Administration IT

Created on Dec 4, ’22 ・ Updated on Mar 7, ’23

Sauvegarde

Recovery Point Objective (RPO) ou perte de données maximale admissible : la quantité de données qu'un système IT peut être amené à perdre à la suite d'un incident.
Recovery Time Objective (RTO) ou durée maximale d'interruption admissible : le temps maximale acceptable durant lequel le service IT peut être HS après un incident.
Classification des sinitres :
- niveau 1 : application ou serveur affecté,
- niveau 2 : centre de données affecté,
- niveau 3 : zone urbaine affectée.
Raisons principales des pertes de données :
- défaillance du matériel (44%),
- erreur humaine (32%),
- défaillance du logiciel (14%),
- virus (7%),
- catastrophe naturelle (3%).
Archivage : peut être nécessaire lorsque certain documents (e.g. légaux) doivent être conservés plusieurs années ou même décennies.
Critères d'une solution de sauvegarde :
- le RPO et RTO doivent être garantis,
- les copies de sauvegarde doivent être physiquement éloignées du système IT,
- au moins une copie doit pouvoir être récupérée avec une haute probabilité,
- dans le cas d'une erreur utilisateur, doit permettre de restaurer sans perdre trop de modifications.
Règle de sauvegarde en trois points (3-2-1, par Scott Hanselman) :
- 3 copies de données doivent exister,
- 2 supports différents doivent être utilisés,
- 1 des copies doit être distante.
Chaque fichier possède des métadonnées mais elles ne sont pas toutes sauvegardées par les différents programmes de sauvegarde. Au minimum :
- nom et chemin,
- taille,
- date de création,
- date de dernière modification,
- date de dernier accès.
Les fichiers dans /dev sont créés à partir des règles dans /etc/udev/rules.d.

  stat, mdls (macOS) # Métadonnées de fichiers
  mount, umount      # Montage de systèmes de fichiers
  mkfs               # Création d'un système de fichiers
  df                 # Informations sur un système de fichiers
  fsck               # Vérification d'un système de fichiers

  # Création d'une table de partition
  fdisk, sfdisk (scriptable)
  parted, gparted (gui)

Niveaux de sauvegarde :
- niveau 0 : sauvegarde complète,
- niveau 1 : sauvegarde différentielle (par rapport au niveau 0),
- niveaux 2–9 : sauvegarde ce qui a changé depuis la dernière sauvegarde de niveau inférieure.

tar -c create
    -x extract
    -t list content of archive
    -f archive file
    -z gzip
    -j bzip2

Sauvegarde bare-metal : sauvegarde un serveur afin de le restaurer sur un nouveau qui n'a aucun logiciel pré-installé.
Near Continuous Data Protection (NCDP) : sauvegarde de fichier à quasiment chaque modification (en vrai chaque minute) au lieu d'une fois par jour.
Avantages du stockage virtuel :
- système de fichiers à grande capacité à partir de plusieurs disques physique,
- changement dynamique de la taille d'un disque virtuel,
- gestion des disques plus flexible,
- partage d'un pool de disques physiquess entre plusieurs serveurs.
Snapshot ou instantané d'un disque virtuel :
- copie complète du disque virtuel, la copie est quasiment instantanée car il suffit de copier l'index contenant les pointeurs,
- après la copie, les écritures sont traitées de manière spéciales : copy-on-write (ou redirect-on-write), les blocs non modifiés sont partagés entre les disques virtuels et les modifications sur un disque n'affecte pas les autres disques.
- Les instantanés sont généralement limité à de la lecture seule contrairement au disque dit actif.
- Exemples : LVM, LDM (Windows), SAN, logiciels de virtualisation.
Les snapshots existent aussi au niveau du système de fichiers (e.g. Time Machine).
Synchronisation de fichiers (e.g. iCould, Dropbox, rsync) :
- synchronise le contenu de deux ou plus endroits de stockage,
- utilisé quand le contenu évolue lentement,
- peut être locale ou distante, unidirectionnelle ou bidirectionnelle,
- peut se baser sur un historique de fichiers ou pas.
La sauvegarde de bases de données est plus compliquée :
- plus complexes qu'un système de fichiers,
- ne peuvent être arrêtées,
- restauration nécessaire à un instant précis (point-in-time recovery),
- plusieurs éléments : OS, SGBDR, schéma, données,
- sauvegarde physique ou logique,
- un checkpoint est un instant ou aucune donnée n'est dans la mémoire (toutes sont sur disque)

Les liens

Un lien symbolique peut (contrairement à lien physique) :
- pointer vers un fichier d'un autre système de fichiers,
- pointer vers un répertoire,
- être distingué du fichier original,
- pointer vers un autre lien.
Avec un lien physique, déplacer le fichier original ne casse pas le lien (contrairement à un lien symbolique).
Un lien symbolique fonctionne toujours si le fichier original est supprimé puis recréé.

High performance systems

Time limits:
- 0.1 second: system is reacting instantaneously,
- 1 second: limit not to interrupt the user's flow of thought,
- 10 seconds: limit to keep the user's attention.
A system is scalable if it can handle a growing amount of work or can be enlarged to accomodate that growth.
- Vertical scaling (scale-up): faster CPU, more memory, etc.
- Horizontal scaling (scale-out): more computers working in parallel.
A proxy sits on the client-side. A forward-proxy is deployed by a website to forward client requests to different servers.
A load-balancer is a reverse-proxy that distributes requests evenly across multiple servers. Can be layer 4 (TCP) or 7 (HTTP).
Round-robin DNS is a load-balancing mechanism. The DNS server responds with multiple A records (mulitple IPs for the same domain name) changing the order for each request, assuming the client will use the first one.
- Does not know about server load, difficult to add servers.
Load-balancers:
- with hardware: professionnal solutions,
- with software:
  - IP Virtual Server: e.g. Linux Virtual Server (layer 3-4 load-balancer),
  - application-layer: e.g. HAProxy, Poung, Apache.
Staleness problem: sending load information from server to load-balancer is slow.
The server can specify the Cache-Control header:
- max-age: maximum time in seconds the resource can be used,
- no-cache: the resource can be reused but must first check with server,
- no-store: the resource must not be reused.
- public: the resource can be used by multiple users,
- private: the resource is intended for a single user.
A separate mechanism is the ETag header:
- the server computes a token, usually a fingerprint of the file and includes it in the ETag header of the response,
- when the client sends a requests for the file it includes the If-None-Match header with the value of the token,
- the server either responds with the new file or with 304 Not Modified.
- This only happens if the max-age value has expired.
If the resource is not supposed to change, set a value of 365 days for max-age and use a fingerprint in the resource's name so it can be invalidated by the server if necessary (by issuing a new name).
Content Delivery Network (CDN):
- Origin server: the web server operated by the CDN's client,
- Edge server: the CDN's web cache.
Caching architectures:
- look-aside: the cache always answers to the application,
- look-through: the cache performs requests to the database if needed and then sends the response to the application.

Virtualization

Emulation: process of implementing the interface and functionality of a system on a system with a different interface and functionality (e.g. ARM on x64, game consoles)
Hardware virtualization:
- Type 1: bare metal hypervisor, e.g. VMware ESXi,
- Type 2: hosted hypervisor, e.g. VirtualBox, VMware Workstation.
To support the VM's architecture, a software called the virtual machine monitor is used (VMM).
Properties of hardware virtualization:
- binary compatibility: the guest behaves like a real machine to the guest OS,
- interposition: all guest actions can be inspected, denied, etc.
- isolation:
  - data in one VM cannot be accessed from another one,
  - a VM with a high load cannot impact the performance of another one
- encapsulation: the VM state can be written to file.
Usage:
- server virtualization in companies (e.g. VMware ESXi, Citrix XenServer),
- cloud computing (e.g. AWS, Azure)
- development VMs (e.g. VirtualBox, Parallels Desktop),
- desktop virtualization.
Companies use virtualization to:
- have multiple secure environments,
- have failure isolation,
- support a mixed-OS environment,
- have a better system utilization,
- reduce energy costs.
Three hardware virtualization techniques:
- Full virtualization:
  - guest is not aware it's on a virtualized platform,
  - best isolation and security,
  - lower performance.
  - For privileged instructions: trap them and virtualize their execution, emulate the behavior of those who can't be, user-level code runs on host CPU.
- Para virtualization:
  - guest OS is modified and cooperates with the hypervisor (is usually open-source),
  - less binary translation, room for optimization so better performances.
- Hardware-assisted virtualization:
  - host CPU provides special instructions: new root mode below ring 0, virtualized MMU, etc.
  - no need for binary translation or para-virtualized OSes,
  - best performances.
  - Introduced in 2006: Intel VT-x, AMD-V.
QEMU (Quick Emulator): generic open-source emulator and virtualizer.
Kernel Virtual Machine (KVM): Linux feature allowing it to act as a type 1 hypervisor.
Virtual networks:
- NAT is the default mode, each VM think it's in its own isolated network, each VM has the same IP.
- Bridge mode: the guest NIC is bridge with that of the host's. It has access to the same network as the host.
- Internal network: all VMs are connected to an isolated network. They can talk to each other.
- Host-only adapter: like internal network but the host is also part of that network.
- Internet sharing (NAT, the real default): like host-only adapter but with internet access for the VMs.
Vagrant creates and configures virtual development environment (works on top of VirtualBox and VMware). Offers a repository of pre-configured VMs (aka "boxes").