Operatsioonisüsteemid 2024/25 sügis

Praktikum 8 - RAID ja andmete varundamine

Kõvaketaste töökindluses võib alati kahelda. Kunagi ei tea, millal tähtsad andmed võivad kõvaketta tõrke korral kaduma minna. Selle vältimiseks tasub hoida andmeid mitmel kõvakettal samaaegselt. Loengus räägitakse teile enamlevinumatest RAIDi tasemetest. See praktikum käsitleb multisalvestuse üht lihtsamat vormi RAID 1, mis lühidalt tähendab andmete peegeldamist teisele kõvakettale. Siinkohal tasub märkida, et lihtsuse huvides kasutame tarkvaralist RAIDi, mitte riistvaralist. Nende kahe plussid/miinused ning üleüldine RAIDi arhitektuur on lahti seletatud vastavas Vikipeedia artiklis – RAID-arhitektuur.
PS! Samuti on soovitatav vaadata videoloengut Salvestusseadmed. NB! Pange tähele, et RAID ei paku salvestusseadmetele varundust, vaid lihtsalt liiasust. Varundamine eeldab sõltumatut koopiat mujal. Lisame virtuaalmasinale kaks sama suurusega ketast, mis dubleerivad andmeid, kuid operatsioonisüsteemi jaoks töötavad ühe kettana (kirjutamise kiirus jääb samaks).

RAID 1 Windowsiga

0. Kõigepealt lisage Windows 11 virtuaalmasinale kaks identset 1 GB ketast. Kui tahate kettaid eemaldada, siis tehke seda nii, nagu praktikum 7 õpetas. NB! Virtuaalmasinale saate kettaid lisada ainult siis, kui ta on välja lülitatud olekus (power off).
1. Seejärel pange virtuaalmasinas käima Windows 11 ning avage kettahalduse tööriist (disk management), lähtestage 1 GB kettad 3 ja 4 MBR-sektsioonilaadiga.
2. Nüüd tehke ühele lähtestatud ketastest uus lihtdraiv (partitsioon) suvalise nimega. Tähiseks määrake K: ja vormindage NTFSiks.
3. Paremklikake tehtud ketta peal ja valige Lisa peegel. Seejärel avaneb aken, kust määrate peegeldamiseks kasutatava ketta (selleks valige teine lisatud ketas).
   • Avaneb aken, mis hoiatab, et kettad konverteeritakse dünaamilisteks. Klikkige selles aknas Jah.
4. Lisage kettale K: omanimeline fail sisuga Operatsioonisüsteemid 2024 oluline fail. (Näiteks alo.txt, mis sisaldab eelpoolmainitud teksti.)
5. Nüüd sulgege virtuaalmasin ning ühendage üks 1 GB ketas lahti (Virtual Media Manager -> Release). Vastav tegevus simuleerib olukorda, kui üks RAID-ketastest lakkas töötamast.
6. Käivitage jälle Windows 11 kettahalduse tööriist (disk management) ning seejärel taasaktiveerige draiv (paremklõps draivil ja Taasaktiveerige draiv/Reactivate) ning peaksite saama draivilt K: punktis 3 tehtud failile ligi. NB! Kui tuleb veateade The pack was not found või The Plex is missing, siis see ei ole probleem. Tehke kettahalduse tööriistale värskendus (F5/refresh) ja proovige oma failidele kettal K: ligi pääseda (peab õnnestuma).
   • Käesolev punkt võib olla Windows 11-s vajalik või mitte, olenevalt täpsest alamversioonist, praktikumides kasutatavas versioonis pigem on vajalik.
7. Tehke ekraanipilt mõlemast (nii tervest kui katkisest/(puuduv)) kettast, nii et oleks näha ka teie punktis 3 kettale K: loodud fail ja selle sisu. Ekraanivaade tehke kogu Windows virtuaalmasinast (ärge lõigake seda väiksemaks), lisage see ekraanipilt oma GitHub/GitLab aruandesse.
8. Et taastada uuesti sama töökindlus, lülitage arvuti välja, ühendage uus 1 GB ketas virtuaalmasinaga ning peegeldage sinna andmed uuesti.
   • Windowsi tarkvaraline RAID 1 ei luba üle 2 ketta kahjuks kasutada ja seega peate vana "vigase" ketta eelnevalt eemaldama ja siis alles saate lisada uue peegelduse.

RAID 1 Ubuntuga

Lisage virtuaalmasinale kaks 1,5 GB ketast.

1. Käivitage virtuaalmasinas Ubuntu ning paigaldage endale mdadm.

$ sudo apt install mdadm

2. Tehke mõlemale kettale Linuxi partitsioon järgmiselt (asendage õiged sd* kettanimed, lsblk-käsk on abiks ketaste nimede identifitseerimisel):

$ sudo fdisk /dev/sd...

• Sisestage m, et näha täiendavat informatsiooni.
• Teilt küsitud väärtusteks peaksid olema:
  • n
  • p
  • ENTER (default partition number)
  • ENTER (default first section)
  • ENTER (default last sector)
• Siis vajutage klahvi t.
  • Uurige hex-koode L-käsuga.
  • Pärast hex-koodide tabeli uurimist sisestage FD (Linux RAID autodetectile vastav hex-kood).
  • Kontrollige tegevusi i käsuga.
• Seejärel wm, et kirjutada kirjeldatud muudatused kettale.
• Korrake eelnevat tegevust teise kettaga.
• Kontrollige tulemust lsblk-käsuga.

3. Nüüd looge uus RAID 1-massiiv (teil ilmselt on seadmete nimed teistsugused /dev/sdf...). NB! Kettad peaksid olema RAID liidetud partitsioonide tasemel ehk sdc1, sdd1, sde1, sdf1, jne... mitte sdc, sdd jne...

$ sudo mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdf1 /dev/sdg1

Nüüd looge failisüsteem (ext4) käsuga

$ sudo mkfs.ext4 /dev/md0

4. Seejärel tehke RAID-massiivi jaoks liitepunkt (mount point):

$ sudo mkdir /mnt/raid1_ketas

ning ühendage sinna oma RAID-massiiv:

$ sudo mount /dev/md0 /mnt/raid1_ketas

5. Nüüd uurige, kuidas RAID töötab. (cat /proc/mdstat) Kui peegeldate suurt ketast mahuka andmehulgaga, siis läheb natuke aega, kuni kõik ära sünkroniseeritakse.
   Oodake, kuni sünkroniseerimine lõpetatakse.
   Seejärel veenduge, et saate teha uusi faile sihtkohas /mnt/raid1_ketas/. (Vihje: Kuna vastloodud tühjas failisüsteemis on kõik kasutaja root oma, siis suure tõenäosusega peate kasutama chown-käsku)
   Uurige käskude lsblk ja cat /proc/mdstat väljundeid.
   
6. Lisage oma RAID-massiiv ka fstab-faili, et see süsteemi taaskäivitamisel uuesti monteeritaks.

$ sudo nano -w /etc/fstab

Kirjutage sinna lõppu näiteks järgmine rida (tulpade vahel on tab-id, ridu ei tohi murda!):

/dev/md0    /mnt/raid1_ketas    ext4    errors=remount-ro   0    1

Seejärel kopeerige järgmise käsu väljund (clipboardi):

$ sudo mdadm --examine --scan

Avage mdadm-konfiguratsioonifail:

$ sudo nano -w /etc/mdadm/mdadm.conf

ning lisage sinna kaks rida. Seadmete nimed asendage enda omadega, näiteks /dev/sdf1 ja /dev/sdg1:

DEVICE /dev/sdf1 /dev/sdg1
ARRAY /dev/md0 UUID=... (terve see rida tuua 'sudo mdadm --examine --scan' käsu väljundist)

Kopeeritud realt eemaldage name-parameeter ja sellele järgnev, millegipärast ajab see Ubuntu segadusse. Veenduge, et ARRAY real oleks /dev/md0, mitte /dev/md/0.

Pärast seda tuleb uuendada alglaadimise failisüsteemi (initramfs):

sudo update-initramfs -u

Selle kõige tulemuseks on teil toimiv RAID 1-süsteem.

7. Looge kausta /mnt/raid1_ketas/ omanimeline fail ja kirjutage selle sisuks vabalt valitud teksti. Nüüd tehke arvutile restart ja veenduge, et teie Ubuntu käivitub ilma veateadeteta ning haagib automaatselt RAID 1-massiivi kausta /mnt/raid1_ketas/ ning saate ligi omanimelisele failile.
8. Saavutage nüüd olukord, kus üks kõvaketastest "põleb läbi". Sulgege Ubuntu ning eemaldage üks peegeldatud kõvaketastest (Virtual Media Manager -> Release). Käivitage Ubuntu. Nüüd peaks Ubuntu käivitus võtma tavapärasest kauem aega (Ubuntu käivitamise ajal saate operatsioonisüsteemi virtuaalkonsoole vahetada klahvidega SHIFT + F1, SHIFT + F2 jne...). Pärast umbes 90 sekundi möödumist (kui fstab on saanud timeouti ehk oodanud vaikeaja ketaste /dev/md0 külge haakimiseks) käivitatakse teie Ubuntu Emergency mode-režiimis. Vajutage ENTER ja käsud: lsblk, cat /proc/mdstat (uurige väljundit) ja shutdown.
9. Lisage virtuaalmasina külge uus 1,5GB ketas, mis hakkab "katkist" ketast asendama. Käivitage virtuaalmasin. Uurige käsuga lsblk seadmeid, mis masinal nüüd küljes on (teie uus ketas peaks olema sama kettatähisega kui varem, aga siiski erineva füüsilise identifikaatoriga, mida lsblki väljundis ei ole näha). Järgmiseks kasutage käsku

# cat /proc/mdstat

et uurida, kas mdadm endiselt veel töötab, ja peaksite saama et RAID inactive. Käivitage RAID käsitsi käsuga

# mdadm --run /dev/md0

Seejärel haakige RAID uuesti kausta /mnt/raid1_ketas/ käsuga

# mount /dev/md0

Pöörake tähelepanu, et te ei pidanud mount-käsule ette andma /mnt/raid1_ketas/ ja teisi parameetreid, sest need loetakse /etc/fstab-failist.

10. Vormindage asendusketas sarnaselt punktis 2 tehtuga.
11. Lisage uus ketas massiivi (seadme nime peate ise lisama koos partitsiooni numbriga ehk sdd1, sdf1 jne...).

# mdadm --add /dev/md0 /dev/sd...

12. Veenduge, et Ubuntu käivitub jälle ilma veateadeteta (käsk reboot), ja kontrollige, et saate kaustale /mnt/raid1_ketas/ ligi ja teienimeline fail on endiselt seal.
13. Lisage oma aruandesse ekraanipildid käskude lsblk ja cat /proc/mdstat väljunditest.

14. Nüüd eemaldage /etc/fstab-failist /dev/md0 rida.
15. Sulgege virtuaalmasin ja eemaldage oma virtuaalmasina küljest nii Windowsis kui Linuxis kasutatud RAID-kettad, et nad ei jääks segadust tekitama. Praktikumi eduka lahendamise järel võib need kettad ka host-failisüsteemist kustutada, VirtualBoxi salvestusseadmete halduri alt remove.

Pilvevarundus TÜ Nextcloudiga (eelmise nimega OwnCloud)

Pilvevarundus on üks töökindlamaid variante oluliste andmete varundamiseks. Pilvevarundus on ka mugav variant erinevates arvutites kasutatavate andmete hoiustamiseks nii, et igas arvutis oleks pidevalt saadaval uusim versioon.

Ilmselt olete te varem kokku puutunud mõne tuntuma pilvevarunduse süsteemiga, näiteks Dropboxi, Google Drive'i või Onedrive'iga. Nende puhul on tegemist teenustega, mille serverid võivad asuda teistsuguse seadusandlusega riikides, tõstatades rohkelt küsimusi andmete puutumatuse ja privaatsuse kohta. Alternatiivina pakub TÜ oma tudengitele ja töötajatele OwnCloudi platvormil põhinevat pilveteenust, mille andmeid hoitakse TÜ serverites. TÜ Nextcloudi üheks eeliseks on failide ja kaustade mugav jagamine kasutajate vahel. See muudab rühmatöö mugavamaks ja võimaldab kodutööde või praktikumide tulemusena esitada ka suuremaid andmehulki.

Nextcloudi varundamine Windows 11-s

1. Avage Nextcloudi seadistamise juhend TÜ Arvutiabi lehel.
2. Juhendile tuginedes paigaldage ja seadistage Nextcloudi klientprogramm. Oluline on määrata paigaldatavaks ka Windowsi integratsioon.
   • Kahjuks Nextcloud Windowsi rakenduse viimaste versioonide Windows Exploreriga integreerimine eriti ei tööta.
   • NB! Juhul kui teil on Nextcloudis palju faile, siis valige sünkroniseerimiseks ainult mõned. Samuti ei ole soovitatav hoida suuri faile Nextcloudi juurkataloogis ehk suured failid võiksid olla Nextcloudis alamkataloogides.
3. Peale paigaldamist tekitage oma Nextcloudi kausta alamkaust nimega UT\OS\Operatsioonisüsteemid_2024 ja fail selle kausta sisse nextcloud_test_<eesnimi>.txt (vaata, et faililaiend topelt ei saaks, sest Windows vaikimisi peidab teada olevad faililaiendid).
4. Faili sisuks kirjutage oma ees- ja perekonnanimi ning TÜ meiliaadress.
5. Minge aadressile https://owncloud.ut.ee/owncloud ja leidke üles eelnevalt Windowsis loodud fail.
6. Määrake fail ühiskasutusse (Sharing) aine õppejõuga: Alo Peets.
   • Selleks peate teadma ainult jagatava isiku nime.
7. Tehke ekraanipilt sünkroniseeritud kaustast UT\OS\Operatsioonisüsteemid_2024 ja failist nextcloud_test_<eesnimi>.txt Nextcloudi veebiliideses nii, et näha oleks faili nimi, faili sisu (üleval paremas nurgas) ja jagamine õppejõuga.

Nextcloudi varundamine Ubuntus

1. Eelnevale tuginedes paigaldage ja seadistage Nextcloudi klientprogramm ka Ubuntus. Ubuntus on Nextcloudi paigaldamiseks kaks varianti. Meie kasutame käsurealt paigaldamist, mis võimaldab rakendust ka sisselogimisel automaatselt käivitada. Ubuntus toimib Nextcloudi klientprogramm ka ilma paigalduseta, kasutades Nextcloudi kodulehelt alla laetavat AppImage-pakki. AppImage-pakis on olemas kõik programmi toimimiseks vajalikud komponendid ning selle käivitamine toimub sarnaselt Linuxi failiõiguste praktikumis käsitletud skriptifailidega. Niimoodi kasutamise puhul tuleb automaatkäivitus käsitsi seadistada, mistõttu praegu seda varianti ei kasuta.
   • sudo apt install nextcloud-desktop nautilus-nextcloud
   • Peale paigaldamist käivitage Nextcloudi programm ning logige sisse TÜ kasutajatunnuse ja parooliga (aadress: owncloud.ut.ee/owncloud)
   • Valige sünkroniseerimiseks ainult kaust UT/OS/Operatsioonisüsteemid_2024.
2. Peale paigaldamist avage oma Nextcloudi kaust /home/eesnimi/nextcloud ning oodake, kuni failid sünkroniseeruvad.
3. Avage fail nextcloud_test_<eesnimi> ning paremklõpsuga ka faili Properties-aken.
4. Lisage aruandesse ekraanivaade, kus näha faili sisu ja Properties-akna sisu (vaadake allpool olevat näidist).

Microsoft OneDrive

Microsoft Office365 kasutajale on vaikimisi lubatud kasutada kuni 1 TB (1024 GB) Onedrive'i pilvemahtu (varundust). Lisainfo Office 365 kasutamise kohta Tartu Ülikoolis leiate TÜ IT-osakonna kodulehelt: https://wiki.ut.ee/display/AA/Microsoft+Office+365+paigaldamine Windowsis soovitame kasutada Microsofti ametlikku OneDrive'i klienti ja Ubuntus https://ubuntuhandbook.org/index.php/2024/02/install-onedrive-ubuntu/ või tarkvara https://github.com/abraunegg/onedrive/ . Microsoft Office 365 Family (soovituslik hind: 99 EUR – https://onedrive.live.com/about/et-ee/plans/) võimaldab kuni 6 erinevat kasutajat liita ühe tellimusega ning saate kasutada ka täiendavaid soodustusi (TÜ meiliga soodustus näiteks 30%). Seega on Microsoft Office 365 Family lepinguga kaasnev Onedrive üks soodsamaid pilvevarundusi, sest ühe kasutaja ühe kuu hind on ainult 1 EUR (kasutades litsentsi võimalusi maksimaalselt). Andmete regulaarse ja süstemaatilise varundamise peale on kasulik mõelda enne, kui on hilja: tihti mõistavad inimesed alles hiljem, pärast seadme kahjustumist või kaotsiminekut, kui palju andmeid nad enda arvutis/nutiseadmes hoiustavad ja kui raske on neid ilma tagavarakoopiata (regulaarse varunduseta) taastada. Selleks, et te ei kaotaks edaspidi enda koolitöid või lõputööd vahetult enne tähtaega, õpetame teile, kuidas seada üles regulaarne dokumentide varundus Microsoft Onedrive'i abil. PS! Iga aasta saan tudengitelt kirju, et ei saanud tööd tähtajaks esitada, sest nende arvuti läks katki või kaotasid koolitöö.

Katsetage ka OneDrive'i kasutamist – https://wiki.ut.ee/pages/viewpage.action?pageId=84220941 – ning valige ise, milliseid kaustasid sünkroniseerida. Kui juba kasutate OneDrive'i sünkroniseerimist, võite esitada pildi ka olemasolevast lahendusest isiklikust arvutist. Esitage ekraanivaade tõestamaks, et teil on olemas aktiivne OneDrive failide sünkroniseerimine kohaliku (virtualiseeritud) arvuti ja pilveandmete vahel. Soovitame esitada näiteks vahelehe Settings -> Account vaate. PS! Kui juba kasutate OneDrive varundust oma isiklikus operatsioonisüsteemis, võite teha ekraanivaate ka sealt.

Tulemus

Teie GitHub/GitLab dokumentatsioonis peavad olema vastused järgmistele ülesannetele.

1. Windows RAID 1 ülesandes 5 tehtud ekraanipildid.
   • Käivitage Windows 11 kettahalduse tööriist (disk management) ning tehke ekraanipilt tervest (K:) ja katkisest (nurjunud liiasus) kettast.
2. Linux RAID 1 ülesandes 10 tehtud ekraanipildid.
   • (Lisage aruandesse ekraanipildid käskude lsblk ja cat /proc/mdstat väljunditest)
3. Nextcloudi ülesandes tehtud ekraanipildid (2 tk: nii Windows kui ka Ubuntu)
   • (Lisage oma aruandesse ekraanipildid Nextcloudi ülesandest nii Windowsi kui Ubuntu all)
4. Esitage ekraanivaade tõestamaks, et teil on olemas aktiivne OneDrive failide sünkroniseerimine kohaliku arvuti ja pilveandmete vahel. Vaheleht Settings -> Account.

Praktikumi eelpool olevate ülesannete vastused tuleb panna GitHub/GitLabi dokumenti nimega praktikum8.md ja esitada moodles hindamiseks. Otselink esitusele: https://moodle.ut.ee/mod/assign/view.php?id=1210296

(Tähtaeg 2 nädalat)