Virtualização de redes de armazenamento de dados. Resumo

Transcrição

1 Virtualização de redes de armazenamento de dados Ânderson P. R. Rodrigues, Adriano Machado, Helano P. Ravanelli Curso de Pós-Graduação em Redes e Segurança de Sistemas Pontifícia Universidade Católica do Paraná Curitiba, novembro de 2010 Resumo Este trabalho visa garantir e melhorar a segurança dos dados da empresa ABC garantindo que caso haja alguma perda de dados ou sobreposição de arquivos, vírus ou exclusão indevida, alteração de informação indevida, e etc., os dados arquivados garantirão aos usuários que haverá uma cópia de segurança dos sistemas virtualizados. Estes dados virtualizados são os ativos de maior risco e perdê-los poderá signicar o m do empreendimento. 1 Introdução A mudança na cultura de TI de instituições de ensino e empresas privadas, está gerando uma complexidade grande pela necessidade do uso de novas aplicações e componentes desenvolvidos em plataformas diferentes, criando ambientes heterogêneos dentro das organizações e implicando na interoperabilidade ou mesmo de compatibilidade entre os sistemas. Um grande passo para sistemas utilizados em ambientes heterogêneos são os ambientes virtualizados, onde os acessos podem ser feitos com segurança não deixando a experiência do usuário ser afetada por conta da complexidade de transparência no uso dessas aplicações. Muitos softwares hoje buscam de certa forma a interoperabilidade com virtualização de aplicações ou sistemas operacionais. Com o crescimento e avanço do Software Livre, as empresas estão utilizando em seus novos projetos e aplicações um ambiente ao qual supra por meio de custo/benecio a virtualização de aplicações em ambientes heterogêneos. Neste artigo, temos por objetivo demonstrar como foi implantado um sistema de backup para ambientes virtualizados na empresa ABC, focando na segurança e integridade dos dados virtualizados ao qual é o ativo mais importante para a empresa e perdê-los poderá signicar o m deste empreendimento. 2 Revisão de literatura Virtualização Qualquer pessoa que atualmente use um computador sabe que existe algo denominado de sistema operacional que, de alguma forma, controla os diversos dispositivos que o compõe.

2 A denição clássica para sistema operacional, encontrada em vários livros, é a de uma camada de software inserida entre o hardware e as aplicações que executam tarefas para os usuários e cujo objetivo é tornar a utilização do computador, ao mesmo tempo, mais eciente e conveniente [1]. A utilização mais eciente busca um maior retorno no investimento feito no hardware. Maior eciência signica mais trabalho obtido pelo mesmo hardware. Isso é obtido através da distribuição de seus recursos (espaço em memória, processador, espaço em disco, etc) entre diferentes programas. Cada programa tem a ilusão de estar executando sozinho no computador quando na realidade ele está compartilhando com os demais. Uma utilização mais conveniente do computador é obtida, escondendo-se do usuário detalhes de hardware, em especial, dos periféricos de entrada e saída. Tipicamente, isso é feito através da criação de recursos de mais alto nível oferecido através de interfaces grácas. Por exemplo, os usuários usam espaço em disco através do conceito de arquivos. Arquivos não existem no hardware. Eles formam um recurso criado a partir do que o hardware oferece. Genericamente, isso é denominado de virtualização de recursos. Um conceito importante em sistemas operacionais é de processo. Um processo é uma abstração que representa um programa em execução. Cada processo é um ambiente de execução isolado dos demais processos que executa sobre um processador lógico, isto é, um processador virtual, vinculado a si no momento da criação do processo. Cabe ao núcleo do sistema operacional, através de seu escalonador, alternar os diferentes processadores lógicos (virtuais) sobre um processador físico. A ilusão de paralelismo é criada pelo chaveamento rápido entre os processos. Na realidade, os sistemas operacionais atuais possuem duas abstrações para unidade de execução: processos e threads. Entretanto, continua válida a noção de um processador virtual por unidade de execução [2]. Figura 1 Princípio básico de máquinas virtuais Em sua essência, a virtualização consiste em estender ou substituir um recurso, ou uma interface, existente por um outro, de modo a imitar um comportamento. Isso é ilustrado genericamente na gura 4.1. Por exemplo, sobre o hardware do sistema computacional A é

3 posto uma camada de software, o sistema operacional X, que fornece a ilusão de uma máquina virtual B para as aplicações do sistema operacional X. No entanto, uma dessas aplicações pode ser a implementação de uma máquina virtual C que, por sua vez, oferece um ambiente de execução para aplicações escritas para a máquina virtual C. Um exemplo prático disso, é a máquina virtual java (JVM Java Virtual Machine) que permite que aplicações Java executem um ambiente virtual a JVM implementado para o sistema operacional GNU/Linux ou para o Windows. 2.2 Backup Em informática, cópia de segurança é a cópia de dados de um dispositivo de armazenamento a outro para que possam ser restaurados em caso da perda dos dados originais, o que pode envolver apagamentos acidentais ou corrupção de dados. Meios difundidos de cópias de segurança incluem CD-ROM, DVD, disco rígido, disco rígido externo (compatíveis com USB), tas magnéticas e a cópia de segurança externa (online). Esta transporta os dados por uma rede como a Internet para outro ambiente, geralmente para equipamentos mais sosticados, de grande porte e alta segurança. Outra forma pouco difundida de cópia de segurança é feita via rede. Na própria rede local de computadores, o administrador ou o responsável pela cópia de segurança grava os dados em um formato de arquivo, processa e distribui as partes constituintes da cópia nos computadores da rede, de forma segura (arquivos são protegidos), criptografada (para não haver extração ou acesso aos dados na forma original) e oculta (na maioria das vezes o arquivo é ocultado). Cópias de segurança são geralmente confundidas com arquivos e sistemas tolerantes a falhas. Diferem de arquivos pois enquanto arquivos são cópias primárias dos dados, cópias de segurança são cópias secundárias dos dados. Diferem de sistemas tolerantes a falhas pois cópias de segurança assumem que a falha causará a perda dos dados, enquanto sistemas tolerantes a falhas assumem que a falha não causará. As cópias de segurança devem obedecer vários parâmetros, tais como: o tempo de execução, a periodicidade, a quantidade de exemplares das cópias armazenadas, o tempo que as cópias devem ser mantidas, a capacidade de armazenamento, o método de rotatividade entre os dispositivos, a compressão e criptograa dos dados. Assim, a velocidade de execução da cópia deve ser aumentada tanto quanto possível para que o grau de interferência desse procedimento nos serviços seja mínimo. A periodicidade deve ser analisada em função da quantidade de dados alterados na organização, no entanto se o volume de dados for elevado, as cópias devem ser diárias. Deve-se estabelecer um horário para realização da cópia, conforme a laboração da organização, devendo ser preferencialmente noturno. Para uma fácil localização, a cópia deve ser guardada por data e categoria, em local seguro [3] Backups Completos Este tipo consiste no backup de todos os arquivos para a mídia de backup. Se os dados sendo copiados nunca mudam, cada backup completo será igual aos outros. Esta similaridade ocorre devido o fato que um backup completo não verica se o arquivo foi alterado desde o último backup, copia tudo indiscriminadamente para a mídia de backup, tendo modicações ou não. Esta é a razão pela qual os backups completos não são feitos o tempo todo. Todos os arquivos seriam gravados na mídia de backup. Isto signica que uma grande parte da mídia de backup é usada mesmo que nada tenha sido alterado Backups Incrementais Ao contrário dos backups completos, os backups incrementais primeiro vericam se o horário de alteração de um arquivo é mais recente que o horário de seu último backup. Se não

4 for, o arquivo não foi modicado desde o último backup e pode ser ignorado desta vez. Por outro lado, se a data de modicação é mais recente que a data do último backup, o arquivo foi modicado e deve ter seu backup feito. Os backups incrementais são usados em conjunto com um backup completo freqüente (ex.: um backup completo semanal, com incrementais diários). A vantagem em usar backups incrementais é que rodam mais rápido que os backups completos. A desvantagem dos backups incrementais é que para restaurar um determinado arquivo, pode ser necessário procurar em um ou mais backups incrementais até encontrar o arquivo. Para restaurar um sistema de arquivo completo, é necessário restaurar o último backup completo e todos os backups incrementais subseqüentes Backups Diferenciais Backups diferenciais são similares aos backups incrementais pois ambos podem fazer backup somente de arquivos modicados. No entanto, os backups diferenciais são cumulativos, no caso de um backup diferencial, uma vez que um arquivo foi modicado, este continua a ser incluso em todos os backups diferenciais (obviamente, até o próximo backup completo). Isto signica que cada backup diferencial contém todos os arquivos modicados desde o último backup completo, possibilitando executar uma restauração completa somente com o último backup completo e o último backup diferencial. Assim como a estratégia utilizada nos backups incrementais, os backups diferenciais normalmente seguem a mesma tática: um único backup completo periódico seguido de backups diferenciais mais frequentes. O efeito de usar backups diferenciais desta maneira é que estes tendem a crescer um pouco ao longo do tempo (assumindo que arquivos diferentes foram modicados entre os backups completos). Isto posiciona os backups diferenciais em algum ponto entre os backups incrementais e os completos em termos de velocidade e utilização da mídia de backup, enquanto geralmente oferecem restaurações completas e de arquivos mais rápidas (devido o menor número de backups onde procurar e restaurar). Dadas estas características, os backups diferenciais merecem uma consideração cuidadosa [4]. 3 Estrutura da empresa A empresa ABC ao qual fornece serviços de rastreamento tem a seguinte estrutura de rede e servidores:

5 Figura 2 Cenário atual da rede para backup

6 Figura 3 Cenário proposto para a nova estrutura de rede 4 Scripts Praticamente tudo no Linux pode ser automatizado através de shell scripts. É possível criar desde utilitários simples, que baixam arquivos, fazem backup ou instalam programas, até aplicativos complexos em tempo recorde. Escrever programas em shell script é muito mais rápido do que escrever em qualquer outra linguagem, permitindo desenvolver aplicativos em minutos. Aprender shell script é um pré-requisito para qualquer usuário avançado ou bom administrador de redes, além de ser a porta de entrada para outras linguagens. O melhor de tudo é que você pode treinar em qualquer distribuição Linux, mesmo ao rodar o sistema a partir do CD. Em informática, o termo script é utilizado para designar uma seqüência de comando e tarefas a serem executadas. Os scripts do Orkut, por exemplo, são scripts de formatação, pois os códigos são usados para formatar mensagens, aplicar efeitos especiais. Como visto, scripts são seqüências de comandos a serem executados, por isso podem ser perigosos. Algumas páginas na Internet possuem scripts que conseguem burlar a segurança dos navegadores e instalar vírus e outras pragas em seu computador. Por esta razão,

7 hoje os navegadores bloqueiam a qualquer script que não esteja autorizado pelo usuário a ser executado. Mesmo com este bloqueio dos navegadores, o uso de um bom antivírus é indispensável para proteger seu computador. Linguagem de script (também conhecido como linguagem de scripting, ou linguagem de extensão) são linguagens de programação executadas do interior de programas e/ou de outras linguagens de programação, não se restringindo a esses ambientes. As linguagens de script servem para estender a funcionalidade de um programa e/ou controlá-lo, acessando sua API e são freqüentemente usadas como ferramentas de conguração e instalação, como por exemplo, em sistemas operacionais como Linux. Todas as linguagens de script são linguagens interpretadas, porém, nem todas as linguagens interpretadas são linguagens de script. Os programas escritos em linguagens de script são, normalmente, referidos como scripts. 5 Conclusão A virtualização é a nova onda de revolução na área de TI. Virtualização é uma técnica que permite que um sistema computacional (o hospedeiro) execute vários outros denominados de máquinas virtuais (hóspedes). Cada máquina virtual, por si só, é um ambiente de execução isolado e independente das demais. Com isso, cada máquina virtual pode ter seu próprio sistema operacional, aplicativos e serviços de rede (Internet). O sistema operacional do hóspede pode ser diferente daquele utilizado pelo hospedeiro. A virtualização não é um conceito recente, remonta da década de 60, e existem várias técnicas para implementá-la, onde se destacam as máquinas virtuais de processo e o monitor de máquina virtual. O uso típico da virtualização é na consolidação de servidores, isso é, permitir que vários servidores executem simultaneamente em um único hardware físico, mas cada um em sua própria máquina virtual. Como cada máquina virtual é um ambiente isolado, completo, os servidores podem ser de sistemas operacionais diferentes e, um eventual comprometimento de um não afeta os demais. Além disso, a consolidação de servidores reduz custos com aquisição de equipamentos, e com infra-estrutura física como espaço, energia, cabeamento, refrigeração e custos de gerenciamento e manutenção. Isso é especialmente interessante em data centers. Contudo neste artigo visamos demonstrar como utilizando virtualização também possui seus problemas ao qual um o maior deles é o backup, pois como a maioria das soluções para vitualizações completas são proprietárias, enfrentamos o desao de criar scripts para a empresa ABC usufruir dessa tecnologia sem maiores custos, usamos o Linux para armazenamento das máquinas virtuais por possuirmos um maior conhecimento neste sistema operacional e por sua segurança e maleabilidade. Neste sentido então conseguimos reduzir signicativamente os custos aos quais já haviam sido gerados por outros motivos dentro da empresa ABC, hoje o script e a solução encontra-se em estado de produção ao qual vem demonstrando um desempenho satisfatório, deixamos este artigo em aberto para melhorias futuras pois como sabemos a tecnologia vem evoluindo e com isso novas soluções poderão ser encontradas e melhoradas. 6 Bibliograa [1] Silberchatz, A.; Galvin, P; Sistemas Operacionais. (1a edição). Campus, Rio de Janeiro, [2] Oliveira, R..; Carissimi, A.; Toscani, A.; Sistemas Operacionais. Editora Sagra-Luzzato, 3a edição, 2004.

8 [3] Acessado em outubro de [4] Acessado em outubro de Anexo Scripts para backup e restauração (servidores) Backup Full #!/bin/bash #Autor: Jhoni Vieceli #Programa de criação de backup full #DATA: 04/02/2008 echo "Programa de backup full" dadosfull() { SRCDIR="/var/virtualiza" #diretórios que serão feito backup DSTDIR=/mnt/backup #diretório de destino do backup DATA=`date +%x-%k%m%s` #pega data atual TIME_BKCP=+15 #número de dias em que será deletado o arquivo de backup #criar o arquivo full-data.tar no diretório de destino ARQ=$DSTDIR/full-$DATA.tar.gz #data de inicio backup DATAIN=`date +%c` echo "Data de inicio: $DATAIN" backupfull(){ sync tar -czvf $ARQ $SRCDIR if [ $? -eq 0 ] ; then echo " " echo "Backup Full concluído com Sucesso" DATAFIN=`date +%c` echo "Data de termino: $DATAFIN" echo "Backup realizado com sucesso" >> /var/log/backup_full.log echo "Criado pelo usuário: $USER" >> /var/log/backup_full.log echo "INICIO: $DATAIN" >> /var/log/backup_full.log echo "FIM: $DATAFIN" >> /var/log/backup_full.log /var/log/backup_full.log

9 echo "Log gerado em /var/log/backup_full.log" echo "ERRO! Backup do dia $DATAIN" >> /var/log/backup_full.log procuraedestroifull(){ #apagando arquivos mais antigos (a mais de 20 dias que existe) nd $DSTDIR -name "f*" -ctime $TIME_BKCP -exec rm -f { ";" if [ $? -eq 0 ] ; then echo "Arquivo de backup mais antigo eliminado com sucesso!" echo "Erro durante a busca e destruição do backup antigo!" dadosfull backupfull procuraedestroifull exit 0 Backup diferencial #!/bin/bash #Autor: Jhoni Vieceli #Programa de criação de backup diferencial #DATA: 04/02/2008 echo "Programa de Backup Diferencial" dadosdif() { SRCDIR="/var/virtualiza" #diretórios que serão feitos backup DSTDIR=/mnt/backup #diretório de destino do backup DATA=`date +%x-%k%m%s` TIME_FIND=-720 #+xx busca arquivos criados existentes a xx minutos (arquivos que tenham mais de xx minutos) #-xx arquivos que tenham sido criados nos últimos xx minutos #12 horas = 720 minutos 8horas 480 minutos TIME_DEL=+7 # dias em que permanecera o backup diferencial armazenado #criar o arquivo dif-data.tar no diretório de destino ARQ=$DSTDIR/dif-$DATA.tar #data de inicio backup DATAIN=`date +%c` echo " Data de inicio: $DATAIN" backupdif(){

10 sync nd $SRCDIR -type f -cmin $TMP_FIND -exec tar -rvf $ARQ { ";" if [ $? -eq 0 ] ; then echo " " echo "Backup Diferencial concluído com sucesso" DATAFIN=`date +%c` echo "Data de termino: $DATAFIN" echo "Backup realizado com sucesso" >> /var/log/backup_diferencial.log echo "Criado pelo usuário: $USER" >> /var/log/backup_diferencial.log echo "INICIO: $DATAIN" >> /var/log/backup_diferencial.log echo "FIM: $DATAFIN" >> /var/log/backup_diferencial.log echo " " >> /var/log/backup_diferencial.log echo "Log gerado em /var/log/backup_diferencial.log" echo "ERRO! Backup Diferencial $DATAIN" >> /var/log/backup_diferencial.log procuraedestroidif(){ #apagando arquivos mais antigos (a 7 dias que existe (-cmin +2) nd $DSTDIR -name "dif*" -ctime $TIME_DEL -exec rm -f { ";" if [ $? -eq 0 ] ; then echo "Arquivo de backup mais antigo eliminado com sucesso!" echo "Erro durante a busca e destruição do backup antigo!" dadosdif backupdif procuraedestroidif../compactar.backup exit 0 Compactação #!/bin/bash echo "Script de compactação" DSTDIR=/mnt/backup DATAIN=`date +%c` echo "Data de inicio: $DATAIN" gzip -9 $DSTDIR/*.tar echo "Compactação concluída" DATAFIN=`date +%c` echo "Data de termino: $DATAFIN"

11 echo "Compactação concluída" echo "INICIO: $DATAIN" >> /var/log/backup_compactacao.log echo "FIM: $DATAFIN" >> /var/log/backup_compactacao.log echo "Realizado pelo usuário: $USER" >> /var/log/backup_compactacao.log echo " " >> /var/log/backup_compactacao.log echo "Log gerado em /var/log/backup_compactacao.log" exit 0 Restore e LOG s #!/bin/bash #Autor: Jhoni Vieceli #Programa de restauração de backup e visualização de registro #DATA: 05/02/2008 HD_O=/mnt/backup#hd onde estão os arquivos de backup HD_MTD=/mnt/restore #diretório onde será montado o hd de onde estão os backups DVD_MTD=/media/cdrom/ #dispositivo de mídia existente na máquina DSTBKP=/mnt/restore/dir_bkp #diretório onde o backup será restaurado (diretório deverá ser criado antes) controle=0 DATA=`date +%x-%k%m%s` (){ clear if [ $controle -eq 0 ] ; then echo "Programa de restauração de backup" echo "1 - Restaurar Backup Full" echo "2 - Restaurar Backup Diferencial" echo "3 - Ver registros de backup" echo "4 - Sair" echo "Opção: " read opcao elif [ $controle -eq 1 ] ; then echo " " echo "ATENÇÃO: FALHA na tentativa anterior tente novamente" echo " " echo "1 - Restaurar Backup Full" echo "2 - Restaurar Backup Diferencial" echo "3 - Ver registros de backup" echo "4 - Sair" echo "Opção: " read opcao echo " " echo "RESTAURAÇÃO REALIZADA COM SUCESSO!" echo " " echo "1 - Restaurar Backup Full" echo "2 - Restaurar Backup Diferencial"

12 echo "3 - Ver registros de backup" echo "4 - Sair" echo "ATENÇÃO! DEPOIS DE CONCLUÍDO O BACKUP, COPIAR OS ARQUIVOS DO DIRETÓRIO $DSTBKP PARA OUTRO DIRETÓRIO, CASO CONTRARIO A NOVA RESTAURAÇÃO APAGARA OS ARQUIVOS RESTAURADOS ANTERIORMENTE DO DIRETÓRIO $DSTBKP" echo "Log gerado em " echo "Opção: " read opcao case $opcao in 1) restorefull;; 2) restoredif;; 3) registros;; 4) echo "Saindo...";; *) echo "Opção desconhecida"; ;; esac restorefull(){ echo "Mídia (dvd ou hd)" read midia if [ $midia == dvd ] ; then #$XFSCHECK /dev/cdrom mount /dev/cdrom $DVD_MTD #montar o dvd ls -lat $DVD_MTD #listar arquivos por tamanho do dvd echo "Qual a data do arquivo que quer restaurar? (dd-mm-aaaa)" read "data" rm -rf $DSTBKP/* #apagar arquivos do diretório de backup de destino cd $DSTBKP #entra no diretório onde sera colocado o backup nd $DVD_MTD -name "full-$data-*.*" -exec tar -xzvf { ";" #procura os arquivos de backup baseado na data informada e extrai tam_dir=`du --max-depth=0 $DSTBKP cut -f 1` #extrai tamanho do diretório onde o backup foi colocado if [ $tam_dir -lt 10 ] ; then controle=1 # se o tam do diretório for igual 4 k falha senão sucesso echo "Restore de backup Full em DVD falhou" >> echo "Realizado pelo usuário: $USER" >> echo "$DATA" >> echo "Restore de backup Full em DVD realizado com sucesso!" >> echo "Realizado pelo usuário: $USER" >> echo "$DATA" >> controle=2

13 elif [ $midia == hd ] ; then #$XFSCHECK /mnt/backup mount $HD_O $HD_MTD ls -lat $HD_MTD echo "Qual a data do arquivo que quer restaurar? (dd-mm-aaaa)" read "data" rm -rf $DSTBKP/* cd $DSTBKP nd $HD_MTD -name "full-$data-*.*" -exec tar -xzvf { ";" tam_dir=`du --max-depth=0 $DSTBKP cut -f 1` if [ $tam_dir -lt 10 ] ; then echo "Restore de backup Full em HD falhou" >> echo "Realizado pelo usuário: $USER" >> echo "$DATA" >> controle=1 echo "Restore de backup Full em HD realizado com sucesso!" >> echo "Realizado pelo usuário: $USER" >> echo "$DATA" >> controle=2 echo "Tipo de mídia não encontrado, tente novamente" restorefull restoredif(){ echo "Mídia (dvd ou hd)" read midia if [ $midia == dvd ] ; then #$XFSCHECK /dev/cdrom mount /dev/cdrom $DVD_MTD ls -la $DVD_MTD echo "Qual a data do arquivo que quer restaurar? (dd-mm-aaaa)" read "data" rm -rf $DSTBKP/* cd $DSTBKP nd $DVD_MTD -name "dif-$data-*.*" -exec tar -xzvf { ";" tam_dir=`du --max-depth=0 $DSTBKP cut -f 1` if [ $tam_dir -lt 10 ] ; then echo "Restore de backup diferencial em DVD Falhou" >>

14 echo "Realizado pelo usuário: $USER" >> echo "$DATA" >> controle=1 echo "Restore de backup diferencial em DVD realizado com sucesso!" >> echo "Realizado pelo usuário: $USER" >> echo "$DATA" >> controle=2 elif [ $midia == hd ] ; then #$XFSCHECK /mnt/backup mount $HD_O $HD_MTD ls -la $HD_MTD echo "Qual a data do arquivo que quer restaurar? (dd-mm-aaaa)" read "data" rm -rf $DSTBKP/* cd $DSTBKP nd $HD_MTD -name "dif-$data-*.*" -exec tar -xzvf { ";" tam_dir=`du --max-depth=0 $DSTBKP cut -f 1` if [ $tam_dir -lt 10 ] ; then echo "Restore de backup diferencial em HD falhou" >> echo "Realizado pelo usuário: $USER" >> echo "$DATA" >> controle=1 echo "Restore de backup diferencial em HD realizado com sucesso!" >> echo "Realizado pelo usuário: $USER" >> echo "$DATA" >> controle=2 echo "Tipo de mídia não encontrado, tente novamente" restoredif registros(){ echo "Que registros quer visualizar?"

15 echo "1 - Restauração" echo "2 - Backups full realizados" echo "3 - Backups diferenciais realizados" echo "4 - Compactações realizadas" echo "5 - Voltar ao menu " echo "6 - Sair do programa de restore" echo " " echo "Atenção: usar setas direcionais ou PgUp PgDown para navegar no registro ao nalizar apertar a tecla Q" echo " " read opcao case $opcao in 1) cat less;registros;; 2) cat /var/log/backup_full.log less;registros;; 3) cat /var/log/backup_diferencial.log less;registros;; 4) cat /var/log/backup_compactacao.log less;registros;; 5) ;; 6) echo "Saindo...";; *) echo "Opção desconhecida"; registros;; esac exit 0