момент портов SATA не осталось.

Выглядеть это будет так.

MS1000-HS1.png

Дверца снизу закрывает корзину на 3 диска.

Disks bay.png

[править] Софт

В качестве операционной системы для нашего сервера будем использовать Ubuntu Server 12.04 LTS. Скачиваем со страницы загрузки Ubuntu Server 12.04 LTS 64 bit. Будем ставить 64-битную операционную систему.

Полный адрес загрузки следующий: http://mirror.bytemark.co.uk/ubuntu-releases//precise/ubuntu-12.04-server-amd64.iso

Альтернативные образы: http://mirror.bytemark.co.uk/ubuntu-releases//precise

Скачанный образ записываем на диск.

Write iso.png

[править] Установка

Запускаем наш NAS и грузимся с только что записанного диска. Выполняем установку на отдельный маленький диск (250ГБ Seagate).

По окончанию процесса установки перезагружаемся. Если все ОК, то дальнейшую работу с NAS будем проводить удаленно. Для этого необходим DHCP сервер, который автоматически выдаст NAS адрес (можно и статически IP адрес назначить). Отключаем от NAS мышь, клавиатуру, монитор. Устанавливаем его в новом месте и обеспечиваем подключение сети питания и информационной сети (локалки). Дальнейшую работу будем проводить через PuTTY.

login as: bishop
bishop@192.168.2.86's password:
Welcome to Ubuntu 12.04 LTS (GNU/Linux 3.2.0-23-generic x86_64)

 * Documentation:  https://help.ubuntu.com/

  System information as of Sun Apr 29 00:00:42 MSK 2012

  System load:  0.0                Processes:           83
  Usage of /:   1.9% of 228.70GB   Users logged in:     0
  Memory usage: 0%                 IP address for eth0: 192.168.2.86
  Swap usage:   0%

  Graph this data and manage this system at https://landscape.canonical.com/

Last login: Sat Apr 28 22:40:57 2012 from bishop-hp.bishop-dom
bishop@ubuntu-nas:~$

Устанавливаем mdadm (Mirrored Device Admin).

sudo apt-get install mdadm

Смотрим наши диски.

bishop@ubuntu-nas:~$ ls -l /dev/sd*
brw-rw---- 1 root disk 8,  0 апр.  28 23:04 /dev/sda
brw-rw---- 1 root disk 8,  1 апр.  28 23:04 /dev/sda1
brw-rw---- 1 root disk 8,  2 апр.  28 23:04 /dev/sda2
brw-rw---- 1 root disk 8,  5 апр.  28 23:04 /dev/sda5
brw-rw---- 1 root disk 8, 16 апр.  28 23:04 /dev/sdb
brw-rw---- 1 root disk 8, 32 апр.  28 23:04 /dev/sdc
brw-rw---- 1 root disk 8, 48 апр.  28 23:04 /dev/sdd

Как видим диск /dev/sda разбит на /dev/sda1,sda2 и sda5 - это наш системный диск, а вот sdb, sdc, sdd нужно добавить в массив.

Выполняем команду:

sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd

или более короткую запись для дисков с именами подряд

sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=5 --raid-devices=3 /dev/sd[b-d]

Получаем следующий вывод:

mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: size set to 2930265088K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.

Выполним команду:

bishop@ubuntu-nas:~$ watch cat /proc/mdstat
Every 2,0s: cat /proc/mdstat                                                                                             Sun Apr 29 01:11:38 2012

Personalities : [raid6] [raid5] [raid4]
md0 : active raid5 sdd[3] sdc[1] sdb[0]
      5860530176 blocks super 1.2 level 5, 512k chunk, algorithm 2 [3/2] [UU_]
      [>....................]  recovery =  0.9% (26581700/2930265088) finish=656.1min speed=73755K/sec

unused devices: <none>

Из которой узнаем, что массив создан и инициализируется. Как видно понадобится на это 10 часов. Пока идет процесс, посмотрим детали массива:

bishop@ubuntu-nas:~$ sudo mdadm --detail /dev/md0
/dev/md0:
        Version : 1.2
  Creation Time : Sun Apr 29 01:05:41 2012
     Raid Level : raid5
     Array Size : 5860530176 (5589.04 GiB 6001.18 GB)
  Used Dev Size : 2930265088 (2794.52 GiB 3000.59 GB)
   Raid Devices : 3
  Total Devices : 3
    Persistence : Superblock is persistent

    Update Time : Sun Apr 29 01:09:39 2012
          State : clean, degraded, recovering
 Active Devices : 2
Working Devices : 3
 Failed Devices : 0
  Spare Devices : 1

         Layout : left-symmetric
     Chunk Size : 512K

 Rebuild Status : 2% complete

           Name : ubuntu-nas:0  (local to host ubuntu-nas)
           UUID : 5d16e4f0:04b6622a:d4649121:25fba69e
         Events : 5

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       16        0      active sync   /dev/sdb
       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc
       3       8       48        2      spare rebuilding   /dev/sdd

Запишем на всякий случай серийники дисков в RAID5.

bishop@ubuntu-nas:~$ sudo hdparm -I /dev/sd[b-d] | grep "Serial Number"
/dev/sdb        Serial Number:      MJ1311YNG6J5NA
/dev/sdc        Serial Number:      MJ1311YNG6LWZA
/dev/sdd        Serial Number:      MJ1311YNG6JMYA

Теперь глянем на загрузку процессора при этой операции.

top - 01:36:07 up  2:31,  1 user,  load average: 1.00, 1.02, 0.89
Tasks:  88 total,   2 running,  86 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
Cpu(s):  0.1%us,  1.3%sy,  0.0%ni, 98.2%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.4%si,  0.0%st
Mem:   3959176k total,   343368k used,  3615808k free,     5132k buffers
Swap:  4102140k total,        0k used,  4102140k free,   210964k cached

  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND
 8078 root      20   0     0    0    0 S   15  0.0   4:33.40 md0_raid5
 8082 root      20   0     0    0    0 D    8  0.0   2:17.74 md0_resync
 1008 root      20   0     0    0    0 S    0  0.0   0:02.05 kworker/0:1

Ну вот создание массива завершено. Итого имеем 6Тб.

bishop@ubuntu-nas:~$ sudo mdadm --detail /dev/md0
[sudo] password for bishop:
/dev/md0:
        Version : 1.2
  Creation Time : Sun Apr 29 01:05:41 2012
     Raid Level : raid5
     Array Size : 5860530176 (5589.04 GiB 6001.18 GB)
  Used Dev Size : 2930265088 (2794.52 GiB 3000.59 GB)
   Raid Devices : 3
  Total Devices : 3
    Persistence : Superblock is persistent

    Update Time : Sun Apr 29 13:59:15 2012
          State : clean
 Active Devices : 3
Working Devices : 3
 Failed Devices : 0
  Spare Devices : 0

         Layout : left-symmetric
     Chunk Size : 512K

           Name : ubuntu-nas:0  (local to host ubuntu-nas)
           UUID : 5d16e4f0:04b6622a:d4649121:25fba69e
         Events : 28

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       16        0      active sync   /dev/sdb
       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc
       3       8       48        2      active sync   /dev/sdd

В качестве файловой системы будем использовать xfs. Я особо не выбирал исходя из текущей ситуации - взял проверенное ранее решение. Кроме того, я планирую расширять xfs на добавляемые в RAID диски. Эта файловая система позволяет расширять себя на добавленную емкость. Устанавливаем поддержку xfs.

sudo apt-get install xfsprogs

Создаем файловую систему.

bishop@ubuntu-nas:~$ sudo mkfs.xfs /dev/md0
log stripe unit (524288 bytes) is too large (maximum is 256KiB)
log stripe unit adjusted to 32KiB
meta-data=/dev/md0               isize=256    agcount=32, agsize=45785472 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=0
data     =                       bsize=4096   blocks=1465132544, imaxpct=5
         =                       sunit=128    swidth=256 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0
log      =internal log           bsize=4096   blocks=521728, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=8 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

Это происходит очень быстро. Монтируем созданную файловую систему.

sudo mkdir /mnt/fs0
sudo mount -t xfs /dev/md0 /mnt/fs0

Посмотрим, что получилось в результате:

bishop@ubuntu-nas:~$ df -H
Файл.система   Размер Использовано  Дост Использовано% Cмонтировано в
/dev/sda1        246G         4,8G  229G            3% /
udev             2,1G         4,1k  2,1G            1% /dev
tmpfs            811M         398k  811M            1% /run
none             5,3M            0  5,3M            0% /run/lock
none             2,1G            0  2,1G            0% /run/shm
/dev/md0         6,0T          35M  6,0T            1% /mnt/fs0

Проверим скорость записи:

root@ubuntu-nas:/etc# time dd if=/dev/zero of=/mnt/fs0/bigfile bs=4096k count=3072
3072+0 записей считано
3072+0 записей написано
скопировано 12884901888 байт (13 GB), 57,9814 c, 222 MB/c

real    0m58.028s
user    0m0.012s
sys     0m8.969s

Теперь чтения:

bishop@ubuntu-nas:~$ sudo time dd if=/mnt/fs0/bigfile of=/dev/null bs=4096k
3072+0 записей считано
3072+0 записей написано
скопировано 12884901888 байт (13 GB), 52,0242 c, 248 MB/c
0.00user 4.84system 0:52.11elapsed 9%CPU (0avgtext+0avgdata 20464maxresident)k
25166648inputs+0outputs (5major+1318minor)pagefaults 0swaps

С учетом теоретической скорости SATA2 в 300 MB/c - вполне неплохо. Пропишем автоматическое монтирование RAID. Выясним UUID RAID:

bishop@ubuntu-nas:~$ sudo blkid
/dev/sda1: UUID="6621a811-e7d5-495f-8995-c6aa2d5c0e5d" TYPE="ext4"
/dev/sda5: UUID="01a1bb84-8310-4044-85ea-d60eefba939d" TYPE="swap"
/dev/sdb: UUID="5d16e4f0-04b6-622a-d464-912125fba69e" UUID_SUB="24c097e7-ed25-b654-b0b8-5fdb8dbfd904" LABEL="ubuntu-nas:0" TYPE="linux_raid_member"
/dev/sdc: UUID="5d16e4f0-04b6-622a-d464-912125fba69e" UUID_SUB="c3cce69a-0865-777d-043c-0bfd9908e292" LABEL="ubuntu-nas:0" TYPE="linux_raid_member"
/dev/md127: UUID="a73aa5f6-c81b-4a3e-90a9-7c9bc5c1a43c" TYPE="xfs"
/dev/sdd: UUID="5d16e4f0-04b6-622a-d464-912125fba69e" UUID_SUB="bb6b6332-7fd0-c293-ebdf-c95cb1046529" LABEL="ubuntu-nas:0" TYPE="linux_raid_member"

И впишем в /etc/fstab в самый конец следующие строки:

# /dev/md0 RAID
UUID=a73aa5f6-c81b-4a3e-90a9-7c9bc5c1a43c        /mnt/fs0       xfs     defaults        0       0

Установим Samba для доступа к массиву по сети:

sudo apt-get install samba

Для доступа не требуется ввод в домен Windows или еще какие-то "особые" условия. Поэтому даем всем доступ. Отредактируем файл /etc/samba/smb.conf следующим образом:

#======================= Global Settings =======================

[global]
   workgroup = WORKGROUP
   server string = %h server (Samba, Ubuntu)
   dns proxy = no
   log file = /var/log/samba/log.%m
   max log size = 1000
   syslog = 0
   panic action = /usr/share/samba/panic-action %d

   socket options = TCP_NODELAY SO_KEEPALIVE SO_RCVBUF=8192 SO_SNDBUF=8192 IPTOW_LOWDELAY
   getwd cache = yes


# Allow users who've been granted usershare privileges to create
# public shares, not just authenticated ones
   usershare allow guests = yes

#======================= NAS adds  =======================
preserve case = yes
guest ok = yes
guest only  = yes
encrypt passwords = true
browseable = yes
os level = 33
security = SHARE
writeable = yes
short preserve case = yes
disable spoolss = Yes
load printers = No
show add printer wizard = No

#======================= Share Definitions =======================

# A sample share for sharing your CD-ROM with others.
[cdrom]
   comment = Samba server's CD-ROM
   read only = yes
   locking = no
   path = /media/cdrom
   guest ok = yes
   preexec = /bin/mount /cdrom
   postexec = /bin/umount /cdrom
[share]
    path = /mnt/fs0
    writable = yes
    force user = root
    guest ok = yes

Проверим правильность сделанных правок:

root@ubuntu-nas:/etc/samba# testparm
Load smb config files from /etc/samba/smb.conf
rlimit_max: increasing rlimit_max (1024) to minimum Windows limit (16384)
Processing section "[cdrom]"
Processing section "[share]"
Loaded services file OK.
Server role: ROLE_STANDALONE
Press enter to see a dump of your service definitions

[global]
        server string = %h server (Samba, Ubuntu)
        syslog = 0
        log file = /var/log/samba/log.%m
        max log size = 1000
        load printers = No
        disable spoolss = Yes
        show add printer wizard = No
        os level = 32
        dns proxy = No
        usershare allow guests = Yes
        panic action = /usr/share/samba/panic-action %d
        idmap config * : backend = tdb
        guest only = Yes
        guest ok = Yes

[cdrom]
        comment = Samba server's CD-ROM
        path = /media/cdrom
        locking = No
        preexec = /bin/mount /cdrom
        postexec = /bin/umount /cdrom

[share]
        path = /mnt/fs0
        force user = root
        read only = No

Перезапускаем Samba с новыми параметрами:

root@ubuntu-nas:/etc/samba# sudo service smbd restart
smbd stop/waiting
smbd start/running, process 2444

И входим через сетевое окружение.

Network.png

Хранилище можно использовать по сети.

Network upload.png

Для выполнения регулярной дефрагментации можно в cron добавить следующую строчку:

30 21 * * 7 xfs_fsr -t 18000 /dev/md0

Обратите внимание в команде указывается именно устройство /dev/md*

[править] Тестирование

Тестирование многопользовательского использования по сети (подключение Gigabit Ethernet). Одновременное чтение/запись с 3-х компьютеров.

  • Компьютер 1 - Ubuntu server из старого офисного компьютера (SATA2)
  • Компьютер 2 - Windows 7 64 bit - ноутбук HP ProBook 4730s (SATA3 ?)
  • Компьютер 3 - Windows Vista 32 bit - ноутбук Asus F3S (SATA1)
Операция Компьютер 1 Компьютер 2 Компьютер 3
Чтение большого файла (4 Гб) 19,6 Мб/с 14,1 МБ/с 7,6 Мб/с
Чтение маленьких файлов (5-6 Мб) 17,5 Мб/с 13,9 МБ/с 7,5 Мб/с
Запись большого файла (4 Гб) 11 Мб/с 12 МБ/с 6,7 Мб/с
Запись маленьких файлов (5-6 Мб 15,5 Мб/с 13 МБ/с 7,3 Мб/с

После всех манипуляций температура дисков:

bishop@ubuntu-nas:~$ sudo hddtemp /dev/sd?
/dev/sda: ST250DM000-1BD141: 33°C
/dev/sdb: Hitachi HDS5C3030ALA630: 34°C
/dev/sdc: Hitachi HDS5C3030ALA630: 33°C
/dev/sdd: Hitachi HDS5C3030ALA630: 35°C

Обсудить в форуме Комментариев — 47Редактировать в вики

Последнее обновление: 2014-05-15 00:08

Дата создания: 1.04.2012
Автор(ы): Дмитрий Барышников


(Геокруг)

Если Вы обнаружили на сайте ошибку, выберите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter