如何使用在Linux上建構iScsi的鏡像系統

如何使用在Linux上建構iSCSI的Copy On Write鏡像系統

iSCSI系統是一種SAN(Storage Area Network)的應用，在客戶端應用起來就跟普通的硬碟一般，可開機、可以做任何內接硬碟可以做到的事情。透過iSCSI SAN遠端開機，我們可以很簡單的在伺服器端管理系統，諸如系統還原、備份等等，若您的環境有很多台相同規格或不同規格的機器，透過網路硬碟開機，可以很簡單的管理這些機器。

本文的應用，是在伺服器端使用SSD來建置提供客戶端網路開機的硬碟鏡像，也就是使用一份較大空間的SSD於上面建置供多個不同的硬體開機的系統磁碟，客戶端可透過多種方法來遠端開機，但本文不會提及何種開機方式，只有講到如何使用鏡像系統，網路開機的文件請自行尋找。 為降低SSD磁碟空間的開銷，本文使用磁碟快照的技術來建置多個不同系統的系統磁碟，使用這個方法可以令這些不同磁碟的鏡像使用相同的檔案，藉以節省SSD空間的使用量。 

如上圖所示，客戶端的作業系統被安裝在原始鏡像系統，我們再從原始鏡像系統中使用Copy On Write(COW)技術製作衍生快照，客戶端是連接上衍生快照2與衍生快照3來當作系統磁碟開機，這種技術是要覆寫檔案時，才會把更動的部分寫在衍生快照區，當存取未更動的檔案時則使用原始鏡像中的檔案，這種方式可以大大的減低伺服器端的檔案系統開銷。

當然您可以使用標準的Linux作業系統來製作這種系統，為簡化建置，本文使用Synology的系統為範本來建立這樣的應用。先開啟SSH的功能，開啟的方法為：

1. 打開控制台。
2. 點選「終端機 & SNMP」。
3. 啟動SSH功能。 

接下來可以使用Putty或任何SSH客戶端連進去，輸入任何一個已經創建的帳號登入SSH，再使用指令 

> sudo su

再輸入您登入的這個帳號的密碼，切換到 root 身份。


iSCSI設定

開啟選單 -> iSCSI Manager 點選 LUN 這個頁面，再點選新增。

請注意，這邊我們在 Thin Provisioning 不使用新的功能，它內建的功能沒辦法建立衍生鏡像，所以我們要用SSH自己操作。

這邊我們讓它順便幫我們建立iSCSI target並連結。

這邊直接下一步。



此時我們登入SSH，切換到root帳號後，檢視根目錄


# ls /
bin     dev           initrd  lib64       proc  sbin  tmpRoot  var.defaults
boot    etc           lib     lost+found  root  sys   usr      volume1
config  etc.defaults  lib32   mnt         run   tmp   var
 
 我們看到 volume1這個目錄，這個就是磁碟陣列的掛載點，再看看內部：

 # ls /volume1/
@appstore      @cloudsync  @eaDir  @iSCSI  @sharesnap  @tmp
@cloudstation  @database   homes   @S2S    tftp_root
 這些 @開頭的都是btrfs的掛載點，其中 iSCSI 這個目錄就是我們要操作的位置，以下的位置皆於此目錄中操作：

# cd /volume1/\@iSCSI/LUN/BLUN_THICK/
# ls
4d02abcf-690a-4e5a-bcfd-abe766a7652f

 /volume1/\@iSCSI/LUN/BLUN_THICK/ 就是我們的工作目錄，每當從圖形界面建立一個新的iSCSI LUN時，在這個目錄下就會新增加一個16進制長串文字的目錄，所以這個
4d02abcf-690a-4e5a-bcfd-abe766a7652f目錄就對應到前面於圖形界面中建立的LUN1，看看裡面的檔案：

# ls -l
total 134217728
-rw-r--r-- 1 root root 137438953472 Jan  6 17:37 LUN-1_00000
-rw-r--r-- 1 root root 549755813888 Jan  6 17:37 ROD
 
裡面只有兩個檔案，LUN-1_0000就是鏡像檔案，這時你可以在客戶端把這個磁碟掛載起來安裝作業系統，所有的操作都會儲存在這個檔案裡面，這邊不對這個部分多描述，我們只簡單的將他掛載起來，放一個檔案進去驗證。

這時我們要在客戶端與伺服器端斷開這個LUN以避免不小心編輯到，請注意，當這個檔案衍生出任何的鏡像以後，這個檔案就不應該被編輯，否則衍生的鏡像會壞掉。

關閉檔案總管視窗，並斷開客戶端的iSCSI連結，在伺服器端的iSCSI Manager中點選LUN頁面點選LUN1->動作 -> 編輯-> 連結 -> 將 Target - 1已連結前面的打勾去掉，這樣整個LUN1就完全從系統中斷開了。

接著我們要從LUN1鏡像出LUN2與LUN3。我們在伺服器端的iSCSI Manager的LUN頁面新建一個LUN2：

但此時先不和iSCSI target連結。

待建立完成後，我們回到終端機SSH上看新建立的LUN2於何處：

# ls /volume1/@iSCSI/LUN/BLUN_THICK
06d72394-fec9-4cf6-8820-5cd16f6aaa7a  4d02abcf-690a-4e5a-bcfd-abe766a7652f
這時我們看到多了一個06d72394-fec9-4cf6-8820-5cd16f6aaa7a的目錄，這個就是新的LUN2所在的位置，檢視目錄內容可以看到一個LUN-2_00000的檔案，這個就是新建的LUN2。

# cd  06d72394-fec9-4cf6-8820-5cd16f6aaa7a
# ls -l
total 134217728
-rw-r--r-- 1 root root 137438953472 Jan  6 20:53 LUN-2_00000
-rw-r--r-- 1 root root 549755813888 Jan  6 20:53 ROD

這時我們要用指令把LUN-1鏡像到這個LUN-2_00000檔案：

# rm LUN-2_00000
# cp --reflink=always ../4d02abcf-690a-4e5a-bcfd-abe766a7652f/LUN-1_00000 LUN-2_00000

上面這兩行指令是把原來的LUN-2_00000刪除，再從LUN-1鏡像到LUN-2來，--reflink=always就是使用Copy On Write(COW)的方式將檔案鏡像過來，在cp指令的說明中有這一段

When --reflink[=always] is specified, perform a lightweight copy, where the data blocks are copied only when modified.

接下來再用相同的方式建立LUN-3，從LUN-1鏡像到LUN-3。
建立完成後，可以用指令察看這些鏡像檔案

# btrfs subvolume list -a /volume1/
ID 257 gen 42503 top level 5 path <FS_TREE>/@syno
ID 259 gen 42480 top level 257 path @syno/@iSCSI
ID 263 gen 42196 top level 257 path @syno/homes
ID 449 gen 42190 top level 257 path @syno/@sharesnap
ID 450 gen 42190 top level 449 path <FS_TREE>/@syno/@sharesnap/homes
ID 451 gen 39813 top level 450 path <FS_TREE>/@syno/@sharesnap/homes/GMT+08-2019.01.01-04.00.29
...
ID 563 gen 42189 top level 450 path <FS_TREE>/@syno/@sharesnap/homes/GMT+08-2019.01.06-04.00.02
ID 564 gen 42455 top level 259 path <FS_TREE>/@syno/@iSCSI/LUN/BLUN_THICK/4d02abcf-690a-4e5a-bcfd-abe766a7652f
ID 574 gen 42494 top level 259 path <FS_TREE>/@syno/@iSCSI/LUN/BLUN_THICK/06d72394-fec9-4cf6-8820-5cd16f6aaa7a
ID 588 gen 42494 top level 259 path <FS_TREE>/@syno/@iSCSI/LUN/BLUN_THICK/de8f1294-ebd3-4715-88a1-931ea32fa36e

其中最後的三個項目就是我們所新建出來的鏡像。



完成後從iSCSI Manager中點選Target -> 新增

建立一個新的 iSCSI Target-2。

此處連結到現有的LUN-2，再用一樣的方法建立新的 iSCSI target-3，連結到LUN-3。

如此我們就有了3個target，如此當你從客戶端連接上Target-2或Target-3時，會發現剛剛複製進Target-1的檔案已經在Target-2的LUN2與Target-3的LUN3中。

要注意，因為這三個LUN其實是來自於同一個LUN-1，若您在同一台客戶端連接了任二個LUN，後面連接的LUN會被屏蔽。

如上圖，磁碟2是連接iSCSI target-2而取得的磁碟，連接後直接掛載上了系統，而磁碟3則是之後連接iSCSI target-3所取得的磁碟，顯示是有問題的離線磁碟，只要客戶端發現到連接的磁碟是來自於同一個鏡像，就會被屏蔽。反之若先連接iSCSI target-3取得磁碟，再連接iSCSI target-2取得第二個磁碟，第二個磁碟一樣會發生相同的狀況。

至此我們已經完成這個教學，我們可以在伺服器端用類似的方法為客戶端快速的建立系統磁碟，若客戶端需要做系統還原，只需從LUN-1中重新鏡像出系統磁碟供客戶端使用，鏡像中還能繼續生出鏡像，多種玩法大家自己去挖掘，祝你們大家好運！