Seminar Flatcar Container Linux – Storage, RAID, LVM, iSCSI und Verschlüsselung

Persistente Daten müssen auf einem unveränderlichen Betriebssystem bewusst von austauschbaren Knoten getrennt werden. Das Seminar behandelt Flatcar-Disklayout, zusätzliche Datenträger, Dateisysteme, systemd-Mount-Units, RAID, LVM, iSCSI, Swap, LUKS, ZFS als Systemerweiterung und btrfs-orientierte Diagnose.

Lernziele

• Das Flatcar-Disklayout und geeignete Persistenzbereiche sicher einordnen
• Zusätzliche Datenträger deklarativ formatieren und mounten
• RAID, LVM und iSCSI für passende Betriebsanforderungen aufbauen
• LUKS, Swap und ZFS-Erweiterungen kontrolliert integrieren
• Storage-Ausfälle diagnostizieren und Daten an Ersatzknoten wieder anbinden

Inhaltsübersicht

1. Disklayout und Persistenzmodell
2. Zusätzliche Datenträger und Mount Units
3. RAID aufbauen und prüfen
4. LVM für flexible Volumes
5. iSCSI anbinden
6. LUKS und Schlüsselbetrieb
7. Swap und Ressourcengrenzen
8. ZFS-Systemerweiterung und Einsatzgrenzen
9. btrfs-Diagnose, Backup und Wiederanbindung

Kapitel 1: Disklayout und Persistenzmodell

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Systempartitionen; State-Partition; austauschbarer Knoten; Datenklassifikation.

1. Schritt 1: Datenklasse, Gerätepfad und Wiederherstellungsziel für Systempartitionen festlegen.
2. Schritt 2: State-Partition deklarativ einrichten und Abhängigkeiten zu Boot, Netzwerk oder Diensten definieren.
3. Schritt 3: Integrität, Persistenz und Ausfallverhalten von austauschbarer Knoten mit kontrollierten Tests prüfen.
4. Schritt 4: Sicherung, Wiederanbindung und Rückfall für Datenklassifikation dokumentieren.

Praxisübung: Daten einer Beispielanwendung werden in flüchtige, rekonstruierbare und dauerhaft zu sichernde Klassen eingeordnet.

Kapitel 2: Zusätzliche Datenträger und Mount Units

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Geräte-IDs; Dateisystem; Formatierung; systemd-Mount-Abhängigkeit.

1. Schritt 1: Datenklasse, Gerätepfad und Wiederherstellungsziel für Geräte-IDs festlegen.
2. Schritt 2: Dateisystem deklarativ einrichten und Abhängigkeiten zu Boot, Netzwerk oder Diensten definieren.
3. Schritt 3: Integrität, Persistenz und Ausfallverhalten von Formatierung mit kontrollierten Tests prüfen.
4. Schritt 4: Sicherung, Wiederanbindung und Rückfall für systemd-Mount-Abhängigkeit dokumentieren.

Praxisübung: Ein zusätzlicher Datenträger wird über stabile Gerätepfade formatiert und mit einer robusten Mount-Unit eingebunden.

Kapitel 3: RAID aufbauen und prüfen

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: RAID-Level; mdadm-Metadaten; Degraded Mode; Rebuild.

1. Schritt 1: Datenklasse, Gerätepfad und Wiederherstellungsziel für RAID-Level festlegen.
2. Schritt 2: mdadm-Metadaten deklarativ einrichten und Abhängigkeiten zu Boot, Netzwerk oder Diensten definieren.
3. Schritt 3: Integrität, Persistenz und Ausfallverhalten von Degraded Mode mit kontrollierten Tests prüfen.
4. Schritt 4: Sicherung, Wiederanbindung und Rückfall für Rebuild dokumentieren.

Praxisübung: Ein RAID-Verbund wird erzeugt, der Ausfall eines Mitglieds simuliert und der Wiederaufbau überwacht.

Kapitel 4: LVM für flexible Volumes

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Physical Volume; Volume Group; Logical Volume; Erweiterung.

1. Schritt 1: Datenklasse, Gerätepfad und Wiederherstellungsziel für Physical Volume festlegen.
2. Schritt 2: Volume Group deklarativ einrichten und Abhängigkeiten zu Boot, Netzwerk oder Diensten definieren.
3. Schritt 3: Integrität, Persistenz und Ausfallverhalten von Logical Volume mit kontrollierten Tests prüfen.
4. Schritt 4: Sicherung, Wiederanbindung und Rückfall für Erweiterung dokumentieren.

Praxisübung: Ein LVM-Layout wird eingerichtet, online erweitert und nach einem Neustart auf konsistente Aktivierung geprüft.

Kapitel 5: iSCSI anbinden

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Initiator; Target Discovery; Login und Abhängigkeit; Multipath-Konzept.

1. Schritt 1: Datenklasse, Gerätepfad und Wiederherstellungsziel für Initiator festlegen.
2. Schritt 2: Target Discovery deklarativ einrichten und Abhängigkeiten zu Boot, Netzwerk oder Diensten definieren.
3. Schritt 3: Integrität, Persistenz und Ausfallverhalten von Login und Abhängigkeit mit kontrollierten Tests prüfen.
4. Schritt 4: Sicherung, Wiederanbindung und Rückfall für Multipath-Konzept dokumentieren.

Praxisübung: Ein iSCSI-LUN wird erkannt, eingebunden und so in systemd eingeordnet, dass Netzwerk und Storage in richtiger Reihenfolge verfügbar sind.

Kapitel 6: LUKS und Schlüsselbetrieb

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Verschlüsselung; Schlüsselquelle; crypttab- oder Unit-Modell; Recovery.

1. Schritt 1: Schutzbedarf, Bedrohungen und zulässige Vertrauensgrenzen für Verschlüsselung bestimmen.
2. Schritt 2: Schlüsselquelle nach dem Prinzip minimaler Rechte konfigurieren und versionieren.
3. Schritt 3: Die Wirksamkeit der Kontrolle für crypttab- oder Unit-Modell mit erlaubten und unerlaubten Testfällen prüfen.
4. Schritt 4: Nachweise, Ausnahmen und Wiederherstellungsweg für Recovery dokumentieren.

Praxisübung: Ein Volume wird verschlüsselt, automatisiert geöffnet und mit einem getrennt verwahrten Wiederherstellungsschlüssel getestet.

Kapitel 7: Swap und Ressourcengrenzen

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Swap-Datei oder Partition; Priorität; Container- und Kubernetes-Auswirkungen; Monitoring.

1. Schritt 1: Ausgangslage, Zielzustand und Abhängigkeiten für Swap-Datei oder Partition erfassen.
2. Schritt 2: Priorität anhand fachlicher, technischer und betrieblicher Kriterien strukturieren.
3. Schritt 3: Container- und Kubernetes-Auswirkungen mit messbaren Prüfkriterien und klaren Verantwortlichkeiten bewerten.
4. Schritt 4: Entscheidungen zu Monitoring in einer nachvollziehbaren Architektur- oder Betriebsmatrix dokumentieren.

Praxisübung: Für unterschiedliche Workloads wird entschieden, ob Swap eingesetzt wird, und die Entscheidung wird technisch überprüft.

Kapitel 8: ZFS-Systemerweiterung und Einsatzgrenzen

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: sysext-Aktivierung; Poolaufbau; Kernelkopplung; Updateprüfung.

1. Schritt 1: Datenklasse, Gerätepfad und Wiederherstellungsziel für sysext-Aktivierung festlegen.
2. Schritt 2: Poolaufbau deklarativ einrichten und Abhängigkeiten zu Boot, Netzwerk oder Diensten definieren.
3. Schritt 3: Integrität, Persistenz und Ausfallverhalten von Kernelkopplung mit kontrollierten Tests prüfen.
4. Schritt 4: Sicherung, Wiederanbindung und Rückfall für Updateprüfung dokumentieren.

Praxisübung: Die ZFS-Erweiterung wird in einer Testumgebung aktiviert und vor einem Update auf Kompatibilität sowie Rückfallfähigkeit geprüft.

Kapitel 9: btrfs-Diagnose, Backup und Wiederanbindung

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Dateisystemstatus; Fehlerprüfung; Backup; Ersatzknoten.

1. Schritt 1: Das Fehlerbild im Bereich Dateisystemstatus reproduzieren und eine unveränderte Zeitlinie sichern.
2. Schritt 2: Logs, Statusdaten und Abhängigkeiten zu Fehlerprüfung erfassen und gegeneinander abgleichen.
3. Schritt 3: Die Ursache durch gezielte Prüfungen von Backup eingrenzen und die kleinste wirksame Korrektur anwenden.
4. Schritt 4: Wiederherstellung, Nachkontrolle und Prävention für Ersatzknoten in einem Runbook festhalten.

Praxisübung: Ein Storage-Fehler wird eingegrenzt und die Anwendungsdaten werden auf einem neu bereitgestellten Knoten wieder angebunden.

Methodik und Arbeitsumgebung

Inhaltsverzeichnis des Kapitels: Lernform; Laboraufbau; Validierung; Fehlerfälle und Rücknahme.

Vortrag, technische Einordnung, Live-Demonstrationen und geführte Übungen wechseln sich ab. Jede Konfiguration wird in einer isolierten Laborumgebung erstellt, versioniert, geprüft, angewendet und anhand von Status-, Log- und Funktionskontrollen abgenommen. Fehlerfälle und Rücknahmewege sind Bestandteil der Übungen.