Introducción

La gestión de almacenamiento lógico en Red Hat Enterprise Linux (RHEL) permite a los administradores diseñar soluciones flexibles y eficientes para satisfacer las demandas de almacenamiento en entornos modernos. Herramientas avanzadas como el Administrador de Volúmenes Lógicos (LVM) y Stratis brindan una capa de abstracción sobre el almacenamiento físico, simplificando procesos como la expansión, compresión y protección de datos. Con estas capacidades, RHEL facilita la implementación de sistemas escalables que se adaptan a las necesidades de aplicaciones empresariales y usuarios.

Objetivos

Esta sección tiene como propósito:

• Explicar los conceptos y componentes del Administrador de Volúmenes Lógicos (LVM), incluyendo volúmenes físicos, grupos de volúmenes y volúmenes lógicos.
• Proveer instrucciones detalladas para configurar y gestionar volúmenes lógicos utilizando LVM.
• Introducir Stratis como una herramienta para simplificar la gestión de almacenamiento local mediante aprovisionamiento ligero y captura de instantáneas.
• Describir las funcionalidades avanzadas, como el cifrado LUKS y la integración de VDO para compresión y desduplicación de datos.
• Mostrar las mejores prácticas para el monitoreo, ajuste y protección del almacenamiento lógico en RHEL.

Gestión de almacenamiento lógico

Gestión de Almacenamiento Lógico con LVM

El Administrador de Volúmenes Lógicos (LVM) es una capa de abstracción que oculta los detalles del almacenamiento físico y permite gestionar volúmenes lógicos de forma más flexible. Beneficios principales:

• Redimensionar volúmenes sin detener aplicaciones ni desmontar sistemas de archivos.
• Unificar múltiples dispositivos físicos en un único grupo de almacenamiento (VG).
• Proporcionar características avanzadas como desduplicación y compresión con VDO (Optimización de Datos Virtual).

Componentes del LVM

Dispositivos físicos: Bases subyacentes para almacenar datos (particiones, discos completos, arreglos RAID, etc.). Volúmenes Físicos (PV): Los dispositivos físicos inicializados como PV permiten a LVM crear extensiones físicas (PE), las unidades más pequeñas de almacenamiento. Grupos de Volúmenes (VG): Un VG combina uno o más PV en un único conjunto de almacenamiento. Actúa como un disco lógico para el sistema operativo. Volúmenes Lógicos (LV): Se crean a partir del espacio libre en un VG y actúan como dispositivos de almacenamiento para sistemas de archivos, intercambio, bases de datos, entre otros.

Flujo de trabajo del administrador de volúmenes lógicos

La creación del almacenamiento de LVM requiere la creación de estructuras en un flujo de trabajo lógico.

• Determine los dispositivos físicos usados para crear volúmenes físicos e inicialice estos dispositivos como volúmenes físicos de LVM.
• Cree un grupo de volúmenes a partir de varios volúmenes físicos.
• Cree los volúmenes lógicos del espacio disponible en el grupo de volúmenes.
• Formatee el volumen lógico con un sistema de archivos y móntelo o actívelo como espacio de intercambio, o pase el volumen sin formato a una base de datos o servidor de almacenamiento para estructuras avanzadas.

Proceso de Creación del Almacenamiento LVM

1. a) Preparar dispositivos físicos:
   • Particionar discos (opcional) y configurar las particiones como tipo Linux LVM.
   • Comando clave:

parted /dev/vdb mkpart primary lvm 1MiB 500MiB

• • Registrar los cambios:

udevadm settle

1. b) Crear Volúmenes Físicos:
   • Usa pvcreate para inicializar los dispositivos físicos:

pvcreate /dev/vdb1 /dev/vdb2

1. c) Crear Grupos de Volúmenes:
   • Combina PV en un VG con vgcreate:

vgcreate vg01 /dev/vdb1 /dev/vdb2

1. d) Crear Volúmenes Lógicos:
   • Asigna espacio del VG a un LV con lvcreate:

lvcreate -n lv01 -L 300M vg01

Uso Avanzado de LVM con VDO

LVM soporta VDO para desduplicar y comprimir datos en tiempo real. Comandos para configurar un volumen lógico con VDO: Instala paquetes: dnf install vdo kmod-kvdo Crea un LV con VDO: lvcreate --type vdo --name vdo-lv01 --size 5G vg01

Visualización y Gestión de Componentes LVM

Estado de Volúmenes Físicos (PV): pvdisplay Estado de Grupos de Volúmenes (VG): vgdisplay Estado de Volúmenes Lógicos (LV): lvdisplay

Gestión de Almacenamiento en Capas y Uso de Stratis

RHEL utiliza una pila de almacenamiento en capas que permite combinar controladores, administradores y utilidades de almacenamiento para optimizar el rendimiento y la flexibilidad. Las capas de la pila incluyen:

• Dispositivos de Bloque: Proporcionan un protocolo uniforme para interactuar con discos duros, SSDs, adaptadores de bus (HBAs) y otros dispositivos de almacenamiento, incluidos los sistemas SCSI, NVMe y FCoE.
• Particiones y RAID: Dividen o combinan dispositivos de bloque para crear almacenamiento de alto rendimiento y con redundancia de datos.
• Administrador de Volúmenes Lógicos (LVM): Facilita el almacenamiento lógico con funciones avanzadas como cifrado LUKS y compresión VDO.
• Sistemas de Archivos: La capa superior, que utiliza sistemas como XFS para proporcionar almacenamiento estructurado o almacenamiento sin formato según los requisitos de aplicaciones y bases de datos.

Multitrayecto (dm-multipath)

La tecnología de multitrayecto configura conexiones redundantes entre un servidor y su almacenamiento, optimizando el acceso y mejorando la tolerancia a fallos. Los dispositivos de almacenamiento configurados con dm-multipath aparecen como un único dispositivo lógico en /dev/mapper. Beneficios:

• Mejor redundancia en caso de fallos de hardware.
• Mayor ancho de banda al combinar múltiples rutas de E/S.

Gestión de Almacenamiento con Stratis

Introducción a Stratis: Stratis es una herramienta desarrollada por Red Hat para gestionar almacenamiento local de forma automatizada y dinámica. Combina particiones, volúmenes lógicos y sistemas de archivos en un solo enfoque simplificado.

• Aprovisionamiento ligero: Asigna almacenamiento de forma dinámica según sea necesario, en lugar de preasignar espacio físico.
• Uso de sistemas de archivos XFS para asegurar rendimiento y confiabilidad.
• Funcionalidad de captura de instantáneas para proteger los datos frente a cambios accidentales.

Configuración Inicial de Stratis

Instala los paquetes necesarios:

dnf install stratis-cli stratisd

systemctl enable --now stratisd

Crea conjuntos de almacenamiento (pools) con dispositivos de bloque:

stratis pool create pool1 /dev/vdb

stratis pool list

Agrega dispositivos adicionales al conjunto de almacenamiento:

stratis pool add-data pool1 /dev/vdc stratis blockdev list pool1

Gestión de Sistemas de Archivos con Stratis

Crea sistemas de archivos en un conjunto de almacenamiento:

stratis filesystem create pool1 fs1 stratis filesystem list

Captura de instantáneas del sistema de archivos:

stratis filesystem snapshot pool1 fs1 snapshot1

Configura el montaje persistente en /etc/fstab para los sistemas de archivos Stratis:

UUID=c7b57190-8fba-463e-8ec8-29c80703d45e /dir1 xfs defaults,x-systemd.requires=stratisd.service 0 0

Ventajas de Stratis frente a Otras Tecnologías

• Integración de herramientas como LVM y XFS con una interfaz simplificada.
• Reducción de la sobrecarga administrativa mediante aprovisionamiento dinámico.
• Compatibilidad con entornos empresariales, aunque actualmente se encuentra en fase de vista previa en RHEL 9.
• Recomendado para gestionar almacenamiento en servidores locales que requieran flexibilidad y optimización.

Conclusión

La gestión de almacenamiento lógico en RHEL, a través de LVM y Stratis, proporciona un enfoque moderno para optimizar el uso de recursos físicos y mejorar la flexibilidad de almacenamiento. Al dominar estas herramientas, los administradores pueden garantizar la seguridad, escalabilidad y eficiencia del almacenamiento, adaptándose a las necesidades específicas de aplicaciones y usuarios. Este conocimiento forma la base para construir infraestructuras robustas capaces de manejar los desafíos de almacenamiento en entornos dinámicos.