Linux学习笔记RHEL 7(十一)--使用DHCP动态管理主机地址和使用iSCSI服务部署网络存储

既然确定在今后的生产环境中肯定离不开DHCP了,那么也就有必要好好地熟悉一下DHCP涉及的常见术语了。

作用域:一个完整的IP地址段,DHCP协议根据作用域来管理网络的分布、分配IP地址及其他配置参数。

超级作用域:用于管理处于同一个物理网络中的多个逻辑子网段。超级作用域中包含了可以统一管理的作用域列表。

排除范围:把作用域中的某些IP地址排除,确保这些IP地址不会分配给DHCP客户端。

地址池:在定义了DHCP的作用域并应用了排除范围后,剩余的用来动态分配给DHCP客户端的IP地址范围。

租约:DHCP客户端能够使用动态分配的IP地址的时间。

预约:保证网络中的特定设备总是获取到相同的IP地址。

一、 部署dhcpd服务程序

dhcpd是Linux系统中用于提供DHCP协议的服务程序。尽管DHCP协议的功能十分强大,但是dhcpd服务程序的配置步骤却十分简单,这也在很大程度上降低了在Linux中实现动态主机管理服务的门槛。在确认Yum软件仓库配置妥当之后,安装dhcpd服务程序:

[root@linuxprobe ~]# yum install dhcp

查看dhcpd服务程序的配置文件内容。

[root@linuxprobe ~]# cat /etc/dhcp/dhcpd.conf
# DHCP Server Configuration file.
# see /usr/share/doc/dhcp*/dhcpd.conf.example
# see dhcpd.conf(5) man page
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是的,您没有看错!dhcp的服务程序的配置文件中只有3行注释语句,这意味着我们需要自行编写这个文件。

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一个标准的配置文件应该包括全局配置参数、子网网段声明、地址配置选项以及地址配置参数。其中,全局配置参数用于定义dhcpd服务程序的整体运行参数:dhcpd服务程序配置文件中使用的常见参数以及作用

参数 作用
ddns-update-style 类型 定义DNS服务动态更新的类型,类型包括:
none(不支持动态更新)、interim(互动更新模式)与ad-hoc(特殊更新模式)
allow/ignore client-updates 允许/忽略客户端更新DNS记录
default-lease-time 21600 默认超时时间
max-lease-time 43200 最大超时时间
option domain-name-servers 8.8.8.8 定义DNS服务器地址
option domain-name "domain.org" 定义DNS域名
range 定义用于分配的IP地址池
option subnet-mask 定义客户端的子网掩码
option routers 定义客户端的网关地址
broadcase-address 广播地址 定义客户端的广播地址
ntp-server IP地址 定义客户端的网络时间服务器(NTP)
nis-servers IP地址 定义客户端的NIS域服务器的地址
hardware 硬件类型 MAC地址 指定网卡接口的类型与MAC地址
server-name 主机名 向DHCP客户端通知DHCP服务器的主机名
fixed-address IP地址 将某个固定的IP地址分配给指定主机
time-offset 偏移差 指定客户端与格林尼治时间的偏移差
二、自动管理IP地址

DHCP服务器会自动把IP地址、子网掩码、网关、DNS地址等网络信息分配给有需要的客户端,而且当客户端的租约时间到期后还可以自动回收所分配的IP地址,以便交给新加入的客户端。为了让实验更有挑战性,大家来模拟一个真实生产环境的需求:“机房运营部门:明天会有100名学员自带笔记本电脑来我司培训学习,请保证他们能够使用机房的本地DHCP服务器自动获取IP地址并正常上网”。

机房所用的网络地址及参数信息如表所示。

参数名称
默认租约时间 21600秒
最大租约时间 43200秒
IP地址范围 192.168.21.50~192.168.21.150
子网掩码 255.255.255.0
网关地址 192.168.21.2
DNS服务器地址 192.168.21.2
搜索域 linuxprobe.com

                                DHCP服务器以及客户端的配置信息

主机类型 操作系统 IP地址
DHCP服务器 RHEL 7 192.168.10.1
DHCP客户机 RHEL 7 DHCP自动获取地址

前文讲到,作用域一般是个完整的IP地址段,而地址池中的IP地址才是真正供客户端使用的,因此地址池应该小于或等于作用域的IP地址范围。另外,由于VMware Workstation虚拟机软件自带DHCP服务,为了避免与自己配置的dhcpd服务程序产生冲突,应该先按照图14-3和图14-4所示将虚拟机软件自带的DHCP功能关闭

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可随意开启几台客户端,准备进行验证。但是一定要注意,DHCP客户端与服务器需要处于同一种网络模式—仅主机模式(Hostonly),否则就会产生物理隔离,从而无法获取IP地址。在确认DHCP服务器的IP地址等网络信息配置妥当后就可以配置dhcpd服务程序了。请注意,在配置dhcpd服务程序时,配置文件中的每行参数后面都需要以分号(;)结尾,这是规定。另外,dhcpd服务程序配置文件内的参数都十分重要。

[root@linuxprobe ~]# vim /etc/dhcp/dhcpd.conf
ddns-update-style none;
ignore client-updates;
subnet 192.168.21.0 netmask 255.255.255.0 {
range 192.168.21.50 192.168.21.150;
option subnet-mask 255.255.255.0;
option routers 192.168.21.2;
option domain-name "linuxprobe.com";
option domain-name-servers 192.168.21.2;
default-lease-time 21600;
max-lease-time 43200;
}

dhcpd服务程序配置文件中使用的参数以及作用

参数 作用
ddns-update-style none; 设置DNS服务不自动进行动态更新
ignore client-updates; 忽略客户端更新DNS记录
subnet 192.168.21.0 netmask 255.255.255.0 { 作用域为192.168.10.0/24网段
range 192.168.21.50 192.168.21.150; IP地址池为192.168.10.50-150(约100个IP地址)
option subnet-mask 255.255.255.0; 定义客户端默认的子网掩码
option routers 192.168.21.2; 定义客户端的网关地址
option domain-name "linuxprobe.com"; 定义默认的搜索域
option domain-name-servers 192.168.21.2; 定义客户端的DNS地址
default-lease-time 21600; 定义默认租约时间(单位:秒)
max-lease-time 43200; 定义最大预约时间(单位:秒)
} 结束符

在红帽认证考试以及生产环境中,都需要把配置过的dhcpd服务加入到开机启动项中,以确保当服务器下次开机后dhcpd服务依然能自动启动,并顺利地为客户端分配IP地址等信息。所以真心建议大家能养成“配置好服务程序,顺手加入开机启动项”的好习惯:

[root@linuxprobe ~]# systemctl start dhcpd
[root@linuxprobe ~]# systemctl enable dhcpd
 ln -s '/usr/lib/systemd/system/dhcpd.service' '/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/dhcpd.service'
把dhcpd服务程序配置妥当之后就可以开启客户端来检验IP分配效果了。重启客户端的网卡服务后即可看到自动分配到的IP地址

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三、分配固定IP地址

在DHCP协议中有个术语是“预约”,它用来确保局域网中特定的设备总是获取到固定的IP地址。换句话说,就是dhcpd服务程序会把某个IP地址私藏下来,只将其用于相匹配的特定设备。要想把某个IP地址与某台主机进行绑定,就需要用到这台主机的MAC地址。MAC地址是网卡上面的一串独立的标识符,具备唯一性,因此不会存在冲突的情况,如图所示。

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在Linux系统或Windows系统中,都可以通过查看网卡的状态来获知主机的MAC地址。在dhcpd服务程序的配置文件中,按照如下格式将IP地址与MAC地址进行绑定。


host 主机名称 {        
  hardware ethernet 该主机的MAC地址;  
  fixed-address 欲指定的IP地址;    
}    
如果不方便查看主机的MAC地址,该怎么办呢?比如,要给老板使用的主机绑定IP地址,总不能随便就去查看老板的主机信息吧。针对这种情况,告诉大家一个很好的办法。我们首先启动dhcpd服务程序,为老板的主机分配一个IP地址,这样就会在DHCP服务器本地的日志文件中保存这次的IP地址分配记录。然后查看日志文件,就可以获悉主机的MAC地址了(即下面加粗的内容)。
[root@linuxprobe ~]# tail -f /var/log/messages 
Mar 30 05:33:17 localhost dhcpd: Copyright 2004-2013 Internet Systems Consortium.
Mar 30 05:33:17 localhost dhcpd: All rights reserved.
Mar 30 05:33:17 localhost dhcpd: For info, please visit https://www.isc.org/software/dhcp/
Mar 30 05:33:17 localhost dhcpd: Not searching LDAP since ldap-server, ldap-port and ldap-base-dn were not specified in the config file
Mar 30 05:33:17 localhost dhcpd: Wrote 0 leases to leases file.
Mar 30 05:33:17 localhost dhcpd: Listening on LPF/eno16777728/00:0c:29:c4:a4:09/192.168.10.0/24
Mar 30 05:33:17 localhost dhcpd: Sending on LPF/eno16777728/00:0c:29:c4:a4:09/192.168.10.0/24
Mar 30 05:33:17 localhost dhcpd: Sending on Socket/fallback/fallback-net
Mar 30 05:33:26 localhost dhcpd: DHCPDISCOVER from 00:0c:29:27:c6:12 via eno16777728
Mar 30 05:33:27 localhost dhcpd: DHCPOFFER on 192.168.10.50 to 00:0c:29:27:c6:12 (WIN-APSS1EANKLR) via eno16777728
Mar 30 05:33:29 localhost dhcpd: DHCPDISCOVER from 00:0c:29:27:c6:12 (WIN-APSS1EANKLR) via eno16777728
Mar 30 05:33:29 localhost dhcpd: DHCPOFFER on 192.168.10.50 to 00:0c:29:27:c6:12 (WIN-APSS1EANKLR) via eno16777728
Mar 30 05:33:29 localhost dhcpd: DHCPREQUEST for 192.168.10.50 (192.168.10.10) from 00:0c:29:27:c6:12 (WIN-APSS1EANKLR) via eno16777728
Mar 30 05:33:29 localhost dhcpd: DHCPACK on 192.168.10.50 to 00:0c:29:27:c6:12 (WIN-APSS1EANKLR) via eno16777728

在Windows系统中看到的MAC地址,其格式类似于00-0c-29-27-c6-12,间隔符为减号(-)。但是在Linux系统中,MAC地址的间隔符则变成了冒号(:)。

cmd-ipconfig/all

[root@linuxprobe ~]# vim /etc/dhcp/dhcpd.conf 
ddns-update-style none;
ignore client-updates;
subnet 192.168.21.0 netmask 255.255.255.0 {
range 192.168.21.50 192.168.21.150;
option subnet-mask 255.255.255.0;
option routers 192.168.21.2;
option domain-name "linuxprobe.com";
option domain-name-servers 192.168.21.2;
default-lease-time 21600;
max-lease-time 43200;
host linuxprobe {
hardware ethernet 00:0c:29:78:54:98;
fixed-address 192.168.21.130;
}
}

确认参数填写正确后就可以保存退出配置文件,然后就可以重启dhcpd服务程序了。

[root@linuxprobe ~]# systemctl restart dhcpd

需要说明的是,如果您刚刚为这台主机分配了IP地址,则它的IP地址租约时间还没有到期,因此不会立即换成新绑定的IP地址。要想立即查看绑定效果,则需要重启一下客户端的网络服务,如图所示。

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本章节的复习作业

1.简述DHCP协议的主要用途。

答:为局域网内部的设备或网络供应商自动分配IP地址等参数。

2.DHCP协议能够为客户端分配什么网卡资源?

答:可为客户端分配IP地址、子网掩码、网关地址以及DNS地址等信息。

3.真正供用户使用的IP地址范围是作用域还是地址池?

答:地址池,因为作用域内还会包含要排除掉的IP地址。

4.简述DHCP协议中“租约”的作用。

答:租约分为默认租约时间和最大租约时间,用于在租约时间到期后自动回收主机的IP地址,以免造成IP地址的浪费。

5.把IP地址与主机的什么信息绑定,就可以保证该主机一直获取到固定的IP地址?

答:主机网卡的MAC地址。

一、 iSCSI技术介绍

IDE是一种成熟稳定、价格便宜的并行传输接口。

SATA是一种传输速度更快、数据校验更完整的串行传输接口。

SCSI是一种用于计算机和硬盘、光驱等设备之间系统级接口的通用标准,具有系统资源占用率低、转速高、传输速度快等优点。

二、创建RAID磁盘阵列

既然要使用iSCSI存储技术为远程用户提供共享存储资源,首先要保障用于存放资源的服务器的稳定性与可用性,否则一旦在使用过程中出现故障,则维护的难度相较于本地硬盘设备要更加复杂、困难。因此推荐各位读者按照本书第7章讲解的知识来部署RAID磁盘阵列组,确保数据的安全性。下面以配置RAID 5磁盘阵列组为例进行讲解。首先在虚拟机中添加4块新硬盘,用于创建RAID 5磁盘阵列和备份盘,如图所示:

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启动虚拟机系统,使用mdadm命令创建RAID磁盘阵列。其中,-Cv参数为创建阵列并显示过程,/dev/md0为生成的阵列组名称,-n 3参数为创建RAID 5磁盘阵列所需的硬盘个数,-l 5参数为RAID磁盘阵列的级别,-x 1参数为磁盘阵列的备份盘个数。在命令后面要逐一写上使用的硬盘名称。另外,还可以使用之前讲解的通配符来指定硬盘设备的名称,有兴趣可以试一下。

[root@linuxprobe ~]# mdadm -Cv /dev/md0 -n 3 -l 5 -x 1 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: size set to 20954624K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.

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在上述命令成功执行之后,得到一块名称为/dev/md0的新设备,这是一块RAID 5级别的磁盘阵列,并且还有一块备份盘为硬盘数据保驾护航。大家可使用mdadm -D命令来查看设备的详细信息。另外,由于在使用远程设备时极有可能出现设备识别顺序发生变化的情况,因此,如果直接在fstab挂载配置文件中写入/dev/sdb、/dev/sdc等设备名称的话,就有可能在下一次挂载了错误的存储设备。而UUID值是设备的唯一标识符,可以用于精确地区分本地或远程设备。于是我们可以把这个值记录下来,一会儿准备填写到挂载配置文件中。

[root@linuxprobe ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
        Version : 1.2
  Creation Time : Thu Sep 24 21:59:57 2017
     Raid Level : raid5
     Array Size : 41909248 (39.97 GiB 42.92 GB)
  Used Dev Size : 20954624 (19.98 GiB 21.46 GB)
   Raid Devices : 3
  Total Devices : 4
    Persistence : Superblock is persistent
    Update Time : Thu Sep 24 22:02:23 2017
          State : clean 
 Active Devices : 3
Working Devices : 4
 Failed Devices : 0
  Spare Devices : 1
         Layout : left-symmetric
     Chunk Size : 512K
           Name : linuxprobe.com:0  (local to host linuxprobe.com)
           UUID : 3370f643:c10efd6a:44e91f2a:20c71f3e
         Events : 26
    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       16        0      active sync   /dev/sdb
       1       8       32        1      active sync   /dev/sdc
       4       8       48        2      active sync   /dev/sdd
       3       8       64        -      spare   /dev/sde

三、 配置iSCSI服务端

iSCSI技术在工作形式上分为服务端(target)与客户端(initiator)。iSCSI服务端即用于存放硬盘存储资源的服务器,它作为前面创建的RAID磁盘阵列的存储端,能够为用户提供可用的存储资源。iSCSI客户端则是用户使用的软件,用于访问远程服务端的存储资源。

第1步:配置好Yum软件仓库后安装iSCSI服务端程序以及配置命令工具。通过在yum命令的后面添加-y参数,在安装过程中就不需要再进行手动确认了:

[root@linuxprobe ~]# yum -y install targetd targetcli

安装完成后启动iSCSI的服务端程序targetd,然后把这个服务程序加入到开机启动项中,以便下次在服务器重启后依然能够为用户提供iSCSI共享存储资源服务:

[root@linuxprobe ~]# systemctl start targetd
[root@linuxprobe ~]# systemctl enable targetd
 ln -s '/usr/lib/systemd/system/targetd.service' '/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/targetd.service'

第2步:配置iSCSI服务端共享资源。targetcli是用于管理iSCSI服务端存储资源的专用配置命令,它能够提供类似于fdisk命令的交互式配置功能,将iSCSI共享资源的配置内容抽象成“目录”的形式,我们只需将各类配置信息填入到相应的“目录”中即可。这里的难点主要在于认识每个“参数目录”的作用。当把配置参数正确地填写到“目录”中后,iSCSI服务端也可以提供共享资源服务了。

在执行targetcli命令后就能看到交互式的配置界面了。在该界面中可以使用很多Linux命令,比如利用ls查看目录参数的结构,使用cd切换到不同的目录中。/backstores/block是iSCSI服务端配置共享设备的位置。我们需要把刚刚创建的RAID 5磁盘阵列md0文件加入到配置共享设备的“资源池”中,并将该文件重新命名为disk0,这样用户就不会知道是由服务器中的哪块硬盘来提供共享存储资源,而只会看到一个名为disk0的存储设备。

[root@linuxprobe ~]# targetcli
Warning: Could not load preferences file /root/.targetcli/prefs.bin.
targetcli shell version 2.1.fb34
Copyright 2011-2013 by Datera, Inc and others.
For help on commands, type 'help'.
/> ls
o- / ..................................................................... [...]
o- backstores .......................................................... [...]
| o- block .............................................. [Storage Objects: 0]
| o- fileio ............................................. [Storage Objects: 0]
| o- pscsi .............................................. [Storage Objects: 0]
| o- ramdisk ............................................ [Storage Objects: 0]
o- iscsi ........................................................ [Targets: 0]
o- loopback ..................................................... [Targets: 0
/> cd /backstores/block
/backstores/block> create disk0 /dev/md0
Created block storage object disk0 using /dev/md0.
/backstores/block> cd /
/> ls
o- / ..................................................................... [...]
  o- backstores .......................................................... [...]
  | o- block .............................................. [Storage Objects: 1]
  | | o- disk0 ..................... [/dev/md0 (40.0GiB) write-thru deactivated]
  | o- fileio ............................................. [Storage Objects: 0]
  | o- pscsi .............................................. [Storage Objects: 0]
  | o- ramdisk ............................................ [Storage Objects: 0]
  o- iscsi ........................................................ [Targets: 0]
  o- loopback ..................................................... [Targets: 0]

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第3步创建iSCSI target名称及配置共享资源。iSCSI target名称是由系统自动生成的,这是一串用于描述共享资源的唯一字符串。稍后用户在扫描iSCSI服务端时即可看到这个字符串,因此我们不需要记住它。系统在生成这个target名称后,还会在/iscsi参数目录中创建一个与其字符串同名的新“目录”用来存放共享资源。我们需要把前面加入到iSCSI共享资源池中的硬盘设备添加到这个新目录中,这样用户在登录iSCSI服务端后,即可默认使用这硬盘设备提供的共享存储资源了。

/> cd iscsi
/iscsi> 
/iscsi> create
Created target iqn.2003-01.org.linux-iscsi.localhost.x8664:sn.7d14187e4ae0.
Created TPG 1.
/iscsi> cd iqn.2003-01.org.linux-iscsi.localhost.x8664:sn.7d14187e4ae0/
/iscsi/iqn.20....d497c356ad80> ls
o- iqn.2003-01.org.linux-iscsi.linuxprobe.x8664:sn.d497c356ad80 ...... [TPGs: 1]
  o- tpg1 ............................................... [no-gen-acls, no-auth]
    o- acls .......................................................... [ACLs: 0]
    o- luns .......................................................... [LUNs: 0]
    o- portals .................................................... [Portals: 0]
/iscsi/iqn.20....d497c356ad80> cd tpg1/luns
/iscsi/iqn.20...d80/tpg1/luns> create /backstores/block/disk0 
Created LUN 0.
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