הכנת VM מבוסס לינוקס לשימוש אצל ספקי ענן

חברות רבות משתמשות כיום בשרותיהן של ספקי ענן (אמזון, גוגל, Azure, Rack Space, Digital-Ocean ועוד) ובמקרים רבים אנשים מקימים לעצמם את השרתים בשיטה הקלאסית: בוחרים מערכת הפעלה מהתפריט שהספק מציע (או משתמשים ב-Image שהספק מציע), ולאחר מכן הם מבצעים כניסת SSH, ומשם הם ממשיכים להתקין חבילות, לבצע הגדרות, להעלות סקריפטים, להוסיף משתמשים וכו' וכו'.

שיטה זו היא שיטה מעולה – אם כל מה שיש לך זה שרת יחיד או כמות Fixed של שרתי VM. אחרי הכל, חברות רבות מעדיפות להקים מספר קבוע של X שרתים ועם זה הם יתמודדו, יגדירו Flow וכו'.

אך כשחברה, בין אם היא סטארט-אפ קטן או חברת שרותים טכנולוגיים גדולה – מצפה לקבל מיליוני כניסות, לא מומלץ לעבוד בשיטה הזו. הסיבה לכך היא שכשיש כמות גולשים רבה שנכנסת, משתמשים בשרותים שונים שנותנים Scale-Up, כלומר במקרה שקריטריון שהוגדר מראש מתממש – המערכת תרים שרת נוסף ותפנה אליו גולשים ואם יהיה צורך, המערכת תקים עוד ועוד שרתים ככל שהעומס דורש, ולאחר מכן שהעומס נרגע, היא "תהרוג" את רוב השרתים עד שנגיע למצב התחלתי עם מספר שרתים קטן.

הבעיה בהקמת שרת נוסף היא הזמן שלוקח לשרת כזה "לקום". הבלוג של חברת Flycops נותן דוגמא מצוינת לכך. במקרה שלהם, כל שרת חדש שהיה מוקם במסגרת ה-Scale Up לקח לו לא פחות מ-6 דקות עד שהוא היה מסוגל לקבל גולשים. זה אולי נשמע זמן קצר, אבל אלו 6 דקות שאתם כחברה תפסידו גולשים שמגיעים מכל מיני מקומות שונים (גוגל, בלוגים, אתרים שמפנים אליכם, לינקים מאימיילים וכו') וחבל.

לכן, במקרים של Scale Up שהמערכת שתשתמשו תרים עוד ועוד שרתים בהתאם לקריטריונים של עומס – כדאי לתכנן מראש Image שתבנו שהוא יעלה, שימשוך הגדרות מסויימות ושיהיה זמין לקבל גולשים.

איך עושים זאת? די פשוט:

  • בשלב ראשון נשתמש במערכת וירטואליזציה שיש לנו מקומית. זה יכול להיות ESXi, זה יכול להיות VMWare לדסקטופ, זה יכול להיות VirtualBox או יכול להיות (ומה שהח"מ משתמש) KVM.
  • נקים Guest חדש ונשתמש ב-ISO של הפצת הלינוקס המועדפת עלינו. מבחינת גודל דיסק, לא מומלץ "להשתולל" (במיוחד לאלו שאינם יכולים להקים מכונה עם Thin Provisioning) – ברוב המקרים 8-10 ג'יגה אמורים להספיק בהחלט. מבחינת Partitions, כל אחד יכול להחליט באיזה שיטה ללכת, עם או בלי LVM. אני ממליץ לבצע Partition יחיד (flat) שהכל ישב שם. חשוב: מבחינת חבילות לא מומלץ להתקין GUI גרפי, זה סתם יתפוס מקום ומשאבים.
  • לאחר שסיימנו עם ההתקנה נפעיל את המכונה הוירטואלית, נתחבר אליה (ב-SSH) ונוודא שיש לה חיבור לאינטרנט.
  • בשלב הבא אנחנו צריכים להתקין את האפליקציות שאנחנו צריכים שיהיו ב-VM. אני ממליץ לבחור באחת מהפתרונות הבאים:
    • יש את Packer (שכתובה ב-Go – תודה לעמוס על התיקון) שאיתה אפשר לבנות את כל ההתקנה שאתם צריכים על ה-VM. היא מתאימה מאוד לחובבי JSON.
    • יש את Cloud-Init שכתבו קנוניקל ורד-האט "אימצה" בשמחה. היתרון שלו שהוא הרבה יותר ידידותי לאנשי סיסטם שלא מעוניינים להתעסק יותר מדי "בקרביים". עם Cloud-init מגדירים מה המשתמשים שיהיו, מה החבילות שצריך, וב-reboot הבא המערכת כבר תעשה את הכל לבד.
      שימו לב: את Cloud-init יש להתקין בתוך ה-VM. מכיוון שהוא נמצא ב-REPO של EPEL, יש לבצע yum install epel-release (לא צריך את ה-URL עם הגירסה האחרונה אם אתם משתמשים ב-CentOS, זה אוטומטי), ולאחר מכן yum install cloud-init.
    • אפשרי לעבוד עם Puppet – כל עוד אתה יודע לעבוד ללא Puppet Master.
    • חשוב מאוד – בצעו update לאחר שהתקנתם את מה שרציתם. המכונות שיבוססו על ה-image הזה ישרתו אנשים מבחוץ ולא נעים לחטוף פריצה רק בגלל ששכחנו לעדכן את כל ה-DEB/RPM.

לאחר שבחרתם את הפתרון לעיל ויישמתם את כל מה שרציתם ב-VM, הגיע הזמן להכין אותו לעבודה אצל הספק. את ההוראות הבאות תצטרכו לבצע דרך מכונת לינוקס:

  • כבו את המכונה הוירטואלית וגשו למחיצה שבה היא נמצאת.
  • התקינו את חבילת libguestfs בהתאם להפצת לינוקס שאתם משתמשים בה (מחוץ ל-VM)
  • מכיוון שיכול להיות שהמכונה כוללת דברים שאין לנו צורך בהם (מפתחות שונים שהשתמשנו כדי להעתיק ממקומות אחרים, תעודות SSL, קבצי מטמון וכו') נשתמש בפקודה virt-sysprep כדי לנקות את ה-Image. הריצו את הפקודה virt-sysprep -a image.vmdk (כאשר image.vmdk זהו שם ה-image של ה-VM שלכם). פעולת ה-virt-sysprep תנקה את כל מה שלא צריך וגם תמחק את כל ה-MAC Address שיש לכרטיסי רשת.

לפני שאנחנו מעלים את ה-image לענן, חשוב לבדוק שאתם מגדירים partitions ודברים נוספים (kernel modules, הגדרות שונות) לפי מה שהספק ענן שלכם מבקש, וכל ספק עם השטיקים שלו.

אם אתם משתמשים ב-Ravello (כדי לבצע testing, PoC):
אנחנו צריכים להקטין את ה-image לגודל קטן (מכיוון שהתקנות יוצרות קבצים זמניים שנמחקים, ה-image בעקרון אינו קטן בצורה אוטומטית). לשם כך נשתמש בפקודה virt-sparsify (שוב, לשים לב שהמכונת VM כבויה) בפורמט הבא:
virt-sparsify image.qcow2 final.qcow2
(שוב, image.qcow2 הוא שם המכונה שלכם כרגע, final.qcow2 זה השם image לאחר ההקטנה).

אם אתם משתמשים ב-Google Compute Engine
במקרה זה מומלץ לעקוב אחר ההוראות כאן כיצד להעלות את ה-image ומה מומלץ שיהיה בו.

אם אתם משתמשים בשרות של אמזון
במקרה של שרות באמזון, לצערי בשלב זה הם אינם מקבלים קבצי qcow2 ולכן תצטרכו להמיר את ה-image שלכם ל-VMDK (ההוראות הן כמו הקישור לעיל, רק שבמקום O qcow2- תצטרכו לכתוב
O vmdk- ).

כעת נוכל להשתמש ב-image שהעלינו כ-Template. מומלץ לשמור את ה-image היכן שהוא ולעדכן אותו אחת לתקופה ולהעלות אותו שוב (לאחר שעבר virt-sysprep) לענן ולהשתמש ב-image החדש כ-template.

בעניין Hyper Converged

מי שקורא חדשות טכנולוגיה המיועדות ל-IT/CTO/CIO בוודאי שמע בשנתיים-שלוש האחרונות את המושג Hyper Converged (או HC בקיצור), מושג שיותר ויותר חברות משתמשות בו כדי להציע משהו חדש למנהלי ה-IT.

על מנת להבין את עניין ה-HC, כדאי שנראה מה יש ברוב החברות כיום:

כשזה מגיע לוירטואליזציה (ואין זה משנה איזה פתרון Hypervisor אתם משתמשים), בד"כ יש מספר שרתים שהם ה-Host, והם מחוברים ל-Storage כלשהו ומשתמשים בשרותים כמו NFS או iSCSI (או SMB במקרה של Hyper-V) כדי לאחסן קבצים של המערכות הוירטואליות. במקרים מסויימים משתמשים בדיסקים שנמצאים מקומית בשרת עצמו כשמדובר על שרת (Host) שמריץ מערכות וירטואליות עצמאיות או במקרים שאין Storage גדול רציני.

כשאנחנו מעוניינים ליצור אשכול לצרכים שונים (High Availability, Fault Tolerance וכו'), אנו צריכים 2 שרתים (במינימום) שהם זהים מבחינת החומרה ו-Storage חיצוני שיהיה מחובר ל-2 השרתים, ואנו מגדירים דרך הפאנל של הויראטואליזציה (כמו vCenter או VSA/VCSA) את 2 השרתים כאשכול. יש כמובן "ערימה" של דברים להגדיר כמו סוג האשכול, הגדרות אחסון, כתובות, קבוצות פורטים וכו' – אבל זה בעקרון Cluster.

בשיטת ה-HC הדברים שונים לחלוטין: בשיטה זו אין לנו צורך יותר ב-Storage חיצוני. במקום זה השרתים יהיו עם דיסקים מסוגים שונים (SSD, דיסקים מכניים מבוססי SAS/NL-SAS/SATA) וכל השרתים יהיו מחוברים באשכול למתג של 10 ג'יגהביט (מינימום, כאשר כל הכניסות במתג הם 10 ג'יגהביט). על השרתים מותקנת מערכת וירטואליזציה (בד"כ vSphere אך גם KVM נתמך בחלק מהמקרים) ובנוסף מותקן VM מיוחד בכל שרת פיזי שמתחבר ישירות לדיסקים והוא מנהל אותם (ולא ה-vSphere). בשיטה זו הנתונים נכתבים לכל הדיסקים בכל השרתים והמערכות הוירטואליות רצות על השרתים כאשר האחסון הוא על הדיסקים המקומיים וכש-VM "עובר דירה", חלק מהנתונים עובר מהדיסקים המכניים (האיטיים ויתר) ל-SSD וכך ניתנת לנו האפשרות לבצע Live Migration או כל פעולת High Availability אחרת שנרצה (HA, FT וכו'). במצב כזה (וברוב מערכות ה-HC) אנחנו יכולים לסבול מצב ששרת פיזי אחד נופל מבלי שאף מערכת וירטואלית תיפול.

ישנן מספר חברות שמוכרות מוצרי HC, נתמקד בשלישיה המובילה: Nutanix, Simplivity ו-EVO:Rail.

ל-Nutanix יש פתרונות מ-2 סוגים: הפתרון המבוסס תוכנה (אתה מתקין על השרת שלך) או פתרון חומרה (אתה קונה את השרת מהם), כאשר בפתרון שלהם חייבים לפחות 3 שרתים. ההתקנה עצמה היא קלה (לוקח בערך רבע שעה) ויש לך ממשק GUI נחמד ובנוסף יש לך CLI (שהוא בעצם לינוקס עם אובונטו, ככלל – כל המערכת היא בעצם סקריפטים של לינוקס + מודולים קנייניים שלהם) ויש גם ממשק RESTful API למפתחים. המערכת קלה (יחסית) ללימוד, אך היא אינה מחליפה את הצורך ב-vCenter/VSA אם אתה משתמש בפתרון מבוסס VMWare. ניתן במקום vSphere להשתמש בוירטואליזציה הפתוחה KVM אם כי בשלב זה הם עדיין לא מאפשרים להריץ מכונות VM מבוססות Windows (וגם ה-KVM שיש להם די ישן למען האמת, מגירסת CentOS 6.5).

הפתרון השני הוא של Simplivity וגם הוא מאפשר לך לבצע Cluster אך עם טוויסט מעניין: אתה יכול להוסיף את הענן של אמזון כ"חווה" (DC) משלך ואתה יכול להעביר מכונות הלוך ושוב בין DC שונים, ובנוסף יש לך את הדברים שאתה רגיל אליהם מעולם ה-Storage כמו DeDup, Replication, Snapshots וכו' כאשר הדגש הוא בעצם לא "לחנוק" לך את רוחב הפס בין השרתים שיושבים אצלך בבניין לבין ה-DC האחרים. בניגוד לפתרונות המתחרים, הכמות המינימלית שאתה צריך זה שרת אחד.

הפתרון השלישי הוא של VMWare שנקרא EVO:Rail והוא מתבסס על פתרון ה-vSAN ש-VMWare מוכרת, רק שכאן מדובר על שרתים פיזיים שאתה רוכש מיצרנים שונים כקופסא סגורה. גם כאן, יש צורך ברכישה של מינימום 4 שרתים שישמשו כ-Block אחד.

למי שמעוניין להיכנס יותר לעומק ולקרוא על ההתקנה, השימוש, מה נתמך במה, אני ממליץ לקרוא את המאמר המעולה של בריאן סור על הפתרונות הנ"ל.

אז מה? להתחיל לארגן מכרז למכור את ה-Storage הגדול שלכם? ממש לא.

תחום ה-HC כרגע "שורץ" בפתרונות מחברות צעירות וחברות סטארט-אפ. Nutanix כרגע מובילה את שוק ה-HC עם שיווק מאוד אגרסיבי, אבל הפתרונות שלהם גם מאוד יקרים. כמה יקרים? 6 ספרות במונחים ישראלים ואם תרצה משהו יותר רציני כמו ארון שלם – 7 ספרות. החברות הגדולות המייצרות מוצרי Storage כבר לוטשות עיניים לעבר החברות הקטנות וסביר להניח שנשמע בקרוב על כמה רכישות, ומכיוון שתחום ה-IT הוא תחום שמרני, מומלץ לא לסגור עסקאות עתה אלא להמתין.

תחום ה-HC נותן פתרונות שיכולים מצד אחד לחסוך הרבה עבודה (תקים פעם אחת, תוסיף ניטור משלך ועדכונים מעת לעת – ואתה מסודר. תיאורתית לפחות), אבל מי שוותיק בתחום הזה יכול להיזכר בתקופות קודמות בהן גם חברות מכרו ל-IT מוצרים שנתנו "HC" בתחומים אחרים (זוכרים Self Healing?) וכעבור מספר שנים אותן קופסאות ישבו בחוות השרתים ו… צברו אבק. פתרונות ה-Storage שיש לנו כיום מלכתחילה לא תוכננו לאחסון דיסקים של VM והפתרונות שיש הם (בלי שאף אחד יודה בצורה רשמית) הם "hacks" רציניים (פתרון כמו iSCSI היה בכלל מדובר להתחברות ל-initiator יחיד, בינו ל-LUN שמוגדר ב-Storage, והשינויים ב-VMFS ש-VMWare עשו איפשרו לו להתחבר ל-2 שרתים במקביל, ו-NFS היה צריך גם שינויים ברמת ה-Storage בקוד על מנת לאפשר לו לעבוד טוב מול Hypervisor). פתרון טוב, לעניות דעתי, הוא פתרון Cluster אך מופרד ועדיף פתרון שמקובל על רובם או כולם: פתרון שיתן לנו לייצא מ-Cluster שמיועד ל-Storage איזה Block Device, אבל שיהיה בצורה טבעית ניתן לשיתוף בין Clients שונים לדוגמא, פתרון שאם אני מחבר אותו למערכת וירטואליזציה, שאינו צריך להמתין ל-Acknowledge שהתוכן נכתב לפני שהוא מאפשר למכונה הוירטואלית להמשיך לעבוד כרגיל.  אלו פתרונות שעדיין לא קיימים כיום בצורה יציבה ומלאה (הכי קרוב שידוע לי שקיים – זה Ceph). בעיה נוספת שקיימת עם פתרונות ה-HC הוא עניין הבטחון לגבי העתיד – מה תעשה אם אותה חברה שרכשת ממנה קופסאות מחר תיעלם או שיתגלעו ביניכם חילוקי דעות לגבי מחירי חידוש תמיכה?

ב-The Register הופיע לאחרונה מאמר של טרוור פוט על כך ש-VMWare "מפחדת" מחברות כמו Nutanix שתסחוף את השוק לכיוונה ומכיוון שב-Nutanix הוירטואליזציה היא (כמעט) אינה פתרון רק של VMWare, אז VMWare יכולים להפסיד את השוק וחברות אחרות מתחרות ל-Nutanix יכולות להעתיק את אותה שיטה ושוב – VMWare תהיה בצרות. מבחינתו, כמנהל IT הוא יוכל לעבור בין פתרון אחד לאחר בקלות. זו דעתו כמובן, אך מנסיון שלי כאחד שהקים כמה פתרונות שמבוססים הן על VMWare והן על פתרונות וירטואליזציה אחרים, אני יכול לאמר כי מעבר בין פתרון וירטואליזציה אחד לפתרון אחר אינו קל כלל וכלל ובמקרים רבים התוצאות והתהליך יגרמו אי נוחות למנהל ה-IT, ועוד לא התחלתי לדבר על מעבר מפתרון שיש NetApp (לדוגמא) לכל פתרון אחר, שגם הוא, איך נאמר בעדינות – הדרך אינה סוגה בשושנים.

אסכם את הדברים כך: כן, HC הוא "מגניב", ואפשר לבצע איתו פתרונות נחמדים ולהגיע גם למצבים שגם 2 שרתים פיזיים שנופלים – כל ה-VMs שלך ממשיכים לעבוד כאילו לא קרה כלום, אבל הדבר הזה יחייב את החברה בהשקעת סכומים מאוד גדולים (שכוללים "מילוי" כל השרתים בדיסקים יקרים, רשיונות HC, החלפת מתגים ותשתית בחלק גדול מהמקרים) ואינני בטוח כי ההשקעה תשתלם. הפתרון של Simplivity נראה כפתרון שהכי יכול להשתלב ולעזור לחברות בין לאומיות, אבל גם כאן – אני ממליץ לנקוט בזהירות.

על אחסון וגדילה

כשמדברים על אחסון (כ-Storage), רובנו נתייחס למכונה הגדולה שנמצאת בחברה, ה-Storage הזה שברוב מוחלט של המקרים הוא קופסא של יצרן כלשהו. זה יכול להיות של NetApp, של EMC, של IBM, של HP ושלל חברות גדולות וקטנות, כל חברה בד"כ תקנה לפני הצרכים או לפי ההמלצות, ואצל רובן תהיה "קופסא" אחת כזו שאליה משורשרים "מגשים" של דיסקים. זה יכול להיות דיסקים מכניים מבוססי SAS, דיסקים שהם SSD, דיסקים שהם NL-SAS או אפילו במקרים מסויימים – SATA.

זו (בהפשטה גמורה) מערכת אחסון שקיימת אצל רוב החברות. אצל חלק מהחברות יש מספר אחסונים שונים שמופרדים אחד מהשני ולכל אחד מהם מטלות שונות ואצל חלק מהחברות מעדיפים ללכת בגישה של אחסון אחד שיתן את הפתרון להכל, החל ממתן שרותי NFS או iSCSI למכונות הוירטואליות ועד לשרותי אחסון/גישה לקבצים (בד"כ CIFS/SMB) עבור העובדים (דברים שלא נשמרים בדיסק המקומי בד"כ).

מה קורה כשכמות המקום הפנוי היא קטנה? בד"כ מוסיפים עוד "מגש" (במקרים מסויימים זה נקרא גם JBOD) והדיסקים שיהיו בפנים יכולים להיות מסוגים שונים, בהתאם לתקציב ולביצועים שמעוניינים לקבל. הגישה הזו נקראת Scale Up.

הבעיה המהותית בגישה הזו היא המרחב שאליו ניתן לגדול. ככל שאתה מוסיף דיסקים, יוצר LUNs נוספים וכו' אתה מעמיס יותר על המעבדים שנמצאים בתוך פתרון האחסון. ספק האחסון ישמח במקרים כאלו למכור לך כל מיני שדרוגים (תוספת זכרון, מעבד נוסף בחלק מהדגמים) שיקלו על העומס, אך ככל שהעומס שלך מבחינת כמות VM, כמות קבצים וכו' גודלים – אתה שוב תגיע למצב שמערכת האחסון שלך תיחנק.

בנוסף – ישנם 2 בעיות רציניות:

הבעיה הראשונה נקראת SPOF (או Single Point Of Failure): הגדרות שגויות, מעבד שמתקלגל, זכרון שנדפק, בקר שהפסיק לעבוד בצורה תקינה – והפתרון אחסון שלך יתן ביצועים גרועים או שבמקרה הגרוע – יפסיק לעבוד. נכון, יש SLA שסביר להניח שרכשתם ובו טכנאי של החברה המייצרת/יבואן הפתרון יתחבר אליכם מרחוק או יגיע אליכם תוך זמן קצר, אך עדיין, גם אם הוא יתקן את התקלה, תצטרך ברוב המקרים להפעיל את כל המכונות הוירטואליות מחדש, לוודא שכל השרותים למעלה, לוודא שהגדרות שביצעו אנשי ה-IT באמת נשמרו ולא צריכים להגדיר מחדש כדי ששרותים יעלו ובקיצור – כמעט שום תקלה שקשורה לתיקון האחסון אינה מסתיימת בדקות ספורות אלא יותר בשעות.

אם תשאל את יבואן האחסון לפתרון, הוא ישמח להציע לך פתרון של "אשכול" (Cluster): בפתרון כזה אתם רוכשים עוד פתרון אחסון זהה (אם כי אפשר בחלק מהמקרים להסתפק בדיסקים יותר איטיים ו-SSD שישמש כמטמון, תלוי ביצרן, תלוי בדגם) ואז מבחינה תיאורתית אם האחסון הראשי נופל – האחסון השני נכנס לפעולה (מה שנקרא Active/Passive Cluster) ואפשר "לטפל" לדגמים יותר גבוהים שמאפשרים לך בעצם לפצל את העומס בערך למחצית, כאשר 2 האחסונים עובדים ביחד וכל ביט שנכתב – נכתב ב-2 האחסונים. פתרון זה נקרא Active/Active Cluster ובמקרה כזה אם אחד האחסונים נופל, השני ימשיך לעבוד כרגיל וברגע שהאחסון התקול יטופל ויעלה, יהיה סינכרון בין האחסונים. הבעיה הכי גדולה בפתרון כזה – הוא המחיר, והוא מאוד גבוה.

הבעיה השניה שהיא יותר מהותית באותם אחסונים כמו NetApp ואחרים – היא "קניינות" של הפתרון, כלומר שהכל סגור מבחינת ה"ברזל", הדיסקים והמערכות שעובדות בתוכו. אם מחר יפנה אליך לדוגמא יבואן דיסקים ויציע לך מבצע-משוגע של דיסקים מבוססי SAS גדולים במחיר של 3 ותקבל 4 (לדוגמא) – לא תוכל להכניס את הדיסקים הללו לאחסונים הנ"ל. ישנו קוד מיוחד שבודק את הדיסק שהכנסת ל"מגש" וברגע שהוא מוצא שהדיסק אינו מאותו יצרן/סוג מסויים שיצרן האחסון עובד איתו – המערכת פשוט לא תהיה מוכנה להכניס את הדיסקים החדשים שקנית לשימוש. אתה גם לא יכול להכניס JBOD שאינם של אותו יצרן אחסון לשימוש עם פתרון האחסון. בקיצור – הכל צריך לעבור דרך השיווק של יצרן פתרון האחסון שיש לך, והוא כמובן נוקב במחירים הרבה יותר גבוהים ממה שאתה יכול לקנות בשוק החופשי. (אם כי אסייג שבחלק מהפתרון לקצה היותר נמוך, במיוחד פתרונות NAS – אין בעיה להכניס דיסק של כל יצרן, אבל הבעיות של פתרונות כאלו הם עדיין ה-Scaling).

כל מה שתיארתי לעיל אינם חדשות לאף איש IT שמכיר Storage שנים רבות. תמיד זה היה כך וזה מגיע עוד מהימים שאם היית רוצה להריץ גירסת יוניקס כלשהי (נניח Solaris) – היית חייב לרכוש את ה"ברזלים", כרטיסים ושאר ציודים שקשורים לאותו יוניקס – רק מיצרן אחד, עד שנכנס לינוקס לתמונה שאיפשר להריץ דברים על כל שרת מכל יצרן.

מ-Scale Up נעבור למושג שמוכר יותר בתחום ה-High Performance Computing ותחום הענן – זהו תחום ה-Scale Out בפתרונות אחסון.

סביר להניח שלקוראי פוסט זה יש חשבון אחד או יותר אצל אחד מספקי פתרון ענן כלשהו, בין אם זה אמזון , או Google Compute Platform או Azure של מיקרוסופט – ונגזרותיהם: לאמזון יש את S3, לגוגל יש את ה-Google Drive, למיקרוסופט יש את OneDrive ויש גם פתרונות אחרים כמו DropBox ואחרים.

המכנה המשותף לכל אותם פתרונות אחסון קבצים בענן – זה מערכות האחסון שלהם. אף אחד מספקי הענן לא משתמש ב-NetApp או EMC והם לא משתמשים בדיסקים SAS במהירות 15K RPM כדי לאחסן את הקבצים שאתה מעלה (אינני מדבר על אחסון של מכונות וירטואליות או EBS – לזה נגיע בהמשך). במה הם משתמשים? בדיסקים הכי פשוטים שיש (כן, גם דיסקים איטיים). מהי מערכת האחסון שלהם? לכל אחד מספקי הענן יש פתרון In House משלו שהמתכנתים שלו כתבו או השתמשו בפתרון קוד פתוח אחר (אף אחד מהספקים לא מפרט) וברוב המקרים זה רץ על לינוקס. הם כמובן משתמשים בדיסקים של SSD כחלק מהפתרון, ואת השרידות הם מבצעים בכך שהם כותבים את אותו הקובץ למספר מקומות אחרים באותו Data Center. מכיוון שמדובר בפתרון שמכיל מאות אלפי (ויותר) דיסקים קשיחים – הפתרון מבחינה טכנית אצלהם שונה לחלוטין ממה שיש ב-Corporate. אין RAID ברמה כלשהי, ואין מעבדים קניינים מיוחדים בתוך שרתי האחסון (שאליו מחוברים כמות רצינית של JBOD). כך מצד אחד הם חוסכים בהשקעה ומצד שני הם יכולים לתת רמת שרידות מעולה. אחרי הכל, במחיר של דיסק אחד ל-Enterprise אפשר לקנות 3 דיסקים הרבה יותר גדולים מבוססי SATA פשוטים.

כשזה מגיע לאחסון מכונות וירטואליות או אחסון שיותר מוכר כ-Raw Storage – לדוגמא EBS, PD, Drives – בהתאם לספק ענן, גם כאן ספקי הענן לא "רצים" לקנות את פתרונות ה-Enterprise והם מעדיפים פתרונות SSD שהם זולים, גם אם חיי המוצר יהיו קצרים, והספקים משתמשים בכל טריק אפשרי כדי לתת למכונות שלך בענן ביצועים גבוהים (יחסית), אבל שוב -אין שימוש בפתרונות אחסון קנייניים מבחוץ כמו של EMC ואחרים. זה פשוט לא שווה להם פיננסית, במיוחד בתחרות האכזרית כיום שכל ספק חותך בעשרות אחוזים את המחיר והשאר "נגררים" אחריו בחיתוכי מחיר לאחר מספר ימים.

הפתרונות שתיארתי מבחינת ספקי הענן – הם נכללים בקטגוריות ה-Scale Out, כלומר הפתרונות לא מבוססים על שרת אחסון יחיד ואולי עוד Mirror, אלא הם מתחילים ב-3 שרתים ומעלה כאשר העומס מחולק בין השרתים. במקרה של ספקי הענן מדובר כמובן בהרבה יותר מ-3, ומכיוון שהכל נכתב בכמה וכמה עותקים, גם אם יפלו שרתים שמחזיקים מאות דיסקים, אתה לא תרגיש בכלום, כי אתה תקבל את השרות משרתי אחסון שכנים שיושבים באותו Data Center.

פתרונות ה-Scale Out Storage החלו את דרכם בפרוייקטים שמבוססים HPC. בפרוייקטים כאלו יש צורך באחסון כמויות עצומות (פטהבייטים ומעלה) וכל פתרון כזה אם היה מבוסס על פתרון של NetApp או EMC היה גוזל הרבה יותר מדי משאבים כספיים לפרויקט ומכיוון שנוצר צורך בפתרון שהולך וגודל ומצריך המון דיסקים ושרידות מאוד גבוהה – נוצרו פתרונות אחסון מבוססי קוד פתוח שיכולים גם לתת פתרון לפרוייקטים מבוססי HPC וגם יכולים לגדול מיידית ולשרת אלפי ועשרות אלפי מכונות וירטואליות, אחסון קבצים ועוד.

בפוסט הבא אתאר כיצד פתרון Scale Out יכול להתאים ל-Enterprise/Corporate, מהם ה"מועמדים", יתרונות וחסרונות ובמיוחד – על Ceph.

טכנולוגיה אינה דת

כשמנסים להמיר את דתו של אדם מדת אחת לדת שניה, בד"כ לא פונים אל הלוגיקה שלו אלא אל הרגש שלו. מנסים "למכור" לו את הדת השניה בכל מיני כיסויים וציטוטים כאילו הדת השניה די-קרובה לדת הראשונה, מדברים על אהבה, על הרגש, על חיבה, על נתינה וקבלה וכו'. כמו כל דבר בשיווק – משתדלים שלא להראות צדדים שליליים שיש לדת השניה ובכך מנסים עקב בצד אגודל לגרום לאותו אדם להמיר את דתו.

בתחום הטכנולוגיה לעיתים רואים, לצערי, סממנים של "דת" כשבוחרים פתרון מסויים ולא מסתכלים על פתרונות אחרים. קחו לדוגמא את ההעדפה למוצרי מיקרוסופט בישראל – עד לפני שנים ספורות הדבר היחיד שהתקבל ברוב החברות בארץ (וגם באתרי אינטרנט רבים) היו מוצרי מיקרוסופט. לינוקס? אולי, אם לא היה תקציב או שאנשי ה-IT באותה החברה ראו את היתרונות שיש ללינוקס להציע. הדוגמא הכי טובה היא להסתכל על האינטרנט הישראלי לפני עשור – אתרים נראו מצוין.. אם גלשתם באקספלורר. כל דפדפן אחר היה מראה את האתר בצורה שבורה לחלוטין ועדיין יש לנו את זה עד היום: העיפו מבט באתרי התשלום של מס הכנסה ומע"מ.

ישנם דברים שיכולים מאוד להתאים לאיש IT מקצועי עם שנים רבות של נסיון שפשוט לא יכולים להתאים למשתמשים רבים. אני יכול לתת דוגמא פשוטה: אני כותב את הפוסט הזה עם מחשב ASUS ChromeBox שמריץ את ChromeOS שרוב הזמן אני עובד עליו. מדוע? כי אני מקבל את החוויה של שימוש בכרום תוך 6 שניות מהפעלת המכשיר, אין לי חשש מבעיה של תקלת אחסון (הכל בענן או ברשת) ואין שום דבר שיכול לגרום למכונה הקטנה הזו "להיתקע". אם אני צריך דברים יותר מורכבים, אז אני משתמש ב-Crouton באותה מכונה ואז יש לי בנוסף ל-ChromeOS אובונטו או Debian ובלחיצה על צירוף מקשים יש לי Shell כדי לעשות דברים פשוטים או מורכבים ואני אפילו יכול להריץ אפליקציות Android על ה-ChromeBox הזה ללא צורך במכשיר סלולרי או טאבלט.

האם אני ממליץ את הקונפיגורציה הזו לאנשי IT? אם הם הטיפוסים שאוהבים "לחטט" ו"לשחק" עם דברים – אז כן, בהחלט. האם אני ממליץ להעביר תחנות של מזכירות ומשתמשים קלים אחרים ל-ChromeBox? לא, כי אין עדיין ב-ChromeOS שום תמיכה פנימית ל-Active Directory, לניהול מרוכז עם כלי System Center של מיקרוסופט (שחברות רבות משתמשות בו), אין עדיין מספיק כלים שיכולים להחליף או לתת חוויית שימוש דומה בכלים שיש בעולם של מיקרוסופט למשתמש הסופי. היכן כן אמליץ להטמיע אותו למשתמשי קצה? באותן חברות קטנות שהחליטו להשתמש בשרותי Google Apps (או מה שנקרא היום Google for Work) ושכל העבודה מתבצעת דרך דפדפן. עלויות התחזוקה שם הן מאוד קטנות וגם אם מתקלקלת קופסא כלשהי, שום מידע לא הולך לאיבוד.

דוגמא אחרת היא בתחום הוירטואליזציה. התחום הזה נחלק בין 2 חברות גדולות (VMWare, מיקרוסופט) ויש גם את המתחרים כמו Xen, אורקל (VM Server). בעולם חברות רבות החלו במעבר מוירטואליזציות שרצות מקומית על השרתים של החברה לשרותי ענן כמו Amazon, Azure וגם ל-Google Cloud. בישראל, לעומת זאת, המעבר לשרותים הנ"ל עדיין איטי וחלק גדול מהחברות לא חושבות לעבור (אם כי כן להשתמש בשרותים אחרים כמו אחסון, DNS וכו')

אם אנחנו מדברים על וירטואליזציה, ושוב – אנשי ה-IT שאוהבים "לשחק", אני ממליץ להם על הכרות עם KVM. זו וירטואליזציה בקוד פתוח שנותנת ביצועים כמו ESXI. למי שמצפה ל-GUI כמו שיש עם vCenter (או VCSA/VSA) או כמו כלים של מיקרוסופט – יתאכזב. ה-GUI שיש מהרגע הראשון הוא מאוד פשוט. KVM נבנה יותר לכיוון אנשים שאוהבים Command Line ומכיוון שהוא נכתב כך, ישנם עשרות כלים, חלקם חינמיים וחלקם בתשלום – שמאפשרים לך ניהול של שרתים פיזיים שמריצים KVM. אפשרות שתעניין אתכם אולי זה להריץ את oVirt (המנהל הרשמי להרצת מכונות KVM, זה יותר מזכיר את ה-vCenter). אפשרות נוספת בבית שלכם (אם יש לכם כרטיס nVidia במחשב וגם כרטיס onboard) היא להריץ Windows עם משחקים בביצועים של בערך 95-99% בהשוואה ל-Native. הנה הדגמה:

אגב, ספריה טובה שאני ממליץ עליה (לאלו שכותבים ב-Python, PHP וכו') היא ספריית libvirt. בעזרת ספריה זו אתם יכולים להתחבר גם ל-ESXi, גם ל-Hyper-V, גם ל-Xen, ל-VirtualBox ועוד כמה מערכות וירטואליזציה ולהריץ עליהם אפליקציות שאתם תכתבו, כך שאם יש לכם סביבה מעורבת, ספריה זו יכולה לעזור לכם לכתוב כלים לנהל, לדגום ביתר קלות.

אלו הן דוגמאות בודדות לכלים שאפשר להשתמש בהם פה ועכשיו. הם לא באים להחליף את המערכות העיקריות, הם כלים משלימים שיכולים לתת לכם פתרונות במצבים שונים, מבלי לפרוץ את תקציב מחלקת ה-IT (שכמו שאנחנו יודעים – אף פעם אינו מספיק).

על NFS v3 מול NFS v4.1 ו-pNFS

בכל חברה  ובכל עסק שיש בו שרתים ותחנות עבודה, יש צורך בשיתוף קבצים בין התחנות לשרת וישנם פתרונות שונים לשיתופים אלו. בעולם של מיקרוסופט, הפרוטוקול הוא SMB (ובעבר זה גם נקרא CIFS) והוא עבר מספר שינויים רציניים מאז שהוא הומצא ב-IBM ומאוחר יותר מיקרוסופט "לקחה שליטה" על הפרוטוקול. כיום קיימים מימושים שונים של SMB שלא מגיעים ממיקרוסופט (כמו SAMBA) אך כולם תואמים למה שמיקרוסופט משחררת.

בעולם היוניקס, פרוטוקול שיתוף הקבצים הכי ידוע הוא NFS (שפותח ע"י SUN) וספציפית גירסה 3 (כלומר NFS v3) וגירסה זו היתה שיפור של דברים ישנים יותר כמו DFS ו-AFS. בפרוטוקול זה, כל יצרני היוניקס/BSD ולינוקס השתמשו ומשתמשים עד היום, למרות שהפרוטוקול עצמו די ותיק (השנה ימלאו לו 20).

גירסה 3 של NFS הומצאה בזמנים שכמות התעבורה וכמויות המידע שהיו לחברות, היו נמוכות (במושגים של היום) ובהתחלה גירסה 3 תמכה רק בהרשאות של מה שקיים בשרת עצמו, כלומר אם משתמש X לא קיים במערכת, אז משתמש X לא היה יכול להשתמש/לקרוא/לכתוב קבצים ששותפו ע"י ה-NFS. במשך הזמן אותה גירסה 3 "שופצה" והתווספו לה (בעקיפין) תמיכה לדברים כמו NIS, LDAP, AD ואחרים, בין באמצעות שימוש ב-Mapping (במקרים של משתמשים בודדים עם הגדרות ידניות ללא שרת אותנטיקציה) ובין בשימוש ב-Translation שהשתמש ב-nsswitch ואותו nsswitch היה מתממשק לשרות האותנטיקציה.

כפי שאתם יכולים להבין, NFS v3 אינו פרוטוקול ממש נוח והוא למען האמת מאוד "בזבזני". כך לדוגמא מבחינת פורטים, הוא צריך לא מעט מהם (תריצו rpcinfo -p על שרת NFS ותראו). בנוסף, מבחינת תעבורה, הוא היה זקוק למידע מהשרת על כל פיפס. כך לדוגמא, מספיקה פקודת ls פשוטה בשביל "לתזז" את ה-NFS שישאל את השרת לגבי שמות קבצים, הרשאות, וכו' וכל הבקשות האלו היו טוריות ונפרדות, בלי שום אופטימיזציה. יצרני ה-Storage למיניהם שרצו למכור מוצרי Storage לחברות היו צריכים לבצע שמיניות באויר כדי לתת לשרתים ותחנות שרותי NFS v3 ולהתמודד עם הבעיות שלו.

ב-SUN היו מודעים לבעיות והם שחררו ב-2000 לפתח את גירסה 4 (וגירסה זו זכתה לשיפוצים ב-2003). מכיוון שהם רצו שזה יהיה סטנדרט, הם עבדו עם ארגון ה-IETF וב-2010 יצאה גירסה 4.1 בצורה רשמית כסטנדרט.

אנחנו נמצאים בשנת 2015 והשימוש ב-NFS 4.1 אינו גדול בעולם. מדוע? ישנן מספר סיבות:

  • אחת הסיבות שלא משתמשים (או שמשתמשים ב"עירוב" של גירסה 3 ו-4, מה שלא ממש מקל על צוות ה-IT) היא חוסר תמיכה לגירסה 4.1. כל חברה שמכבדת את עצמה משתמשת בוירטואליזציה ואם רצית להשתמש בוירטואליזציה עם NFS, האפשרות היחידה שהיתה לך – זה להשתמש ב-NFS 3 (או iSCSI).
  • סיבה נוספת ודי עיקרית – אין Clients, במיוחד שלא היה שום Client רשמי ללינוקס, כיום רוב השרתים שאינם מבוססי Windows הם לינוקס, ומכיוון שלא היתה תמיכה (עד גירסת Red Hat 6.4 וגם אז זה היה מוגדר כ-Technology Preview) – חברות העדיפו להשתמש ב-NFS 3 או בפרוטוקולים אחרים.

גירסה 4.1 של ה-NFS פותרת הרבה בעיות שהיו בגירסה 3. כך לדוגמא מבחינת פורטים, הכל עובר דרך פורט יחיד (2049). התקשורת בין השרת לתחנה גם נשמר ב-Cache, וגם הוא מאורגן יותר על מנת לחסוך בכמות התקשורת שה-NFS בעצמו צריך. גם כל ה"טלאים" שמהם הורכבה גירסה 3 אוחדו ושופרו בצורה רצינית מאוד.

אולם אחד היתרונות הגדולים של גירסה 4.1, היא שאין יותר מצב של שרת אחד שמשרת את כולם. מעתה אפשר לשים כמה שרתי נתונים (Data Storage) שעליהם מאוחסנים הנתונים (בשכפול או בכל תצורה אחרת) וישנו שרת שמנהל את ה-Meta Data (וגם נקרא כך – MDS – Meta Data Server), כך שהתחנות שפונות וצריכות שרותי NFS, מדברות בהתחלה עם ה-MDS וה-MDS מפנה אותם לשרתי DS שעליהם מאוחסן המידע. זה, אגב, ה-pNFS שהוא בעצם חלק מ-NFS 4.1.

בנוסף, יתרון גדול מאוד שיש לגירסה 4.1, זה שעתה במקום לתת רק שרותי קבצים, השרת יכול להגיש עוד 2 סוגים של אחסון: האחד הוא Object Storage והשני (שסביר להניח שרבים יאהבו) הוא Block Storage – כמו iSCSI, FC, FCoE וכו'. כלומר, אפשר להכין כמה LUN נחמדים, לתת ל-MDS לעשות Discovery מול ה-iSCSI Target ולשתף אותם, דבר שבעייתי לבצע עם iSCSI Initiator שונים (למעט במקרים של Cluster Aware כמו ב-ESXi, Hyper-V וכו').

ויש עוד יתרונות רבים ל-NFS v4.1.

נשמע נחמד, לא?

זהו, שכאן גם מגיעה הבעיה המרכזית שתמנע מכם להרים כרגע כמה שרתי פרודקשן של NFS 4.1.

הבעיה הגדולה היא שמה שרד-האט והפצות אחרות נותנים, זה רק Client. אסייג בדבריי ואומר שאין מניעה מלהרים שרת NFS 4.1, אולם בגירסת רד-האט 7 האחרונה, יש תמיכה בשיתוף קבצים, אולם תמיכה ב-Object Storage וב-Block Storage מוגדרת כ-Technology Preview (גם בגירסת רד האט/סנטוס 7.1 שתצא בקרוב). התמיכה הרצינית ש-pNFS (כ-שרת) צריך תגיע רק בקרנל 4.0, וגם אז התמיכה היא ל-XFS בלבד.

אבל הבעיות לא עוצרות כאן. גם אם נורא בא לך לקמפל קרנל, לשדרג את חבילות ה-nfs-utils ואחרות (שנמצאות ב-Fedora 22 שעוד לא יצא), אתה תמצא מהר מאוד שקיימת בעיה רצינית של תיעוד. הוא פשוט כמעט ולא קיים ומה שקיים כתוב בצורה שקשה להבין מי נגד מה ואיך, כמו איך להגדיר שרת קבצים כ-DS, מה צריך להיות בשרת MDS, איך משתפים בלוק של iSCSI ועוד ועוד. דווקא ניסיתי לשלוח מספר מיילים ולצ'וטט ב-IRC בערוץ linux-nfs, אך עד כה לא קיבלתי כל תשובה..

עם כל הבעיות, יש בהחלט מקום לאופטימיות. אני מאמין שהדברים ישתנו בחודשים הקרובים וישנם גם שיפורים שהחבר'ה מאורקל (לשעבר SUN) גם ירצו לאמץ כמו 21 הטלאים שהוצעו כ-RFC אתמול ל-Linux-NFS שמאפשרים דבר חדש: RichACL, כלומר ACL שיתן תאימות מלאה גם ל-SMB וגם ל-NFS, דבר שיכול להקל מאוד לסביבות מעורבות (ויכול להחליף את ה-POSIX ACL).

האם חייבים להשקיע ב-DR כמו במערכת פרודקשן?

אישית יצא לי לראות במקרים חברות רבות שהשקיעו סכומים מאוד מכובדים במערכות Storage שונות ולא מעט סכומים בשרתים, שזו לדעתי החלטה נבונה, אך לעיתים החלטה מסויימת שמגיעה לאחר שמערכות הפרודקשן והגיבויים למעלה – גורמת לי להרים גבה.

ההחלטה: להרים מערכת DR זהה מבחינת ברזלים ותוכנות – למערכת הפרודקשן.

מכיוון שיש אנשים שונים שמבינים את המושג "DR" במשמעויות שונות. המשמעות שאני מדבר עליה היא כדלקמן:

  • מערכת שהיא Active/Passive – כלומר מערכת הפרוקדשן נותנת שרות ומערכת ה-DR לא נותנת שרות בזמן שהיא "פאסיבית". אף אחד לא מתחבר אליה והחיבור היחיד שיש הוא בין המערכת DR למערכת הפרודקשן עם אפליקציית סינכרון מתמשכת שמעבירה כל ביט בין ה-Storage השונים (ה-Storage שבפרודקשן ל-Storage ב-DR), וסינכרונים נוספים רצים בין שרתים עצמאיים (Active Directory וכו').

הנה מערכת קטנה ופשוטה לדוגמא. יש לנו שרת קבצים גדול שאליו מחוברים עוד 2 JBOD (בתצורת RAID, אפשר לחשוב עליהם כמודולים המרחיבים את המקום הפנוי ב-Storage), נתב, חומת אש, ו-12 שרתים שמריצים מכונות וירטואליות שונות.

mind mapping software

האם אנו צריכים בדיוק אותו דבר למערכת DR?

לעניות דעתי, התשובה תהיה ברוב המקרים "לא". ברשותכם, אסביר:

מערכת DR באופן עקרוני, חוץ מלקבל נתונים מה-Storage ושרותים שונים, רוב הזמן כשמערכת הפרודקשן עובדת, היא לא עושה כמעט כלום. אם ניקח את המושג "DR" במובן הקלאסי, השרתים וה-Storage יושבים במיקום פיזי אחר, אולי בבניין אחר, אולי בעיר אחרת, בחוות שרתים שאינה החווה שלנו ואם נשתמש בה שם כ-Active/Active, החברה תצטרך לשלם לא מעט על רוחב פס, חשמל (מה לעשות, חוות שרתים גובות בערך 150-250% יותר מתעריפי חברת החשמל שאתם משלמים בבניין שלכם).

בתכנון DR, אנחנו צריכים לחשוב מה השרותים שאנחנו צריכים, ויחד עם זאת, היכן אנחנו יכולים לחסוך כספים. מחלקת ה-IT תצטרך לעבור אוטומטית בעת חרום למערכת ה-DR ולתת שרותים. לכן יש צורך למפות מה צריך ומה לא. הנה מספר דוגמאות שצריך:

  • שרותי קבצים
  • שרותי גיבוי לצד ג' (אם הפרודקשן מושבת עקב הפסקת חשמל ממושכת, רעידת אדמה, אסון כלשהו וכו' – אין לך לאן לגבות את הנתונים)
  • שרותי אותנטיקציה למשתמשים
  • שרתי אפליקציה (SQL, Exchange, Sharepoint וכו')
  • חיבור אינטרנט

אז כשמקימים את ה-DR, אפשר להקים אותו ולחסוך כספים בדרכים הבאות:

  • לא חייבים לרכוש במיליוני שקלים שרת קבצים. זיכרו – שרת הקבצים ב-DR יתן שרותים לזמן קצר עד שהתקלה תטופל, כלומר זה יכול להיות למשך מספר שעות ובמצב אסון טבע – כמה ימים עד שבועות, לא חודשים עד שנים.
  • מבחינת שרת קבצים – אנחנו צריכים 2 (השני ישמש כגיבוי לראשון כי אין לנו במצב חרום קלטות). עם 2 השרתים אנחנו יכולים להשתמש ב-ZFS ובמקום להשתמש בדיסקים מבוססים SAS יקרים, אנחנו יכולים "להעמיס" דיסקים מבוססי SATA זולים וגדולים (הם זולים – בערך 200$ ל-4 טרהבייט ויש אחריות ל-5 שנים) ובשביל לקבל מהירות נוסיף בין 2-4 דיסקים מבוססי SSD שישמשו כ-Cache. ככל שנעמיס יותר דיסקים SATA על המערכת, מהירות הקריאה תהיה הרבה יותר גבוהה כי אנו ניצור RAID של ZFS עם יותר דיסקים מיכניים, כך שאפשר להגיע בקלות למהירות קריאה של בין 400 ל-800 מגהבייט לשניה (אם אתה משתמש בחיבורי 10 ג'יגה או שאתה מחבר מספר פורטים של 1 ג'יגה).
    שרת הגיבוי לעומת זאת, לא מצריך הרבה השקעה – שוב, אפשר נניח להכניס 10 דיסקים של 4 טרהבייט (SATA), ו-2 דיסקים SSD. רוב התעבורה אליו היא כתיבה ולכן ה-SSD יקבל באופן מהיר את הנתונים וברקע מערכת ה-ZFS תכתוב את הנתונים לדיסקים המכניים.
  • לא חייבים לשים שרתים מהדור האחרון, אפשר לשים שרתים מדור קודם או לפני כן במיוחד אם אתם שוכרים מקום לפי ארונות ולא לפי U בחוות שרתים. ה"סוד" הכי ידוע בוירטואליזציה זה זכרון – ואפשר להשיג בזול זכרון לשרתים מלפני 3-4 שנים.
  • אם לא נעביר את כל השרותים, יהיה לנו מקום "להתפרס" מבחינת השרותים, כך שכמות המכונות הוירטואליות שרצות פר שרת לא תהיה גדולה, וכך נוכל לתת את אותו שרות חרום – במהירות מיטבית.
  • גם מבחינת רוחב פס החוצה מהשרתים למשרדי החברה נצטרך לדאוג ל-Policy כלשהו ש"אין חגיגות" כי במצב חרום לא רק תעבורת אינטרנט מבחוץ עוברת, עכשיו גם כל ה-DATA מהשרתים מבחוץ עוברים על אותו רוחב פס, והדבר האחרון שאתם צריכים זה לא להצליח להיות מחוברים לשרתים בחוץ כי כמה עובדים החליטו שעכשיו בדיוק הזמן לצפות בשידורים חיים לגבי המצב. (פתרון למצב כזה שהרמתי בעבר: PC עם מודם 3G שמצד אחד מקבל שידורים דרך סקריפט, ומצד שני משדר אותם ב-LAN הפנימי דרך VLC תוך וידוא שאין אפשרות להתחבר למודם 3G מבחוץ).

במצב השורר כיום, הנהלות רבות מצפות מה-IT להקים פתרונות אך לחסוך בכספים (הטענה הקבועה: IT תמיד מוציאים כספים ולא מכניסים גרוש לחברה. מוכר לכם?). הנקודות לעיל יכולות לחסוך לא מעט כספים.

בפוסט הבא נדבר על מערכות Active/Active.

טיפים להגנה על האתרים שלך

בפוסט זה אני מעוניין להתייחס לעניין הגנה על אתרים שלקוחות מארחים אצל ספקים שונים, בין אם בארץ או בחו"ל. בפוסט זה לא יתפרסמו הוראות טכניות כיצד לבצע את הדברים אלא יותר "כללי אצבע" שהאיש הטכני שלכם יוכל לבצע, כל עוד יש לו ידע טכני טוב בלינוקס.

זה לא משנה אם הדעות הפוליטיות שלך הן ימין, שמאל, או מרכז, כולנו יודעים שישראל היא מטרה להתקפות תדירות על כל פיפס שקורה במדינה ושקשור למצב בטחוני, מצב בשטחים וכו'. כל מיני "התקהלויות" שונות קובעים תאריכים כדי לתקוף אתרים שמתארחים בארץ (או בחו"ל) כל עוד יש להם קשר כלשהו לישראל, ולפעמים מספיק שיש לאתר דומיין עם סיומת co.il/org.il/net.il כדי שהאתר יהיה באיזו "רשימת מטרות" להתקפה.

רוב ה"תקיפות" אינן יותר מאשר השחתה של העמוד הראשי שמבוצעות על ידי כל מיני משועממים צעירים שמריצים סקריפטים. הנזק אינו גדול אולם לא נעים לקבל צעקות מלקוחות מדוע תקפו לו את האתר. חלק מהסקריפטים לעומת זאת, יודע לזהות באיזו מערכת CMS הוקם האתר (וורדפרס, ג'ומלה, מג'נטו, דרופל ועוד) ואותם סקריפטים יודעים איך להתחבר לבסיס הנתונים ופשוט להשמיד את כל הנתונים. ישנם סקריפטים יותר מתוחכמים שלא רק מוחקים נתונים, אלא הם יודעים לנצל כל מיני פרצות כדי להתקין את עצמם וחלקים נוספים כך ששחזור לא יעזור, והאתר ימחק שוב תוך דקות ספורות. סקריפטים אחרים יכולים לעולל דברים אחרים לשרת כמו להפוך אותו לשרת שמשתתף בהתקפות, שרת לשלוח דרכו ספאם, שרת לאירוח אתרים מזוייפים ועוד ועוד.

אתרים רבים מתארכים באחת מ-2 חבילות עקריות לאירוח אתרים: אכסון משותף (Shared Hosting) ושרת יעודי (בין אם וירטואלי או פיזי). אתחיל באכסון המשותף.

אירוח אתר באכסון משותף הוא זול, כמה עשרות שקלים בחודש ולקוחות רבים מעדיפים אותו בגלל המחיר. הבעיה העיקרית באבטחת אתר כזה הוא שללקוח אין הרבה אפשרויות להגן עליו ורוב עבודות האבטחה אמורות להיות מבוצעות ע"י הספק המארח. במקרים כאלו מה שמומלץ ללקוח לבצע הוא להתקין תוספי אבטחה באתר שלו (לכל מערכת CMS יש תוספים כאלו, רוב התוספים הם חינמיים) ומה שמאוד חשוב – לבצע עדכונים באופן קבוע על האתר. לצערי, לקוחות רבים אינם מעוניינים (או אינם מודעים) לכך – אך ללא עדכונים לתוספים באתר שלהם, האתר יכול להיהפך למקום אירוח לאתרים מזוייפים ואם אין דרך ליצור קשר עם בעל האתר ומתארח שם אתר מזוייף של מוסד כלשהו כתוצאה מחדירה לאתר ע"י פורץ כלשהו (כמו בנק אמריקאי לדוגמא), יכול להיות מצב שהספק יאלץ להוריד את האתר כולו. לכן חשוב לסגור במסגרת חוזה בניית האתר – גם תחזוקה חודשית לאתר מבחינת קוד/תוספים.

אירוח אתר (או אתרים) בשרת פיזי או וירטואלי נותן יתרונות גדולים וברורים כגון:

  • רוחב פס יותר גדול לשרת את גולשי האתר
  • אפשרות לאחסן הרבה יותר אתרים ותתי-אתרים
  • אפשרות לקבוע אלו שרותים ירוצו
  • אתם קובעים את הגדרות האבטחה
  • ועוד ועוד

השכרת שרת וירטואלי עולה יותר מאחסון משותף, ומכיוון ששרתים הם מטרה הרבה יותר מועדפת לפורצים, נעשים נסיונות רבים יותר לפרוץ לשרתים על מנת להפוך אותם לשרתים שבפועל ישלטו ע"י הפורצים כדי להריץ כל מיני דברים זדוניים כפי שתיארתי לעיל.

הנה כמה דברים שמומלץ לעשות על מנת למנוע כמה שיותר פריצות לשרתים כאלו:

  1. מומלץ להעביר את התוכן של האתר דרך ספק CDN כלשהו ודרכו בלבד. ישנם 2 ספקי CDN גדולים שאני יכול להמליץ עליהם:  Cloudflare ו-Incapsula. ל-Incapsula יש יתרון שיש להם שרת סופי (Edge) בישראל, אולם כמות הנתונים שהשרות נותן בחבילת החינם היא קטנה מאוד (50 ג'יגהבייט). ל-Cloudflare לעומת זאת, אין מגבלת תעבורת נתונים גם בחבילת החינם. אצל 2 הספקים החבילות המסחריות נותנות הגנה רצינית מאוד נגד סוגים רבים של התקפות כך שכל גלישה לאתרכם (ובמידה והתעבורה של האתר שלכם עוברת דרך אותו ספק CDN) – המערכת תבדוק מהיכן הגולש מגיע, האם זהו גולש אמיתי או סקריפט זדוני, האם זהו נסיון גלישה אמיתי או נסיון לפרוץ לכם את האתר וכו'. למי שיש אתר והאתר יוצר רווחים עבורו, אני ממליץ להתחבר לאחד מספקי ה-CDN כמה שיותר מהר.
    נקודה חשובה שרבים מתבלבלים בה – ספק CDN אינו מארח את האתר שלכם. הוא שומר חלקית עותק מקבצים מסויימים ובכך הוא מאיץ את מהירות הגשת חלק מהדפים לגולש, אך כשמגיעה בקשה לדף מסויים לדוגמא, הוא מעביר את הבקשה לשרת שלכם (למעט מקרים שהשרות מזהה שמדובר בסקריפט זדוני, במקרים כאלו הוא ינקוט צעדים שונים למנוע מהסקריפט לפרוץ).
  2. שרות Mail – שרתים וירטואליים רבים של לקוחות מריצים שרותי Mail כך שהאתר ישלח אימיילים ללקוחות וגם ישלח לבעל האתר הודעות אימייל שונות (אישורים לתגובות, אישורי רכישה מהאתר, הודעות מלקוחות וכו'). במקרים רבים שרות ה-Mail אינו מוגדר בצורה מיטבית או בצורה מאובטחת בצורה מספקת, כך שיכולים לקרות במקרים רבים בעיות של שליחה וקבלת הודעות מייל מכיוון שהשרת נחסם ע"י שרתים אחרים וההודעות שיוצאות מהשרת הוירטואלי יסומנו כ"זבל" (spam).
    אני ממליץ לבטל את שרות ה-Mail המתוקן בשרת ולהשתמש בשרות כמו של חברת Mailgun. החשבון החינמי שאותה חברה נותנת, מאפשר משלוח וקבלה של עד 10,000 אימיילים בחודש. האתר עצמו אינו מארח חשבונות אימייל, אלא משמש כ-redirect, כך שהשרות ישלח את המייל בשם האתר שלכם וכל מייל שיגיע אליכם, יופנה אוטומטית לחשבון מייל שיש לכם.
  3. התחברות דרך SSH: ישנם מאות אלפי סקריפטים שסורקים את רשת האינטרנט למצוא דרכים להיכנס לאתר שלכם, במיוחד דרך חיבור SSH (זהו החיבור שדרכו ניתן לבצע פעולות על השרת שלכם דרך מסוף [terminal]). יש לי 3 המלצות לגבי שרות זה (ההמלצות מיועדות למי שמתחזק את השרת):
    * להעביר את חיבור ה-SSH מכניסה 22 למספר פורט אחר (מעל 1024)
    * לחסום כניסת root ישירות (כך ששימוש ב-root יתאפשר ע"י sudo או su בלבד)
    * לעבור מכניסה של סיסמאות לכניסה עם מפתחות
    * לעבור להשתמש ב-Port Knocking.
  4. שימוש בפאנלים כמו WHM/cPanel או Direct Admin: פאנלים אלו הם פאנלים נוחים לעבודה למי שאינו מכיר לינוקס, אולם הבעיה המרכזית איתם שהם מוגבלים מדי לחסום הגדרות שבעל האתר עושה שיגרמו לכך שהשרת יהיה חשוף לפריצות.
    לכן, אם אתם מתעקשים לעבוד עם פאנל כלשהו, לכל הפחות מומלץ לגשת אל הפאנל מאחורי שרות VPN (כדי שהפאנל לא יהיה חשוף לנסיונות תקיפה). אם יש לכם הרבה אתרים והגדרות שונות שאתם צריכים תדיר, מומלץ במקום פאנל לקחת מישהו שמבין בלינוקס ובאבטחת מידע, כך שהשרת יהיה כמה שיותר מוגן.

אלו טיפים כלליים. ישנם דברים נוספים שאיש לינוקס רציני יצטרך לעשות כדי למקסם את אבטחת המידע (חסימת פורטים בחומת האש, העפת שרותים שאין צורך בהם וכו'). אך אלו טיפים שיכולים להגן על האתר שלכם מרוב ההתקפות ויכולים בסופו של דבר לתת לכם שקט נפשי מכל מיני התקפות וילדים שמנסים להתקיף.

בקרוב יופיע פוסט נוסף עם מידע על אתרים שיוצרים רווחים ללקוחות וכיצד להתמודד עם עומסים של גולשים רבים.

המלצות לגבי שרת ZFS ל-Enterprise

בחודש שעבר פורסם כאן פוסט לגבי בניית שרת NAS במחיר זול מאוד (2416 שקל כולל הדיסקים). הפוסט הנוכחי ידבר על קוניפיגורציה מומלצת לשרת שאמור לשרת מספר שרתים, ושאמור לתת Throughput רציני. הפוסט לא ידבר על איך להגדיר אלא מה מומלץ שתשיג.

נתחיל במעבד: ל-ZFS אין צורך במעבדים ממש חזקים, כך שעד גבול מסויים אתה יכול להשתמש במעבד Xeon נמוך מאוד או מעבד Atom שמיועד לשרתים (סידרה C25XX או C27XX). מה הגבול? הגבול קשור לדברים שאתה רוצה ממערכת ZFS. אם לדוגמא אתה צריך Deduplication או הצפנה, תצטרך בהחלט משאבי מעבד טובים כמו Xeon E3 / E5.

שמתם לב שלא הזכרתי לעיל מעבדים כמו כל סידרת ה-i5/i7? הסיבה לכך פשוטה: שרת ZFS ב-Enterprise צריך זכרון ECC, ומעבדי i3/i5/i7 (או מעבדי AMD מסידרה 8XXX/6XXX ומטה) אינם תומכים בזכרון זה. כשמדובר בשרת ביתי, חשיבות הדיוק של קריאת הנתונים מהדיסקים אינה כה קריטית ורוב הזמן לא תהיה בעיה, אבל ב-Enterprise, במיוחד שאתה מחבר שרתים לשרת ZFS, כל ביט חשוב שיעבור בדיקה ויגיע ליעדו בצורה תקינה (זה היתרון של ZFS – הוא לא בודק checksum של כל מה שהוא כותב לדיסקים, אלא גם הפוך, כשהוא קורא ושולח אותו, דבר שלא מבוצע במערכות מתחרות שמשתמשות במצבי RAID חומרה, וכך יכולים לקרות גם מצבים לא נעימים של bit-flip) ולכן זכרון ECC הוא חשוב מאוד.

אם דיברנו על זכרון: כמות הזכרון שצריך לשרת ZFS מאוד תלויה בשרותים שתריצו על שרת זה החוצה (SMB, NFS, iSCSI וכו'). שרותים כאלו צריכים זכרון. גם ZFS בעצמו צריך לא מעט זכרון, ושוב, במיוחד אם אתה רוצה להשתמש ב-Deduplication – תצטרך ערימה של מקלות זכרון (עם ECC).

בברירת מחדל, ZFS ישתמש בערך במחצית ה-RAM שיש במכונה שלך לצרכי ARC (סוג מסויים של Cache שיושב על ה-RAM) אבל המכונה תצטרך גם כונני SSD (תיכף אגיע לכך) לצרכי Cache. במקומות רבים התיעוד של ZFS הולך עם "כלל אצבע" שיש צורך ב-1 ג'יגהבייט זכרון על כל טרה דיסק שאתה מכניס (מדובר על טרהבייט "ברוטו" לפני RAIDZ) אבל אם אינך משתמש ב-deduplication, כלל זה אינו נכון. מנסיוני, אני ממליץ על הדברים הבאים:

  • 16 ג'יגהבייט זכרון על מערכת בינונית שכוללת בין 4-8 דיסקים של 1-3 טרהבייט
  • 32 ג'יגהבייט זכרון על מערכת שמורכבת מ-8-16 דיסקים של 2 טרהבייט
  • 64 ג'יגהבייט זכרון על מערכת שמורכבת מ-12-24 דיסקים של 2-4 טרהבייט

חשוב לציין: את הגדרות ה-Cache של ARC ניתן כמובן להגדיר מבחינתם מינימום/מקסימום, ולכן אלו רק המלצות ולא "כללי ברזל", אך ככל שהשרת ZFS מגיש/מקבל יותר ויותר קבצים והעומס גודל – יש צורך ב-ARC גדול יותר, כך שהמערכת תגיש קבצים בצורה מהירה יותר.

דיסקים קשיחים: את נושא הדיסקים אחלק ל-3:

  1. מערכת הפעלה – מכיוון ש-ZFS עצמו לא משנה הרבה דברים במערכת, כל דיסק קשיח קטן יכול להספיק. את קבצי ההגדרות של ZFS ניתן בקלות לגבות לתוך מערכת ה-ZFS (או החוצה), כך שגם אם הדיסק הזה הולך, אפשר להקים על דיסק חדש לינוקס מינימלי, להתקין את ה-ZFS, לבצע import של ה-pool ואולי להעתיק קובץ הגדרות יחיד, לבצע reboot (לשם בדיקה) ולחזור להשתמש. למחמירים, אפשר להכניס את מערכת ההפעלה על 2 דיסקים קטנים ב-RAID-1 (שאינו ZFS), אבל זה מיותר ברוב המקרים (הח"מ עובד בתקופה הנוכחית על סקריפט להתקנת כל המערכת הפעלה עבור ה-ZFS ישירות לתוך ה-ZFS עצמו כך שכמעט ולא יהיה צורך במחיצות נפרדות על ext3/4/xfs, והצורך היחידי יהיה מחיצות עבור UEFI ו-boot/ שאותן אפשר להכניס על כרטיס SD כי הן לא משתנות.
  2. דיסקים ל-Cache ול-Logs (נקרא ZIL – ZFS Intent Log) – כאן מומלץ על דיסקים SSD, מומלץ לפחות 2-4 דיסקים. ל-logs עצמם יש צורך ב-Partition קטן מאוד (אין צורך יותר מ-5 ג'יגהבייט), וכל שאר המקום ב-SSD יחובר יחדיו (כמו RAID-0) לשמש כ-Cache גם לכתיבה וגם לקריאה. הנתונים עליו אינם חשובים והם בין כה מתאפסים בזמן reboot, אבל עצם קיומם נותן ל-ZFS אפשרות לתת ביצועים ממש מעולים. אין צורך לקנות כונני SSD ממש גדולים (1 טרה ומעלה), אפשר להסתפק ב-2-3 כוננים של 256 ג'יגהבייט – בהתאם לעומס המתוכנן שאתם רוצים להעמיס על אותו שרת ZFS.
    לגבי סוג של SSD – אנחנו ב-2015, כיום כונני ה-SSD מחברות רציניות (כמו סמסונג, סאנדסיק, אינטל, וכו') כוללות בקר בכונן SSD שיודע מתי לכתוב את הנתונים בצורה שהכי פחות תשחק את הכונן, ומבחינת TRIM – מערכות לינוקס (ZFS על לינוקס) יודעות לתמוך ב-Trim על מנת להאריך את חיי הכונן.
  3. דיסקים קשיחים – ידוע לי כי ב-Enterprise מאוד אוהבים דיסקים מבוססי SAS ו-ZFS מאוד שמח לעבוד עם דיסקים כאלו, אולם ניתן לעבוד גם עם דיסקים מבוססי SATA, ולפני שגבות יורמו לאחר קריאת השורה לעיל – הדיסקים שיצאו בשנת 2014 לפחות הם אמינים לא פחות מדיסקים מבוססי SAS ולראיה – הרחבת האחריות שיצרני הדיסקים ביצעו לאחרונה. כך לדוגמא עם דיסקים Red Pro של Western Digital (כן, עם חיבור SATA) האחריות הורחבה מ-3 ל-5 שנים.
    אני מניח שרבים יטענו כי דיסקים SAS נותנים ביצועי כתיבה/קריאה הרבה יותר מהירים, אבל בעולם ה-ZFS הדברים שונים: הכל נכנס ויוצא דרך 2 שכבות ה-Cache (ה-ARC ו-L2ARC) שאחת מהן יושבת על ה-RAM והשניה יושבת על SSD. יש כמובן דיסקים SAS עם בקרים שכותבים/קוראים במהירות מדהימה של 12 ג'יגהביט לשניה, אבל המחירים שלהם מאוד גבוהים. אני ממליץ לקרוא את המאמר הזה לגבי SAS מול SATA בהתייחסות ל-ZFS.

מבחינת ברזל שיארח את הדיסקים, אפשר כמובן ללכת בשיטה הקלאסית של להכניס את הכל על שרת 2U או 3U בהתאם לכמות הדיסקים שאתם מכניסים, וזה עובד מצוין.
אישית ההמלצה שלי היא להפריד בין הדברים. להשתמש (לדוגמא) בשרת 1U שבו ישב הדיסק עם מערכת ההפעלה, וכונני ה-SSD (ב-1U אפשר להכניס בקלות 6 כונני SSD) כשכל הדיסקים הם 2.5". שאר הדיסקים המכניים יכולים לשבת בתוך מארז JBOD שמתחבר ב-SAS חיצוני לשרת 1U.
הסיבה להמלצה? כמה סיבות:
* במארזי JBOD אין הרבה אלקטרוניקה שיכולה להתקלקל (אין זכרונות, אין לוח אם)
* קל לשרשר JBOD נוספים אם רוצים להתרחב.
* ב-JBOD יש לוגיקה פשוטה – backplane ובקר.
* אפשר להעביר את ה-JBOD למערכות אחרות במידה ויהיה לכך צורך.

חיבורי רשת – מכיוון ש-ZFS רץ על לינוקס מערכת הפעלה, מי שמטפל בכל עניין התקשורת פנימה החוצה זו מערכת ההפעלה, לא ה-ZFS, כך שאפשר להשתמש בכל סוג חיבור שמעוניינים, החל מחיבור Ethernet של 1 ג'יגהביט ועד Infiniband בחיבור EDR ומעלה או בכלל להשתמש בסיבים אופטיים. הכל תלוי בתשתית שיש לכם ובהשקעה שאתם רוצים להשקיע.
ההמלצה שלי לכל הפחות היא להשתמש ב-4 חיבורי רשת שקיימים בכל שרת מכובד, ולהפריד בין iSCSI, SMB, NFS וכמובן ניהול. אם אתם משתמשים בפרוטוקול יחיד כלשהו (iSCSI לדוגמא) אז אפשר כמובן לצרף חיבורים וגם להגדיר את החיבורים בשיטות שונות.

אלו בעקרון ההמלצות. אין שום בעיה לקחת PC, לדחוף כמה דיסקים ולהרים מערכת ZFS, אבל התוצאות יהיו בהתאם. מערכות ZFS אינן "קסם" והן דורשות משאבים (במיוחד תהליך ה"קרצוף" שמומלץ שירוץ אחת לשבוע אם מדובר בדיסקים SATA או אחת לחודש אם מדובר בדיסקים SAS).

גילוי נאות
כותב שורות אלו מוכר שרותי יעוץ/הקמה/הגדרות למערכות יוניקס/לינוקס עם ZFS

ZFS על לינוקס וחסרונות

בפוסטים הקודמים כתבתי רבות על יתרונותיו של ZFS על לינוקס (הקהילה קוראת לזה בקיצור – ZoL), אך כמו לכל דבר, יש יתרונות וישנן חסרונות.

השימוש ב-ZoL קיים בחברות רבות בעולם בגלל היתרונות שיש ללינוקס ושדרושים בחברות (יצרן שמוכר רשיונות ללינוקס ונותן תמיכה לדוגמא), ובגלל היתרונות שיש ל-ZFS. בחברות רבות משתמשים ב-ZoL לעומסים שונים, הנה מספר דוגמאות:

  • עריכות וידאו (כאשר ישנן מספר תחנות שעליהן עורכים וידאו וכל התכנים יושבים על שרת ZoL)
  • VOD – לשידור וידאו החוצה ללקוחות
  • גיבויים ושחזורים, ארכיב
  • שרת PXE/BOOT לתחנות Diskless
  • שרת קבצים (CIFS, iSCSI, NFS)

כפי שציינתי בפוסטים קודמים, עם ZFS אין לך בעיה של התרחבות. נגמר לך המקום בשרת מבחינת כמות דיסקים שאפשר להכניס? חבר JBOD כלשהו ואם זה JBOD שאתה בונה, אני ממליץ להשתמש בפאנל של Areca מסוג 8026 או 8028, כך שאתה יכול לחבר אליו עוד 2 JBOD נוספים ואם צריך, לשרשר אליהם (אם כי במקרים כאלו אני ממליץ לפצל את חיבור ה-SAS מה-JBOD השונים בשרת עצמו למספר כרטיסים). ל-ZoL/ZFS אין שום בעיה לתמוך בעשרות אלפי כוננים ובאקסבייטים של נתונים והעבודה עצמה לאחר ההרכבה מאוד פשוטה: להגדיר RAIDZ ברמה כלשהי (אם יש לך הרבה דיסקים אז רמת RAIDZ3 מומלצת, כך שעד 3 דיסקים קשיחים יכולים להתקלקל והמכונה עדיין תמשיך לעבוד בצורה חלקה), ומיד תראה שיש לך מקום שזמין לכל השרותים שאתה מריץ על השרתים השונים ללא צורך בהגדרות LVM.

יחד עם זאת, יש מקרים ש-ZoL אינו הפתרון הכי מתאים (גילוי נאות: אצלנו מרימים ZFS גם על דברים שהם אינם לינוקס, כל עוד אנו בודקים שהציוד עצמו נתמך בצורה טובה).

אחת הדוגמאות לכך היא שרותי NFS לשרתי ESXI.

הבעיה עצמה מחולקת ל-2 חלקים, כאשר ZFS עצמו אינו אשם במצב, אלא המערכת מתחת שנותנת שרותי NFS וגם VMware קצת אשמים.

יצרני הפצות לינוקס (במיוחד רד-האט) דוחפים תמיד את ההפצה קדימה מבחינת טכנולוגיות שהלינוקס בהפצה נותן ללקוחות. כך לדוגמא בלינוקס יש NFS גירסה 3 וגם NFS גירסה 4.1 (מ-RHEL 7 ומעלה), אבל ה-NFS-3 שקיים ללינוקס לא יכול להשתוות בביצועים שלו ל-NFS-3 של סולאריס כי מדובר ב-2 מימושים שונים לחלוטין. בלינוקס פשוט החליטו לא להשקיע יותר מדי ועברו למימוש גירסה 4 ו-4.1 שנותנים ביצועים הרבה יותר טובים וגם אבטחה הרבה יותר גבוהה עם אפשרויות התחברות מקביליות (pNFS), ואפשר לקבל יותר פרטים ממסמך ה-PDF הזה.

כשמחברים שרת לינוקס לשרת ZoL אפשר להתגבר על הבעיות ביצועים עם mount options שונים כמו rsize,wsize וכו', וכאן צצה הבעיה שמגיעה ל-VMWare.

ב-VMware, כשאתה מחבר NFS דרך vSphere או vCenter או VSA לשרתי ESXI (או ישירות לשרת ESXI מסויים) אין לך יותר מדי מקום "לשחק". אתה צריך לתת לו את שם השרת, שם ה-Share, השם שיהיה ל-Datastore וזהו. אתה לא יכול להכניס פרמטרים ובנוסף לכך – התמיכה היא רק ב-NFS-3, כלומר התמיכה ב-NFS במוצרים של VMWare כבר מהרגע הראשון היא לא מי יודע מה. המימוש עצמו עובד עם כל השרותים של vCenter/VSA כמו DR, HA, DRS וכו' מול NFS, אבל גם אז הביצועים לא יהיו הכי טובים שניתן לקבל.

מהצד של VMware הבעיה תוקנה באופן רשמי בגירסת ה-vSphere החדשה (גירסה 6) ששוחררה חודש שעבר. סוף סוף יש תמיכה ב-NFS 4.1 עם אותנטיקציה כך ששרת vSphere 6 מול ZoL יעבוד בצורה טובה מאוד.

תיקון לבעיה הזו קיים בגירסה 0.6.4 של ZoL והמצב יותר טוב, אך עדיין, אם יש לך שרתי vSphere 5 ואתה רוצה לחבר אותם רק דרך NFS ל-ZFS, אולי כדאי גם לבדוק פתרון מבוסס Opensolaris (כמו Openindiana) ואז לראות מי נותן לך פתרון יותר טוב.

חסרון שני שקיים הוא חסרון שלא ממש באשמת ZoL או כל מימוש פתוח של ZFS על מערכות לינוקס או יוניקס, והוא עניין התאימות לסולאריס הרשמי.

טכנית, ב-ZFS הדבר הראשון שמגדירים הוא ה-Pool, שזו ההגדרה הראשית כל מערכת הקבצים של ZFS שמתחתה יושבים כל ה-RAIDZ, הגדרות וכו' וכו'. הבעיה? גירסת ה-Pool.

כל מימושי ה-ZFS השונים, בין אם זה תחת לינוקס, BSD, גירסאות פתוחות של סולאריס משתמשים בגירסה אחידה שנקראת 5000 ומערכות ZFS יודעות לייבא Pool מגרסאות ישנות יותר עד גירסה 28. סולאריס הרשמית נמצאת כיום בגירסה 35 אבל שום גירסת ZFS פתוחה לא יכולה לתמוך בכל משהו שהוא מעל גירסה 28, כלומר אם הרמת Pool על BSD או על גירסת סולאריס פתוחה, אין שום בעיה להביא את הדיסקים למכונת לינוקס, להריץ פקודת zfs import והוא יכניס מיידית את הדיסקים שהבאת לשימוש, הפורמט נשמר ותואם, אולם אם ה-pool נוצר בסולאריס סגור  (מגירסה 11 ומעלה), לא תוכל להשתמש ב-pool הזה בשום גירסת ZFS פתוחה. הכל "תודות" לאורקל שסגרו את הקוד. אגב, ההבדל הגדול בין גירסה מעל 28 ל-5000 זה שיש הצפנה, ובגירסה 5000 יש פתרון עקיף להצפנה בשימוש אפליקציה נוספת שעושה זאת.

ו"חסרון" אחרון שהוא יותר פסיכולוגי הוא עניין גירסת ה-ZoL. כיום יש את גירסת 0.6.3 ובשבועות הקרובים תצא גירסת 0.6.4 שתשפר מספר דברים. היכן גירסה 1.0? היא כנראה תצא בשנה הבאה, אולם אין צורך להמתין לה. גירסה 0.6.3 מוכרזת כ-Production Ready, כלומר אפשר להתחיל ולהשתמש בהן כבר עכשיו. גרסאות חדשות שיצאו בהמשך הן גרסאות תואמות, תוכל פשוט לבצע yum update, להפעיל את השרת מחדש ולהריץ פקודת zpool upgrade, וזהו. אין שינויים שתצטרך להתכונן אליהם במיוחד וגם השינויים שמבוצעים בגרסאות לא משפיעים מבחינת הגדרות, השרת יכול להמשיך לעבוד ולשרת את השרתים ותחנות אחרים.

מחשבים, לעניות דעתי, זה לא "דת". אין פה עניין של "לינוקס הכי טוב וזהו", או "סולאריס הכי טוב וזהו". יש יתרונות, יש חסרונות ואם צריך, תמיד אפשר להרים מערכת אחת או 2 שונות ולבדוק את טיב הביצועים ואז להחליט.

שימוש ב-ZFS בשרת קבצים מבוסס לינוקס

כיועץ וכמיישם פתרונות אינטגרציה לשרתי קבצים מבוססי לינוקס בחברות, אני נתקל במקרים רבים בתופעה הבאה אצל לא מעט חברות. להלן הסיטואציה, אולי זה גם קורה אצלכם:

יש בחברה שרת קבצים מאוד רציני שנותן שרותים שונים: CIFS/SMB, NFS, iSCSI ועוד. הוא מתממשק ל-Active Directory של החברה ודרכו שרתים שונים ותחנות עבודה מקבלים שיתופים שונים, הן בצורת "כוננים", כ-LUN וכו'. שרת הקבצים הזה (יכול להיות של NetApp או EMC או של IBM לדוגמא) מאוד קריטי בחברה והוא מאוד יקר, הן מבחינת תכנים שיש עליו והן מבחינת ה"ברזלים" שבו. כל מגהבייט מחושב בקפידה ואי אפשר לבוא למי שמנהל אותו ולבקש "תן לי 2 טרהבייט LUN למספר בדיקות שאני צריך לעשות". בקשה כזו בד"כ תצטרך להיות מלווה בנוהל שמצדיק את המקום, עם תאור מה הולכים לעשות ולמה צריכים את המקום, במקרים רבים יש ישיבות ולבסוף מחליטים אם לאשר או לא, ואם התשובה היא שלילית, ינתן פתרון אלטרנטיבי כלשהו.

מוכר לכם? גם לי זה מוכר.

סיטואציה נוספת שקיימת היא שיש צורך בשרת קבצים מחלקתי, נניח עבור קבוצת מפתחים, ומפתחים בד"כ "משתוללים" עם הצרכים שלהם. הם משתמשים ב-Version Control כלשהו ש"מטיס" המון קבצים מפה לשם, פתאום לכל משתמש יש כמה מאות קבצים בתיקיה והמספר הולך וגודל בקצב מהיר מאוד, לפעמים יש גם צורך בהקמת מכונות וירטואליות לטסטים שצריכים לא רק מקום אלא גם חיבור מהיר ותגובה מהירה מצד השרת (שלא לדבר על קצב IOPS…). כל הדברים הללו יכולים לשבת בשרת קבצים יקר, אך אם תשאלו כמעט כל מנהל Storage, הוא יעדיף שאת כל ה"השתוללות" הזו שתבוצע בשרת קבצים אחר ופעם ביום יהיה גיבוי אליו שלאחר מכן יועבר למערכת הגיבוי המרכזית, לדוגמא. אני לא מכיר אף מנהל מערכת Storage שממש מחפש לראות איך המערכת שלו "נחנקת" על ידי 1001 דברים שאפשר להפנות אותם לפתרונות משניים.

אז אפשר להרים שרת לינוקס שיתן את השרותים הנ"ל, אבל הבעיות מתחילות יותר מאוחר יותר (ליתר דיוק, מספר רגעים לאחר שהשרת עצמו מוכן לשימוש ועדיין לא התחילו להשתמש בו)

  • הביצועים של שרת כזה במקרים רבים הם לא בדיוק מהירים, במיוחד שמחברים אותו לשרותים תובעניים כמו vSphere. ב-vSphere אם לדוגמא תרים מכונות וירטואליות דרך NFS, וכל הדיסקים בשרת קבצים הם דיסקים מכניים (לא SSD) – אתה תכיר את העובדה ש-vSphere מחכה בכל פעם שיש כתיבה לדיסק דרך NFS, שהשרת קבצים באמת כתב כל בייט לדיסק (תקימו מכונת VM מבוססתWindows 7 או 8 ותראו זאת כבר בהתחלה, לדוגמא).
  • גיבוי של שרת כזה מצריך לעיתים פתרונות די "יצירתיים". אם אתה משתמש ב-LVM על הלינוקס, אתה יכול להשתמש בפונקציית ה-Snapshot שלו, אך פתרון זה הוא פתרון די מורכב (והוא בכלל ברמה של מתחת ל-File system). אם תשתמש בפתרונות מבוססים tar או rsync, סביר להניח שתיתקל בבעיות אחרות (במיוחד שכל המכונות הוירטואליות רצות), שלא לדבר על ביצועים נחותים יותר בזמן הגיבוי. (אפשר כמובן לגבות מכונות וירטואליות עם VEEAM לדוגמא, אבל אז מדובר בצורך ברכישת רישוי וכו').
  • אם יש לך הפסקת חשמל או ששרת הקבצים נופל בגלל סיבה כלשהי (בעיות בקר דיסק לדוגמא או כבל SAS סורר), תצטרך לטפל בשרת קבצים ולקוות שה-VMs לא נדפקו, במיוחד אם הם היו עסוקים בפעילות אינטנסיבית של כתיבת קבצים רבים ורק אחר כך לטפל בכל המערכת וירטואליזציה, והסיפור נהיה יותר מורכב כשמדובר ב-Version Control שונים.
  • ויש עוד מספר אתגרים. (חוק מרפי מאוד אוהב מצבים כאלו).

שימוש ב-ZFS לעומת זאת על שרת קבצים כזה יכול להקל על החיים של מי שינהל את השרת בכמה אספקטים:

  1. מבחינת "חזרה לאחור" (הערה: snapshots בכל מערכת אינם גיבויים), אפשר לבצע snapshots מיידים שלא לוקחים כמעט שום מקום ואותם snapshots זמינים מיידית לקריאה והעתקה מהם/שחזור מהם. כך לדוגמא אני מממש סכמת Snapshots:
    1. יצירת snapshot כל רבע שעה (בשיטת FIFO כך שהראשון מושמד בהתחלת שעה וכו')
    2. יצירת snapshot כל שעה עגולה (שוב, בשיטת FIFO) כאשר ה-24 ה-snapshots האחרונים זמינים לי.
    3. יצירת snapshot יומי לכל החודש (31 סטים סה"כ)
    4. יצירת snapshot שבועי (4 סטים סה"כ)
    5. יצירת snapshot דו שבועי (2 סטים סה"כ)
    6. יצירת snapshot חודשי (12 סטים)
  2. לכל הקבצים במערכת יש checksum שנכתב ונבדק אוטומטית ע"י ה-ZFS, כך שאני בטוח מבחינת קבצים וסקטורים מקולקלים. יש בעיה בקובץ? ה-ZFS יקח אוטומטית את הקובץ ממקום אחר (mirror).
  3. אין לי צורך בשום LVM, ואני ממש לא צריך לחשוב על Partitions למיניהם, שלא לדבר על מקום שנגמר בווליום כלשהו. ב-ZFS הכל מחובר ביחד ואפשר לתת מקום לכולם ומצד שני אפשר להגביל מקום או לשמור מקום לצרכים שונים.
  4. יש לי את כל השרותי שיתוף שאני צריך זמינים מיידית. כך לדוגמא אם אני רוצה להגדיר שיתוף NFS, באותה שורה שאני יוצר את השיתוף דרך ה-command line, אני יכול לאמר לו מה יהיה השיתוף ועם מי. גם מבחינת iSCSI אני לא צריך להסתבך יותר מדי ואני יכול להגדיר לי אחד בגודל שאני רוצה (כולל תמיכה ל-thin provisioning) בפקודה אחת פשוטה.
  5. בסופ"ש מערכת ZFS יכולה להריץ פעולת "קרצוף" (scrub) שבודקת כל כל הקבצים בכל הדיסקים ומסמנת לעצמה מה תקין ומה לא ויודעת לנתב אוטומטית ולמפות לעצמה את התוצאות קרצוף.
  6. אני יכול בעזרת מספר פעולות פשוטות לראות איך הביצועים של המערכת מבחינת שיתוף התוכן ולראות היכן הביצועים יורדים, כך שאני יכול לתכנן איך אשדרג כדי לקבל ביצועים יותר גבוהים.
  7. אני יכול להגדיל את המערכת לכמה שצריך, תיקיות יכולות להכיל מאות אלפי או מיליוני קבצים מבלי לשתות קפה ולהמתין לקבלת פלט של ls בתיקיה "מפוצצצת" בקבצים. אין שום בעיה לצרף מספר JBODs כדי לקבל מאות טרהבייטים, פטהבייטים ומעלה.
  8. החלפת דיסקים היא פעולה פשוטה מאוד, ואני יכול להגדיר מערכי RAID (שנקראים RAIDZ ב-ZFS) שבהם גם מצב ש-3 דיסקים הם תקולים – המערכת תמשיך לעבוד.
  9. חשוב: אני לא חייב שכל הדיסקים יהיו SSD או SAS. אני יכול להשתמש בדיסקים מבוססי SATA (אני ממליץ על סידרת Red Pro של WD) ואני יכול להסתפק בכמות מצומצמת (מומלץ 2) של כונני SSD (לא חייבים סדרות שמיועדים ל-Enterprise) על מנת לקבל ביצועים טובים.
  10. אין לי יותר את הבעיה של הפסקת חשמל פתאומית בזמן שהמערכת בדיוק כתבה קבצים, כי ZFS מכיל דבר שנקרא ZIL שיודע להסתדר לבד ברגע שהחשמל יחזור (תאמינו לי, מנסיון של הפסקות חשמל מהסופות האחרונות, זה עובד יופי).
  11. אין לי צורך בבקרי RAID יקרים עם זכרון CACHE או סוללת גיבוי. יספיק לי כרטיס RAID פשוט במצב טיפש (JBOD).
  12. מבחינת גיבוי שרת הקבצים, 2 פקודות פשוטות יבצעו לי גיבוי מהיר לשרת ZFS משני או שאני יכול להתקין כל Client של מערכת גיבוי מרכזית, היא תראה את השרת ZFS כשרת לינוקס רגיל, כל מה שאני צריך זה להגדיר מה אני רוצה לגבות.
  13. אם כבר דיברנו על גיבוי – קל מאוד להתאים אותו לשימוש עם Windows, כך שגם משתמש פשוט יוכל לשחזר קבצים שלו דרך Restore Previous Versions ב-Windows במקום לבקש שישחזרו לו מגיבוי שנמצא על קלטות..

ואפשר גם לגדול:

  1. יש לך כמות דיסקים גדולה בשרת ואתה רוצה שקט נפשי? חלק את הדיסקים ל-2 בקרים שונים (בגלל שזה ZFS הבקרים יכולים להיות בקרי LSI מבוססי SAS2008 פשוטים שאפשר לקנות ב-100$) ומכיוון שאתה רץ על לינוקס, לא תהיה ללינוקס להכיר גם ב-5 בקרים על שרת אחד (מנסיון..)
  2. צריך לשרת יותר שרתים/תחנות? בשמחה! אתה יכול להשתמש ב-Lustre או Gluster עם ZFS, בין אם בשיטה של Active/Active או Active/Passive.
  3. צריך יותר רוחב פס? אתה משתמש בלינוקס, ולינוקס תומך כבר בכל כרטיס שנותנת תקשורת כלשהי, בין אם זה 10G או 40G או אפילו 100G, בין אם מדובר ב-Infiniband וגם פתרון משולב כמו FCoE וגם פתרונות של מספר כרטיסי רשת שונים באותו שרת. הכל רץ ונתמך בלינוקס.
  4. ZFS הוא מאוד גמיש, אפשר להתאים אותו החל מצרכים שלא דורשים הרבה תעבורה החוצה (לדוגמא: ארכיב), או הפוך (לדוגמא: VOD). אפשר להתאים אותו לצרכים תובעניים (לשרת הרבה מכונות VM, בין אם ה-Hypervisor או Hyper-V, vSphere, Xen או KVM).

ZFS הוא שילוב מעולה בין לינוקס למערכת File System הכי טובה שיש כיום. הפצות לינוקס כמו Red Hat או CentOS (וגם SuSE) יודעות לתמוך בשרתים החל מהרמה של שרתים מבוססי מעבדי Atom (סדרות C2XXX) ועד שרתי מפלצת עם 8 מעבדים ו-4 טרהבייט זכרון. לינוקס דואג לכל עניין תמיכת החומרה מבחינת דרייברים בהכל ובצורה הרבה יותר טובה מכל מערכת הפעלה מבוססת יוניקס אחרת (על כך הפוסט הבא ירחיב). ZFS משתלב עם הלינוקס המותקן כך ש-ZFS לא צריך לדאוג לשכבות מתחת ל-File System (חומרה ודרייברים).

מה עם פתרונות שהם ZFS שאינם מבוססי לינוקס כמו הפתרון של אורקל, ופתרונות אחרים כמו FreeNAS וכו'? על כך בפוסט הבא.

גילוי נאות
כותב פוסט זה נותן שרותי הקמה/תמיכה/אינטגרציה של ZFS לארגונים.