دانلود کتاب آموزشی High Availability and Storage Clusters LPIC-306 جلد اول

دوره آموزشی High Availability and Storage Clusters LPIC-306 شامل مفاهیم و مهارت‌هایی برای مدیریت خوشه‌های ذخیره‌سازی و راه‌اندازی سیستم‌های با دسترس بالا (High Availability) در محیط‌های لینوکس است. این دوره برای کسانی که در حوزه مدیریت سرورها و زیرساخت‌های لینوکسی فعالیت می‌کنند، طراحی شده است. سر فصل‌های این دوره به شرح زیر است:

بخش 1. مفاهیم پایه در High Availability (HA)

فصل 1. تعریف High Availability و اهمیت آن در زیرساخت‌های حیاتی

• بررسی نیاز به HA در سرویس‌های بانکی، مخابرات، سلامت، تولید

• تمایز بین High Availability، Fault Tolerance و Disaster Recovery

فصل 2. اهداف پیاده‌سازی HA در محیط‌های لینوکسی

• افزایش زمان در دسترس بودن سرویس‌ها (Uptime)

• کاهش زمان قطعی سیستم (Downtime)

• حفظ انسجام داده‌ها در برابر خطاهای سیستم

فصل 3. شاخص‌های کلیدی در ارزیابی High Availability

• معرفی SLA و تعهدات سطح سرویس

• مفاهیم RTO (Recovery Time Objective) و RPO (Recovery Point Objective)

• محاسبه درصد دسترس‌پذیری (مانند 99.99%)

فصل 4. اجزای اصلی زیرساخت HA در سیستم‌عامل لینوکس

• سرورهای نود (Node)

• کانکشن‌های شبکه‌ای با افزونگی

• تجهیزات ذخیره‌سازی اشتراکی یا تکرار شونده

• سرویس‌های مدیریت منابع و کلاسترینگ

فصل 5. معرفی سناریوهای مختلف پیاده‌سازی HA

• مدل Active/Passive

• مدل Active/Active

• استفاده از Virtual IP و Failover

• کلاسترینگ مبتنی بر سرویس یا منابع مشترک

فصل 6. پیش‌نیازهای زیرساختی برای اجرای HA

• سخت‌افزار مناسب و شبکه پشتیبان دوگانه

• تنظیمات ذخیره‌سازی پایدار و هماهنگ‌شده

• مدیریت دقیق زمان بین نودها (زمان‌بندی دقیق و هماهنگی)

فصل 7. تهدیدهای رایج برای دسترس‌پذیری سیستم

• خرابی سخت‌افزار (Disk، RAM، NIC)

• قطعی شبکه

• خطاهای انسانی یا پیکربندی نادرست

• ناهماهنگی داده در محیط‌های بدون Quorum

فصل 8. مفاهیم Quorum، Split-brain و STONITH

• مفهوم رأی‌گیری و تصمیم‌گیری در کلاستر

• تشریح خطر Split-brain و راهکارهای پیشگیری

• نقش STONITH در قطع دسترسی نودهای ناسازگار برای حفظ انسجام

فصل 9. بررسی نرم‌افزارها و تکنولوژی‌های پایه برای HA در لینوکس

• مروری بر ابزارهایی مانند Corosync، Pacemaker، DRBD، Keepalived

• نقش این ابزارها در ساختار یک کلاستر HA استاندارد

فصل 10. بررسی محدودیت‌ها و چالش‌های High Availability

• هزینه‌های پیاده‌سازی و نگهداری

• پیچیدگی تنظیمات و مدیریت

• نیاز به تست منظم و مانیتورینگ مداوم

بخش 2. مفاهیم پایه Storage و Clustering

فصل 1. مروری بر انواع مدل‌های ذخیره‌سازی

• تعریف و مقایسه DAS، NAS و SAN

• مزایا و محدودیت‌های هر مدل در سناریوهای HA

• کاربردهای عملی در محیط‌های سازمانی و دیتاسنتری

فصل 2. ساختار منطقی و فیزیکی زیرساخت ذخیره‌سازی

• مفاهیم Disk، Volume، Partition و Logical Volume

• استفاده از لایه‌های انتزاعی برای افزایش انعطاف‌پذیری

• تحلیل مسیر داده از اپلیکیشن تا دیسک

فصل 3. مفهوم و کاربرد iSCSI در سیستم‌های لینوکسی

• معماری و نقش Target و Initiator

• مقایسه iSCSI با Fibre Channel و NFS

• سناریوهای استفاده از iSCSI در کلاسترهای HA و DRBD

فصل 4. مفاهیم Zoning و LUN Masking در SAN

• تعریف و هدف از Zoning در سویچ‌های Fibre Channel

• نقش LUN Masking در محدود کردن دسترسی به Storage

• اهمیت این مفاهیم در جلوگیری از Corruption و مدیریت امنیت

فصل 5. نقش Multipath I/O در دسترسی پایدار به ذخیره‌ساز

• تعریف Multipathing و مزایای آن

• نحوه توزیع بار و فراهم‌کردن مسیر جایگزین

• کاربرد آن در محیط‌های SAN و کلاسترهای مبتنی بر اشتراک دیسک

فصل 6. درک ساختار کلی Clustering در لینوکس

• تفاوت Clustering با Replication و Load Balancing

• انواع کلاستر: Storage Cluster، Compute Cluster، HA Cluster

• معرفی نود (Node)، رابط ارتباطی، Shared Storage و Quorum

فصل 7. اجزای اصلی تشکیل‌دهنده یک کلاستر

• نودهای فعال (Active Nodes) و غیرفعال (Passive/Fallback Nodes)

• مدیریت منابع مشترک مانند فایل‌سیستم، IP، سرویس‌ها

• مفهوم Fencing و محافظت از یکپارچگی داده

فصل 8. ارتباط بین Storage و HA Clustering

• اهمیت وجود یک زیرساخت ذخیره‌سازی قابل‌اطمینان برای HA

• بررسی ساختارهای مختلف اشتراک‌گذاری داده در کلاسترها

• تأثیر طراحی نامناسب ذخیره‌سازی بر Availability کل سیستم

فصل 9. انتخاب راهکار مناسب برای نیازهای ذخیره‌سازی و HA

• معیارهای انتخاب بین DRBD، NFS، iSCSI، SAN

• بررسی قابلیت توسعه، هزینه، عملکرد و پیچیدگی هر گزینه

• مقایسه نرم‌افزارهای مدیریت کلاستر با تمرکز بر storage-aware بودن آن‌ها

فصل 10. آماده‌سازی زیرساخت برای پیاده‌سازی کلاستر

• نیازمندی‌های شبکه، سخت‌افزار، و ذخیره‌سازی اشتراکی

• طراحی توپولوژی شبکه مناسب برای ارتباطات بین‌نودی

• توجه به Latency، Bandwidth و Redundancy در طراحی زیرساخت

بخش 3. پیکربندی و مدیریت DRBD (Distributed Replicated Block Device)

فصل 1. مفاهیم پایه DRBD

• معرفی DRBD و جایگاه آن در معماری کلاسترها

• نحوه عملکرد mirroring بلاک‌دیوایس‌ها بین نودها

• مقایسه DRBD با سایر تکنولوژی‌های replication مانند iSCSI و NFS

فصل 2. سناریوهای استفاده از DRBD در HA

• سناریو Active-Passive برای افزایش در دسترس‌بودن

• استفاده از DRBD برای تهیه بک‌آپ بلادرنگ

• کاربرد DRBD در محیط‌هایی با منابع سخت‌افزاری محدود یا بدون SAN

فصل 3. حالت‌های عملکرد DRBD

• بررسی حالت Primary/Secondary

• حالت Primary/Primary در فایل‌سیستم‌های کلاستری

• درک تفاوت بین سه پروتکل A، B و C در انتقال داده‌ها

• بررسی تأثیر latency و پهنای باند بر عملکرد DRBD

فصل 4. طراحی معماری مناسب برای پیاده‌سازی DRBD

• انتخاب دیوایس‌های مناسب برای replication

• طراحی ساختار شبکه با تأخیر پایین و redundancy

• تصمیم‌گیری در مورد استفاده از single primary یا dual primary

فصل 5. تنظیمات اولیه DRBD در نودها

• ساختار فایل‌های پیکربندی DRBD

• تعریف منابع و تنظیم مسیرهای replication

• بررسی وابستگی DRBD به kernel module و پشتیبانی در توزیع‌ها

فصل 6. مانیتورینگ و بررسی وضعیت DRBD

• پایش وضعیت sync و خطاهای احتمالی

• بررسی حجم انتقال داده‌ها، وضعیت role و health نودها

• ابزارهای گرافیکی و متنی برای بررسی وضعیت DRBD در HA

فصل 7. استراتژی‌های sync و recovery در DRBD

• مدیریت sync در زمان boot، failover یا بازگشت نود

• استفاده از مکانیزم‌های auto-recovery و automatic promotion

• طراحی سناریوی بازگشت به حالت پایدار پس از قطع ارتباط

فصل 8. ترکیب DRBD با ابزارهای HA

• اتصال DRBD به Pacemaker به عنوان Resource قابل مدیریت

• استفاده از fencing و STONITH در محیط DRBD

• اطمینان از consistency داده‌ها در شرایط بحرانی

فصل 9. ملاحظات فایل‌سیستم برای DRBD

• انتخاب فایل‌سیستم‌های مناسب مانند ext4، xfs، gfs2

• مدیریت فایل‌سیستم در حالت dual-primary

• استفاده از فایل‌سیستم‌های journaled برای کاهش corruption

فصل 10. عیب‌یابی و سناریوهای بازیابی

• تشخیص split-brain و روش‌های رفع آن

• بررسی اشکالات مربوط به sync و اتصال شبکه‌ای

• طراحی رویه‌هایی برای تست و بازیابی داده در محیط‌های عملیاتی

بخش 4. مدیریت کلاستر با Corosync و Pacemaker

فصل 1. مفاهیم پایه کلاسترینگ با Corosync و Pacemaker

• معماری کلی سیستم‌های HA مبتنی بر Corosync

• نقش Pacemaker به عنوان Cluster Resource Manager

• ارتباط بین نودها، پیام‌رسانی و کشف نودها

فصل 2. اجزای اصلی کلاستر

• تعریف نودها و حالت‌های آن‌ها در کلاستر (Online, Offline, Standby, Unclean)

• مفهوم Resource و انواع منابع قابل مدیریت (سرویس، IP، فایل‌سیستم)

• گروه‌بندی منابع و اولویت‌بندی اجرا

• نقش Cluster Constraints در مدیریت وابستگی منابع

فصل 3. تنظیمات Quorum در کلاستر

• تعریف Quorum و نقش آن در حفظ انسجام کلاستر

• روش‌های مختلف محاسبه Quorum در کلاسترهای زوج و فرد

• سناریوهای Split-Brain و راهکارهای مقابله با آن

فصل 4. مفاهیم STONITH و Fence

• ضرورت استفاده از STONITH برای جلوگیری از دسترسی همزمان

• معرفی انواع روش‌های Fence (IPMI، SSH، Power Switch)

• تأثیر STONITH بر ایمنی کلاستر در برابر خرابی نود

فصل 5. مدیریت منابع در کلاستر

• تعریف، ثبت و ویرایش منابع

• سیاست‌های راه‌اندازی مجدد منابع در صورت بروز خطا

• رفتار منابع در زمان انتقال از یک نود به نود دیگر

• مدیریت وضعیت منابع و وابستگی‌های بین آن‌ها

فصل 6. مدیریت Policyهای Failover

• تعیین ترتیب اولویت اجرای منابع در نودها

• سیاست‌های مکان‌یابی منابع (Location Constraints)

• زمان‌بندی و شمارش دفعات تلاش برای راه‌اندازی مجدد منابع

فصل 7. مانیتورینگ وضعیت کلاستر

• نمایش وضعیت نودها، منابع و اجزای کلاستر

• بررسی تغییرات و رویدادهای رخ‌داده در کلاستر

• مدیریت لاگ‌ها و اطلاعات دیباگ برای بررسی دقیق عملکرد

فصل 8. روش‌های عیب‌یابی کلاستر

• شناسایی دلایل تغییر وضعیت منابع

• بررسی اتفاقات مرتبط با Failover

• تحلیل مشکلات ارتباطی میان نودها

• ثبت لاگ‌های تشخیصی برای تحلیل رفتار کلاستر

فصل 9. نگهداری، توسعه و بروزرسانی کلاستر

• اضافه یا حذف نود به کلاستر بدون اختلال

• نسخه‌بندی پیکربندی و تهیه نسخه پشتیبان

• پیاده‌سازی سناریوهای تست برای تغییرات آینده

• اصول انجام بروزرسانی‌های پایدار در محیط‌های HA

فصل 10. بررسی سناریوهای عملی کلاسترینگ

• راه‌اندازی منابع شبکه‌ای مانند IP مجازی و سرویس پایگاه داده

• پیاده‌سازی وابستگی‌ها بین منابع حیاتی

• شبیه‌سازی قطع نود و تحلیل رفتار کلاستر

• سناریوهای Load Sharing و Failback خودکار

بخش 5. مدیریت Volume و Storage با LVM در محیط‌های HA

فصل 1. مفاهیم پایه LVM در محیط‌های کلاستری

• معرفی LVM و نقش آن در مدیریت Volumeها در سیستم‌های HA

• بررسی تفاوت LVM معمولی با LVM کلاستری

• ساختار Volume Group، Logical Volume و Physical Volume در محیط کلاستر

فصل 2. آماده‌سازی ساختار ذخیره‌سازی برای HA

• طراحی طرح ذخیره‌سازی اشتراکی با هدف کلاسترینگ

• انتخاب مناسب دیسک‌های اشتراکی یا شبکه‌ای (SAN، iSCSI، DRBD)

• استفاده از Device Mapper در زیرساخت‌های LVM کلاستری

فصل 3. مدیریت LVM در کلاستر با CLVM یا LVM Locking

• مفهوم CLVM و نیازمندی‌های قفل‌گذاری در کلاستر

• تفاوت بین روش‌های قفل‌گذاری: dlm، sanlock

• یکپارچه‌سازی قفل‌های LVM با Corosync/Pacemaker

فصل 4. همگام‌سازی اطلاعات Volume در نودهای مختلف کلاستر

• راهکارهای همگام‌سازی بین نودها

• نحوه شناسایی Volumeها به‌صورت اشتراکی

• ملاحظات هنگام تغییر اندازه Volume یا اضافه‌کردن دیسک جدید

فصل 5. استفاده از قابلیت‌های پیشرفته LVM در HA

• استفاده از Mirroring برای افزونگی در سطح Volume

• طراحی Thin Provisioning در محیط‌های حساس به فضا

• برنامه‌ریزی Snapshots برای بازگشت‌پذیری سریع در محیط‌های HA

فصل 6. طراحی سیاست‌های failover و mount در کلاستر

• تعریف مکانیزم‌های جابجایی Volume بین نودها

• هم‌زمان‌سازی mount/unmount و شروع سرویس

• هماهنگی بین فایل‌سیستم، Volume و Resourceهای HA

فصل 7. نگهداری، مانیتورینگ و رفع اشکال

• نظارت بر وضعیت LVM در محیط‌های چند نودی

• شناسایی وضعیت‌های نامطلوب مانند Split-brain در Volumeها

• سناریوهای بازیابی پس از Crash یا Failure نود

فصل 8. سازگاری و یکپارچگی با سایر اجزای HA Cluster

• ادغام LVM با DRBD برای ایجاد لایه Block-Level Replication

• پیکربندی LVM برای استفاده با فایل‌سیستم‌های کلاستری مانند GFS2 یا OCFS2

• تعامل LVM با ابزارهای مانیتورینگ کلاستر مانند pcs یا crm_mon