Vollautomatisierte Client-Installation in einem heterogenen Netzwerk

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1 Vorgelegt der Industrie- und Handelskammer für München und Oberbayern Vollautomatisierte Client-Installation in einem heterogenen Netzwerk Dokumentation: Betriebliche Projektarbeit - Prüfungsteil A Fachinformatiker Systemintegration Prüflings-Nr: Ausbildungsbetrieb: Hofmeir Media GmbH Kranzhornstr München Durchführungszeitraum: 22. März April 2011

2 Inhaltsverzeichnis 1 Projektbeschreibung 1 2 Planungsphase Analyse Ist-Zustand Soll-Zustand Auswahl der geeigneten Software Einsparungspotential eines Fully Automatic Installation-Systems Einsparungspotential - Rechenexempel Fazit Erstellen eines Testszenarios Zeitplanung Projektdefinition Projektumfeld Anmerkungen zu Dokumentation und Projektarbeit Durchführung Bereitstellung der benötigten Hardware Aufsetzen des Installationsservers DHCP-Server Installation DHCP-Server Konfiguration des Netzwerkinterface DHCP-Server Hostname Konfiguration FAI-Server Installation des FAI-Servers Debian Mirror erstellen Setup des FAI-Systems Live-Root-Filesystem via NFS mounten Konfiguration TFTP Die FAI-Klassen Das FAI-Klassensystem Klassen für die Installation des Clients anlegen PXE-Datei Nach der Installation BIOS Konfiguration des Clients Boot und Installation über das Netzwerk Erstellung eines Webinterface zur Administration Voraussetzung I

3 Funktion des Webinterface Webinterface Scriptsteuerung Testphase Fehlerbeseitigung Durchführung des Testszenarios Projektübergabe 16 6 Anhang Webinterface Screenshot Interface Programm Ablauf Pläne - PAP Abbildungsverzeichnis 20 Tabellenverzeichnis 20 Literatur 20 Glossar 20 II

4 1 Projektbeschreibung Die Hofmeir Media GmbH wurde im Jahr 2000 von Dipl.-Ing. Stefan Hofmeir gegründet und ist ein IT-Dienstleister aus München. Während in den Anfangsjahren vor allem Server-Kapazitäten für den Auerbach Verlag in Leipzig bereitgestellt wurden, hat sich die Hofmeir Media GmbH heute zu einem Unternehmen entwickelt, welches ein breites Portfolio an Produkten und Dienstleistungen an die verschiedensten Kunden liefert. Dazu gehören neben Streaming, Housing, Hosting, Domains auch auf Kundenwünsche individuell zugeschnittene Dienstleistungen. Die Hofmeir Media GmbH beschäftigt derzeit sieben Mitarbeiter in Ihrem Hauptsitz in München Trudering. Die Haupteinsatzorte sind neben dem Büro in Trudering ein Rechenzentren in der Münchner Innenstadt und eines im Münchner Osten. Derzeit befinden sich circa 300 Server im Einsatz. Der Bestand an Servern wird permanent erweitert oder ausgetauscht, so dass in kurzen, regelmäßigen Abständen neue oder neu installierte Systeme in Betrieb genommen werden müssen. Diese Server sind firmeninterne Systeme sowie Systeme von Kunden, die im Rahmen des Geschäftsbereichs Colocation gehostet werden. Die damit verbundene Problematik der grundlegenden Betriebssystem-Installation der unterschiedlichen Systeme bringt einen großen zeitlichen und administrativen Aufwand mit sich, da derzeit die Mitarbeiter der Hofmeir Media GmbH all diese Systeme manuell installieren müssen. Ziel des Projektes ist es, ein geeignetes Produkt zu finden, welches es ermöglicht, eine Systeminstallation vollkommen automatisiert vorzunehmen oder auch um eine bereits vorkonfigurierte Systeminstallation bei Bedarf ausrollen zu können. Zusätzlich soll neben der Automatisierung eine Entlastung der Mitarbeiter erfolgen können. 1

5 2 Planungsphase 2.1 Analyse Ist-Zustand In der Colocation München City beherbergt die Hofmeir Media GmbH zahlreiche Firmenund Kundenserver. In der Regel werden mehrmals im Monat neue Server-Systeme mit einer ähnlichen Konfiguration benötigt, die manuell installiert und konfiguriert werden müssen. Dies bringt jedoch mehrere Nachteile mit sich. 1. Ineffizienz: Hoher Aufwand bei einer manuellen Installation. Außerdem stellt die Installation des Grundsystems nur einen kleinen Teil der eigentlichen Systeminstallation dar. Jedes System benötigt gewisse Pakete, um die vom System geforderte Aufgabe durchführen zu können. In der Regel handelt es sich dabei um Pakete wie Apache, PHP und MySQL. 2. Non-Redundanz: Im Falle eines Totalausfalls eines Servers ist dieser nicht ohne Weiteres wiederherstellbar. 3. Fehlerquote: Die manuelle Installation eines Server-Systems als immer wiederkehrende Aufgabe ist monoton und kann zu Flüchtigkeitsfehlern führen Soll-Zustand Die Mitarbeiter der Hofmeir Media GmbH sollen schnell, einfach und effektiv über ein Webinterface neue Systeme anlegen und verwalten können. Wenn ein Entwickler zu Testzwecken ein System benötigt, welches mit exakt der gleichen Konfiguration wie das des Produktivsystems ausgestattet ist, soll dies in wenigen Minuten bereitgestellt werden können. Es soll je nach Anwendungsbereich ein mit entsprechender Software vorkonfiguriertes und installiertes System bereitgestellt werden. Falls es zu einem Totalausfall (z. B. Festplattenschaden) eines Systems kommt, soll dieses ohne größeren Aufwand zeitnah wiederhergestellt werden können Auswahl der geeigneten Software Zunächst werden mehrere Anbieter und Technologien geprüft. Nach eingehender Analyse entschließe ich mich für die Software Fully Automatic Installation (FAI) vom Entwickler Team um Thomas Lange (Institut für Informatik - Universität zu Köln). Das an der Universität zu Köln entwickelte Framework Fully Automatic Installation (FAI) ist Open Source und fällt unter die GPL Lizenz. Ein weiterer Vorteil ist, dass es auch im kommerziellen Einsatz kostenlos ist. Es erleichtert den Installationsprozess und die zeitaufwändige Wartung, da es die verteilte Neuinstallation von Systemen übernimmt. Bei einer manuellen Installation (z. B. mit dem Debian Installer) muss der Administrator einige Einstellungen vornehmen. Auswahl und Vielfalt sind grundsätzlich gute Eigenschaften. Diese sind jedoch bei Standard- bzw. Masseninstallationen von Systemen überflüssig und zeitraubend. Diese Einstellungen beschreiben z. B., wie die Festplatte zu partitionieren ist, welches Betriebssystem und welche zusätzlichen Software-Pakete installiert werden und wie diese Software konfiguriert werden soll. Trotz alledem kann immer nur eine Grundkonfiguration der Software mit diesen Einstellungen erzielt werden. Für eine genauere, feingliedrigere Anpassung werden nach der Grundinstallation meist viele Dateien von Hand angepasst oder ein Konfigurationsmanagement aufgerufen. FAI verbindet diese beiden Schritte und bietet in allen Teilen eine große Flexibilität, da kein statisches Image kopiert wird, sondern 2

6 eine vorher genau angepasste Installation durchgeführt wird. Ein Beispiel aus der Praxis: Das FAI-System wird bei der Linux-Migration der Stadt München (Projektname LiMux) eingesetzt Einsparungspotential eines Fully Automatic Installation-Systems In folgender Rechung wird das Einsparungspotential eines FAI-Systems geprüft, um evtl. Kosteneinsparungen aufzudecken. Als Rechenbeispiel wird ein Auszubildender zum Fachinformatiker Systemintegration im dritten Lehrjahr der Hofmeir Media GmbH mit einem Stundensatz von 4,50 e herangezogen. Es wird berechnet, wieviel eine System-Installation unter Idealbedingungen kostet. Gegenüber der herkömmlichen, manuellen Installation wird eine automatisierte Installation gestellt. Es wird davon ausgegangen, dass die Kilowattstunde 0,22 e[1] kostet, des Weiteren wird von einem Verbrauch von 500 Watt pro Gerät ausgegangen. Im Schnitt werden pro Woche 4 neue Systeme installiert, dies entspricht 208 Installationen pro Jahr (folgend abgekürzt durch, S/J = Systeminstallationen/Jahr). Wir gehen davon aus, dass eine manuelle Installation 2 Stunden in Anspruch nimmt. Eine automatische Installation benötigt 15 Minuten (0,25 Stunden) Einsparungspotential - Rechenexempel Stromkosten pro Installation: Verbrauchskosten pro Server in der Stunde 0,5 kw x 0,22 EUR kw h = 0,11 e/h Kosten für eine automatische Installation eines Clients: 35 h Projektzeitraum x 4,50 e/h = 157,50 e Gesamtkosten: 157,50 e + 800,00 e Hardware = 957,50 e Gesamt pro automatische Installation: 957,50EUR 208S/J = 4,60 e (zzgl. Strom) Kosten für eine manuelle Installation eines Clients: 2 h x 4,50 e = 9,00 e (zzgl. Strom) 3

7 Installationsschritt Manuell Automatisiert Stromkosten Host Maschine (kwh), e 0,22 e/h Stromkosten Client Maschine (kwh) 0,22 e/h 0,22 e/h Zeit pro Installation 2 Std. 0,25 Std. Stromkosten gesamt 0,44 e 0,11 e + Personalkosten/h 4,50 e/h 4,50 e/h Zeit pro Installation 2 Std. 0,25 Std. Personalkosten gesamt 9,00 e 1,13 e + Anschaffungs-, Einrichtungskosten anteilig, e 4,60 e Kosten pro Installation 9,44 e 5,84 e Gesamtkosten 208 Installationen pro Jahr 1.963,52 e 1214,38 e Einsparungseffekt 749,14 e Tabelle 1 Gegenüberstellung der Kosten, Kalkulation der Rentabilität Abbildung 1 Grafische Darstellung der Installationskosten Fazit Laut der Kalkulation können im ersten Jahr Kosten von 749,14 e eingespart werden. Der Einsatz eines FAI-Systems ist also rentabel. Nun wird auf der Grundlage der vorliegenden Berechung der Vorschlag zur Einführung eines FAI-Systems bei der Geschäftsführung vorgelegt, da dort massiv Kosten eingespart werden können. Die Kosten sinken regressiv mit der Anzahl der installierten Systeme. Außerdem ist in den nächsten Jahren ein weiterer Anstieg von Systeminstallationen zu erwarten, so dass sich die Anschaffungskosten bereits im ersten Jahr amortisiert haben werden. 2.2 Erstellen eines Testszenarios Es wird ein Katalog mit Anforderungen zusammengestellt, welche das fertige System erfüllen muss. Diese Anforderungen werden in der Testphase geprüft - siehe Schritt 4. 4

8 Außerdem wird ein Testszenario erstellt, in welchem das System sein Können unter Beweis stellen muss. Dieses wird den Totalausfall eines Rechners innerhalb der Serverfarm simulieren und soll zeigen, wie schnell das ausgefallene System ersetzt werden könnte. 2.3 Zeitplanung Projektschritt 1. Planungsphase 7 - Ist-Analyse 2 - Soll-Konzept 2 - Auswahl der geeigneten Software 1 - Kosten-Nutzenrechnung 1 - Erstellung Testszenario und Anforderungskatalog 1 2. Durchführung 16 - Bereitstellung der benötigten Hardware 2 - Installation und Konfiguration des Installationsservers 6 - Erstellen eines einfachen Web-Interface 8 3. Testphase 3 - Durchführung eines Testszenarios 1 - Fehler-Analyse und Berichtigung 2 4. Erstellen der Projektdokumentation 8 5. Abnahme durch Geschäftsführung und Leitung der IT 1 Summe aller Handlungsschritte 35 Tabelle 2 Zeitplanung des Projekts Zeit in Stunden Abbildung 2 Grafische Gliederung des Projekt-Zeitplans 5

9 2.4 Projektdefinition Im Zuge des Projekts soll ein FAI-Server aufgesetzt werden, welcher einen Client installiert und konfiguriert. Dabei beschränkt sich die Projektarbeit auf die grundsätzliche Einrichtung des Systems und die Erstellung eines Webinterface. Nach Erfüllung dieser Punkte und der Übergabe an die Hofmeir Media GmbH gilt das Projekt als abgeschlossen. 2.5 Projektumfeld Das Projekt bezieht sich auf firmeninterne Server. Zum derzeitigen Status sind keine Kunden beteiligt. Das Projekt kann in die Bereiche Hosting, Housing und Administration eingeordnet werden. 2.6 Anmerkungen zu Dokumentation und Projektarbeit Texte mit dieser Formatierung sind Inhalte von Dateien oder Scripten, teilweise Usernamen, Texte mit dieser Formatierung sind Shellbefehle, Texte mit dieser Formatierung sind Pfadangaben. Dieses Projekt wurde allein von mir,, Auszubildender zum Fachinformatiker Systemintegration im 3. Lehrjahr bei der Hofmeir Media GmbH, durchgeführt. Realisiert wurde dieses Projekt unter Verwendung folgender Hilfsmittel: FAI-Dokumentation (englischsprachig), Wikipedia und Medien im Internet sowie folgender Software: Putty, Firefox, PSPad, WinSCP, Dia, Snagit, Microsoft Office, TeXnicCenter und MiKTeX. Ich bestätige dies hiermit mit meiner Unterschrift: Datum Ort, 6

10 3 Durchführung 3.1 Bereitstellung der benötigten Hardware Für dieses Projekt werden mindestens zwei Rechner und ein Switch benötigt. All diese Geräte befinden sich im Inventar der Hofmeir Media GmbH und können frei für dieses Projekt verwendet werden. Es wird im Testlabor der Firmenzentrale eine entsprechende Testumgebung eingerichtet. Einer der beiden Server wird für die Hostmaschine benötigt, auf dem der FAI-Server laufen soll. Der zweite Server soll als zu installierender Testclient verwendet werden. Beide Server bestehen aus professionellen Chenbro bzw. SuperMicro 19 Zoll Rackmount Chassis und verfügen über Dual-Core-Prozessoren sowie ausreichend RAM. Für die Client Maschine wird ein Mainboard mit PXE-Boot-kompatiblem BIOS und eine geeignete Netzwerkkarte verwendet. 3.2 Aufsetzen des Installationsservers Für das Projekt wird ein Debian Linux auf der Hostmaschine installiert. Auf den meisten Servern der Hofmeir Media GmbH läuft Debian Linux in verschiedenen Versionen, womit sich entweder das gleiche oder ein ähnliches Betriebssystem empfiehlt. Es wird ein Festplattenverbund mit RAID-1 zur erhöhten Redundanz verwendet, hier wird ein Hardware- RAID-Controller verwendet. Ein Installationsserver kann mit wenigen Kommandos auf einem Debian System eingerichtet werden. Da nur übliche Netzwerkdienste für eine FAI- Installation benötigt werden, kann er auch auf jedem anderen Unix-artigen System laufen. Ein FAI-Installationsserver besteht aus folgenden Komponenten: Netzwerkdienste: DHCP, TFTP und NFS NFS-Root: Das Dateisystem für die Clients Config Space: Dieser besteht aus mehreren Konfigurationsdateien, die in Unterverzeichnisse verteilt sind Optional kann auch ein eigener Mirror als Paket-Quelle auf dem FAI-Server dienen. Dies macht das System performanter, da auf den Paketspiegel im lokalen Netz mit bis zu 1 GBit zugegriffen werden kann und keine wahrscheinlich langsamere Datenverbindung über das Internet benötigt wird. Die Installations-Clients booten via PXE über die Netzwerkkarte. Zum Mounten des Livesystems, welches die Installation auf dem Client ausführt, sind die Dienste NFS/TFTP, DHCP sowie das FAI-Paket notwendig. 3.3 DHCP-Server Installation DHCP-Server Die Installation des DHCP-Servers wird benötigt, um dem zu installierenden Client später anhand seiner Mac-Adresse eine IP zuzuweisen und um diesen auch per Hostname adressieren zu können. Dies wird benötigt, da anhand dieses Hostname oder der IP-Adresse die Klasse für die Installation ausgewählt wird. Die gesamte Installation des Clients hängt von dieser Einstellung ab. Je nach Distibutions-Version des Debian-Systems kann es sein, dass das Paket dhcp3-* den Namen isc-dhcp-* trägt. Installiert wird der DHCP-Server mit dem Befehl: apt-get install dhcp3-client dhcp3-server 7

11 3.3.2 Konfiguration des Netzwerkinterface In der Debian Netzwerkkonfiguration /etc/network/interfaces muss eingestellt werden, welche Netzwerkkarte welche IP erhalten soll. # The primary network interface # Interface fuer Intranet auto eth0 iface eth0 inet static address netmask network broadcast gateway subnet #The secondary network interface #Interface fuer DHCP und FAI auto eth1 iface eth1 inet static address netmask network broadcast gateway subnet Nun muss in der DHCP-Konfiguratation /etc/default/dhcp3-server festgelegt werden, auf welcher der Netzwerkkarten der DHCP-Server laufen soll. INTERFACES="eth1" DHCP-Server Hostname Konfiguration In die Konfigurationsdatei /etc/dhcp3/dhcpd.conf des DHCP-Servers werden neben der IP-Range die Hosts definiert, die später installiert werden sollen. Für das Projekt soll ein Host angelegt werden, der den Namen demohost bekommen soll. Dieser soll immer die gleiche IP ( ) erhalten. Der DHCP-Server identifiziert den Host anhand seiner MAC-Adresse. subnet netmask { range } host demohost { allow booting; hardware ethernet 00:19:99:4f:18:4f; fixed-address ; option root-path "/srv/tftp/fai/"; filename "pxelinux.0"; } 8

12 Damit die Einstellungen greifen, müssen der DHCP-Server und das Netzwerk neu gestartet werden. /etc/init.d/networking restart /etc/init.d/dhcp3-server restart Die Überprüfung der Funktionalität kann einfach mit einem anderen Gerät durchgeführt werden. Das an den Switch angeschlossene Gerät sollte nun eine IP aus der vorher konfigurierten IP-Range bekommen. Falls der Server nicht gestartet werden kann oder keine IP-Adressen vergeben werden, gibt das Syslog unter /var/log/syslog Aufschluss über die Fehlerursache. 3.4 FAI-Server Installation des FAI-Servers Das FAI-Paket sollte auf jedem öffentlichen Debian Mirror verfügbar sein. Falls das Paket nicht gefunden werden kann, muss die Paketquellenliste /etc/apt/sources.list um einen Eintrag erweitert werden. deb /fai/download lenny koeln Anschließend müssen die Quellen aktualisiert werden (apt-get update). Wenn das FAI Paket gefunden wurde, kann mit der Installation des FAI und dessen Peripherie begonnen werden. apt-get install fai-server fai-doc fai-client debmirror nfs-kernel-server tftpd-hpa syslinux Debian Mirror erstellen Ein Debian Mirror kann mit dem Tool debmirror angelegt werden. Dieser Handlungsschritt ist optional. Es wird davon ausgegangen, dass ein funktionsfähiger Mirror exixtiert. Der Mirror muss mit unserem lokalen Verzeichnis mittels Softlink verlinkt werden. Dazu wird unter /var/www/ das Verzeichnis debmirror/ angelegt. ln -s /debmirror /var/www/debmirror In die Sourceslist muss nun der Link zum lokalen Mirror eingetragen werden: deb lenny main contrib non-free 3.5 Setup des FAI-Systems Ein grundlegender Befehl des FAI-System Setups ist fai-setup. Dieser muss ausgeführt werden, um das Setup des FAI-Systems zu starten. Bevor der Befehl ausgeführt werden kann, müssen diverse Einstellungen gesetzt werden. In der Konfigurationsdatei des FAI- Setups unter /etc/fai/fai.conf muss eingestellt werden, wo der Config-Space liegt: $FAI_CONFIGDIR=/srv/fai/config $FAI_CONFIG_SRC=nfs:// /$FAI_CONFIGDIR $FAI=/srv/fai/config 9

13 In der Konfigurationsdatei /etc/fai/make-fai-nfsroot.conf die vom Befehl make-fai-nfsroot ausgewertet wird, ist eine Variable mit der IP-Adresse des Servers zusetzen. $NFSROOT_ETC_HOSTS=" " Nun kann der Befehl fai-setup ausgeführt werden. Dieser bewirkt, dass das Livesystem /srv/fai/nfsroot/live/filesystem.dir mittels debootstrap heruntergeladen, zusätzliche für die Installation des Clients wichtige Paktete geladen, das Verzeichnis des Livesystems entpackt und der Kernel inklusive Bootloader geladen werden kann sowie das Script makenfs-root ausgeführt wird. Hier gilt es jedoch Schritt zu beachten. Momentan sind keine Klassen im sog. Config-Space /srv/fai/config/ angelegt. Das im Schritt vorher installierte Paket fai-doc enthält neben einer sehr umfangreichen und nützlichen, englischsprachigen Dokumentation des FAI, beispielhafte Klassenkonfigurationen, die nun in den Config-Space einkopiert werden. cp -a /usr/share/doc/fai-doc/examples/simple/* /srv/fai/config/ Live-Root-Filesystem via NFS mounten Im Verzeichnis /srv/fai/nfsroot/ liegt das Root-Filesystem, welches via NFS auf den Client gemountet wird. Das System wird auf dem Client gestartet, hierbei werden angepasste Skripts verwendt, die im Wesentlichen ein Minimalsystem aktivieren und die FAI- Umgebung initialisieren. Zum Beispiel sind in diesem Minimalsystem alle Pakete, die zur Client-Installation benötigt werden. Abbildung 3 Die Installationsphasen des Clients Das im Schritt 3.5 beschriebene Livesystem sowie die Konfigurationsdateien müssen nun auf den Client gemountet werden, d.h. /srv/fai/nfsroot und /srv/fai/config müssen von dieser IP-Adresse freigegeben werden. Dies ist die IP-Adresse der zweiten Netzwerkkarte (eth1). Diese verwenden wir für das Netzwerk unseres FAI-Systems. /srv/fai/config / (async,ro,no_subtree_check) 10

14 /srv/fai/nfsroot / (async,ro,no_subtree_check,/ no_root_squash) Konfiguration TFTP In der Konfigurationsdatei /etc/inetd.conf wird eingestellt, welches Verzeichnis an den Client gemountet wird. tftp dgram udp4 wait root /usr/sbin/in.tftpd in.tftpd -s /srv/tftp/fai/ Danach wird das gesamte System neu gestartet, damit alle Einstellungen beim nächsten Systemstart geladen werden. 3.6 Die FAI-Klassen Das FAI-Klassensystem Nachdem das Live-System und der Config-Space auf den Client gemountet werden können, ist das FAI-System bereit, die Scripte im Unterverzeichnis class/ auf dem Client auszuführen, welche die Installation steuern. Die Namen der Scripte beginnen mit zwei Ziffern [0-9][0-9]. Die Ausgabe dieser Scripte wird als Klassenname vom FAI-System interpretiert. Es entsteht eine geordnete Liste der Klassennamen, welche außerdem die Priorität der Scripte von niedrig nach hoch ordnet. Meistens werden die Klassennamen in Grossbuchstaben geschrieben, mit Ausnahme der Hostname Scripte für die Clients, die gleichzeitig auch Klassennamen sein können. Da die Rechner anhand von Klassen zugeordnet werden, ist es möglich, diese nach gleichen oder ähnlichen Konfigurationen zu gruppieren. Zum Beispiel können sich zwei Rechner eine Art der Plattenpartitionierung teilen, obwohl sie sonst vollkommen unterschiedliche Konfigurationen besitzen. Die Datei /srv/fai/config/class/50-host-classes gibt einen übersichtlichen Einblick in die den Hosts zugeordneten Klassen. Anhand dieser Datei werden allen Hosts entsprechende Klassen zugewiesen. #! /bin/bash # assign classes hosts # use a list of classes for our demo machine case $HOSTNAME in demohost ) echo "FAIBASE CSMAIN GERMAN" ;; gnomehost ) echo "FAIBASE DHCPC DEMO XORG GNOME" ;; atom* ) echo "FAIBASE DHCPC CLUSTER" ;; * ) echo "FAIBASE DHCPC";; esac (ifclass I386 ifclass AMD64) && echo GRUB Wie im Auszug der Datei 50-host-classes zu sehen ist, sind hier die in der DHCP Konfiguration bzw. Hosttable befindlichen Hosts aufgelistet und bestimmten Klassen zugeordnet, 11

15 anhand derer dann die Installationsklassen zugeordnet werden. Beispiel: Alle Rechner, die mit dem Hostnamen atom beginnen, bekommen die Klassen FAIBASE, DHCP und CLUSTER zugeordnet. Die Rechner demohost und gnomehost bekommen entsprechend dem obigen Beispiel andere Klassen zugeordnet. Alle Rechner, die in der Klasse I386 oder AMD64 enthalten sind, erhalten zusätzlich die Klasse GRUB (diese wurden durch das Script 10- base-classes vorher zugewiesen). Das Klassensystem des FAI-Frameworks ist sehr einfach gehalten. Diese Technik der Klassenzuordnung macht deren Flexibilität aus. 3.7 Klassen für die Installation des Clients anlegen Die Konfiguration der Klassen bildet einen zentralen Teil der gesamten Konfiguration und Installation des Clients. Es wird zunächst definiert, wie die Festplatte eingeteilt wird, welches Dateisystem sie erhalten soll und welche Software-Pakete auf dem System vorhanden sein sollen. Am Ende der Installation sorgen weitere Scripte für User-spezifische Anpassungen wie beispielsweise das Passwort oder die Integration des Clients in ein bestehendes Netzwerk. Der Administrator kann mit den Installationsklassen jede Einstellung im Voraus planen und vom FAI durchführen lassen - ohne Nachteile oder Einschränkungen gegenüber einer manuellen Systeminstallation zu haben. Für die anberaumte Testphase wird auf die Klassen aus dem Paket fai-doc mit Anpassung an die bei der Hofmeir Media GmbH verwendeten Systeme zurückgegriffen, welche im Schritt 3.5 einkopiert wurden. Das Verzeichnis /srv/fai/config und dessen Unterverzeichnisse müssen dem User fai zugewiesen werden. Dieser sollte automatisch in Schritt 3.5 angelegt werden, ggf. muss er manuell angelegt und dem Verzeichnis zugewiesen werden PXE-Datei Anhand der PXE-Datei wird festgelegt, wie mit dem Client vorgegangen wird bzw. wie und ob dieser installiert werden soll. Anhand der vom DHCP-Server vergebenen IP-Adresse wird eine PXE-Datei erstellt, diese Datei liegt unter /srv/tftp/fai/pxelinux.cfg/. Der Name der PXE-Datei ist die Client IP im Hexadezimalen-Format. Beispiel: IP-Adresse: , hexadezimale Umrechnung: 192 = C0, 168 = A8, 50 = 32, 51 = 33, Dateiname: C0A83233 Mit der FAI-Installation wird das PERL-Script fai-chboot mitgeliefert, welches die PXE- Konfiguration automatisch schreibt. Zum Script-Aufruf müssen entsprechend dem Vorhaben mit dem Client verschiedene Parameter an das Script übergeben werden. Außerdem muss zur Adressierung des Clients die IP-Adresse oder der Hostname des Clients übergeben werden. Um die Adressierung des Clients mit Hostname ausführen zu können, muss dieser in der Host-Table /etc/hosts eingetragen werden. Der folgend angegebene Parameter -IFv bewirkt, dass ein neues System installiert wird. fai-chboot -IFv demohost Ausgabe des Befehls: Booting kernel vmlinuz amd64 append initrd=initrd.img amd64 ip=dhcp / FAI_FLAGS=verbose, sshd,createvt 12

16 demohost has in hex C0A83233 / Writing file /srv/tftp/fai/pxelinux.cfg/c0a83233 for demohost Inhalt der PXE-Datei C0A83233: # generated by fai-chboot for host demohost with IP default fai-generated label fai-generated kernel vmlinuz amd64 append initrd=initrd.img amd64 ip=dhcp root=/dev/nfs / nfsroot=/srv/fai/nfsroot boot=live FAI_FLAGS=verbose,sshd,createvt / FAI_ACTION=install Mit dem Hostname default wird eine Konfiguration für alle Clients erzeugt, die eine andere IP besitzen und über die Netzwerkkarte im FAI-Netzwerk booten. fai-chboot -SFv default = Das Attribut -SFv bewirkt, dass ein Notfall-System gestartet wird - ähnlich einer Rescue-CD. fai-chboot -L = Gibt eine Liste aller angelegten Konfigurationen aus. [DEFAULT] default vmlinuz amd64 / initrd=initrd.img amd64 ip=dhcp root=/dev/nfs / nfsroot=/srv/fai/nfsroot boot=live / FAI\_FLAGS=verbose, sshd,createvt FAI_ACTION=sysinfo demohost C0A83233 vmlinuz amd64 / initrd=initrd.img amd64 ip=dhcp root=/dev/nfs / nfsroot=/srv/fai/nfsroot boot=live / FAI_FLAGS=verbose,sshd,createvt FAI_ACTION=install Nach der Installation Nachdem die Installation erfolgreich abgeschlossen wurde, muss dem FAI-Server die Information gegeben werden, dass der Client nicht noch einmal installiert werden soll. Dies würde den gesamten Datenbestand des Servers löschen, da die Festplatten formatiert werden und die vorhandenen Daten damit verloren gehen. Dies ist ein sehr wichtiger Schritt, der keinesfalls vergessen werden darf. Wenn dieser Parameter gesetzt wurde, wird der Bootvorgang über die Netzwerkkarte abgebrochen und das nächste Boot Device ausgewählt. Zum Beispiel die lokale Festplatte. fai-chboot -o demohost Die Parameter dieses Befehls haben zur Folge, dass keine Installationsanweisungen geschrieben werden und das nächste Boot-Device gewählt wird. Zur Kontrolle kann die Konfiguration eingesehen werden. fai-chboot -L 13

17 [DEFAULT] default vmlinuz amd64 / initrd=initrd.img amd64 ip=dhcp root=/dev/nfs / nfsroot=/srv/fai/nfsroot boot=live FAI_FLAGS=verbose, / sshd,createvt FAI_ACTION=sysinfo demohost C0A83233 localboot BIOS Konfiguration des Clients Voraussetzung für eine FAI-Installation ist, dass die Netzwerkkarte und das BIOS des Clients das PXE-Boot-Verfahren unterstützen. Im BIOS des Clients ist zu den erweiterten Boot-Einstellungen zu navigieren und dort das PXE Boot-Device auszuwählen. 3.9 Boot und Installation über das Netzwerk Nachdem alle Einstellungen gesetzt und geschrieben sowie alle Paketinstallationen vorgenommen wurden, ist das FAI-System grundsätzlich einsatzbereit. Nun kann der Client, wie in Schritt 3.8 beschrieben, eingestellt, an den FAI-Hostserver angeschlossen werden und die erste Installation bzw. der erste Bootvorgang über das Netzwerk vorgenommen werden. Falls während des Bootvorgangs Fehler auftreten, kann das Syslog unter /var/log/syslog Aufschluss über den Fehler geben Erstellung eines Webinterface zur Administration Es wird ein einfaches Webinterface erstellt, um die Schritte und im künftigen Produktiveinsatz nicht über die Shell ausführen zu müssen, sondern einfach und komfortabel über den Browser. Weiterhin wäre es denkbar, dieses Portal um einen geschützten Loginbereich zu erweitern, um diesen später auch Kunden zugänglich zu machen. Somit könnten die Kunden der Hofmeir Media GmbH Ihren Server selbst und in wenigen Klicks neu installieren. Hierfür sind jedoch weitreichende Verbesserungen in punkto Sicherheit und Anwendungs-Ergonomie zu realisieren. Das Interface und seine Scripte sollen mit HTML, PHP, MySQL und PERL realisiert werden Voraussetzung Es wird ein fertig installierter und konfigurierter Webserver mit PHP und MySQL auf dem FAI-Server vorausgesetzt. PERL ist bereits auf dem System vorhanden durch die Debian-Installation Funktion des Webinterface Es wird eine MySQL-Datenbank erstellt, in welcher die Hosts samt IP- und Mac-Adresse angelegt werden. Zum Neuanlegen eines Clients über das Webinterface werden die gewünschten Datensätze aus der Datenbank an ein von mir erstelltes PERL-Script übergeben, welches dann den neuen Host in die DHCP-Konfiguration schreibt sowie einen Eintrag in /etc/hosts setzt, 14

18 damit der Client komfortabel anhand seines Namens adressiert werden kann - siehe Abbildung 5. Um doppelte Eintragungen eines Clients zu verhindern, werden die neu angelegten Clients in eine MySQL Datenbank geschrieben. Neuangelegte Hosts werden mit den vorhandenen Datensätzen abgeglichen. Die Anlegung wird, falls ein Wert bereits in der Datenbank vorkommen sollte, gestoppt. Neben dem Neuanlegen eines Clients soll das Interface natürlich auch den FAI-Server steuern können, d. h. bestimmen, was mit den Clients geschehen soll - siehe Schritt 6. Dafür wird der Befehl fai-chboot mit entsprechenden Parametern ausgeführt. Die verschiedenen Parameter für den Befehl fai-chboot werden ebenfalls aus einer MySQL Datenbank geholt. Grundsätzlich ist das Interface sehr einfach gehalten. Es startet im PHP- und PERL- Quellcode per shell exec die Scripte des FAI-Systems und läd die Dienste des DHCP- Servers neu. Dies stellt jedoch eines der größten Probleme des Interface dar - siehe Webinterface Scriptsteuerung Ein zentrales Problem des Webinterface ist die Ausführung und steuerung der Scripte sowie das Schreiben in Dateien. Dies erfolgt durch den Aufruf via Webinterface mit dem Webserver-User www-data, der jedoch für die Ausführung der Befehle keine Rechte besitzt. Daher müssen diese zugewiesen werden, chown www-data /etc/dhcp3/dhcpd.conf /etc/hosts. Des Weiteren müssen die Schreibrechte für die Dateien gesetzt werden chmod 777 /etc/dhcp3/dhcpd.conf /etc/hosts. Um die Scripte mit dem User www-data starten zu können, muss der Scriptaufruf mit dem Paket sudo erfolgen, welcher für den Aufruf des Scripts den User von www-data auf root ändert und somit die Ausführung des Scripts ermöglicht. 4 Testphase Um ein bestmögliches Ergebnis und Maß an Funktionssicherheit gewährleisten zu können, wird eine mehrwöchige Testphase während des Berufsschulblocks vom April 2011 eingeplant. Über diesen Zeitraum hinweg wird ein ausgewählter Benutzerkreis von erfahrenen Mitarbeitern das FAI-System genauestens prüfen und eventuell auftretende Fehler an mich weitergeben. Diese werden innerhalb der eingeplanten Testphase am 18. April 2011 beseitigt. 4.1 Fehlerbeseitigung 1. Eine erfolgreiche Partitionierung der Platten und die Systeminstallation konnte anfangs nicht ausgeführt werden. Der Fehler konnte anhand der Logs auf ein falsch modifiziertes Konfigurationsscript zurückgeführt werden. Es zeigte sich, dass die Bezeichnung der Festplatten innerhalb des Scripts falsch eingetragen war. Die Datei wurde entsprechend angepasst. 2. Nachdem der Client erfolgreich installiert wurde und der Start von der Festplatte erfolgen sollte, gab der Client einen GRUB Fehler aus. Es wurde ein Fehler im Script der Festplattenpartionierung gefunden, dieser wurde behoben, so dass der Client nun einwandfrei installiert und in Betrieb genommen werden kann. Das FAI-System ist nach der Fehleranalyse und Beseitigung der Fehler voll einsatzfähig und kann jederzeit in den Produktivbetrieb versetzt werden. Dies stellt gleichermaßen 15

19 das Ende und den Abschluss des eigentlichen Projekts dar. Es folgt zum Abschluss noch die Durchführung des Testszenarios und die Projektübergabe sowie eine grundsätzliche Einweisung der Mitarbeiter der technischen Abteilung der Hofmeir Media GmbH in das neue System. 4.2 Durchführung des Testszenarios Es wird ein Totalausfall eines Rechners innerhalb der Serverfarm simuliert. Dieser muss so schnell wie möglich ersetzt werden, um die Downtime des Systems so gering wie möglich zu halten. Bei dem ausgefallenen System handelt es sich um einen Webserver aus der Hosting-Sparte Net-Housting.de der Hofmeir Media GmbH. Dort sind standardmäßige Pakete installiert wie Apache, PHP und MySQL sowie eine Kundenverwaltungssoftware. Es wird davon ausgegangen, dass die Klassen für diese Client-Installation bereits im Vorfeld angelegt wurden und fehlerfrei funktionieren. Der FAI-Server kann das havarierte System in ca. 15 Minuten neu installieren. Die Daten werden aus einem Backup (Backupbestand ca. 600GB) wieder hergestellt. Die Dauer des Rückpspielens des Backups bedarf unter Idealbedingungen und einer 1 GBit Anbindung des Clients (600 GB * 8 / 1 GBit / 60 / 60 = 1,333 = 1 Std, Rest 0,333 x 60 = 19,98 Min) ca. 1 Stunde, 20 Minuten. Was bedeutet, dass der Server nach ca. 1 Stunde und 35 Minuten wieder in Betrieb genommen werden konnte. Dies steht in keinem Vergleich zu einer manuellen Installation, welche aufgrund der komplexen Anpassungen mehrere Stunden in Anspruch genommen hätte. 5 Projektübergabe Das Projekt wird am 19. April 2011 mit einer Präsentation des Systems und seiner einwandfreien Funktionalität an den Geschäftsführer der Hofmeir Media GmbH, Herrn Dipl.- Ing. Stefan Hofmeir, übergeben. 16

20 Anhang 6 Anhang 6.1 Webinterface Screenshot Interface Abbildung 4 Screenshot Interface 17

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