Linux高级文件系统管理之磁盘配额、软RAID及LVM

高级文件系统管理之磁盘配额、软RAID及LVM

 

本章内容：

设定文件系统配额

设定和管理软RAID设备

配置逻辑卷

 

一、文件系统配额：

    执行软限制（soft limit）

硬限制（hard limit）

    注：磁盘配额只能针对分区控制有效，不能对整个磁盘控制，也不能跨分区控制。

    1、初始化：

分区挂载选项：usrquota、grpquota

初始化数据库：quotacheck

2、执行：

开启或者取消配额：quotaon、quotaoff

直接编辑配额：edquota username

在shell中直接编辑：（命令建立配额限制）

setquota usename 4096 5120 40 50 /home

定义原始标准用户：edquota -p user1 user2

3、报告：

用户调查：quota username

配额概述：repquota /home

其它工具：warnquota 

 

事例：将home目录独立出来单独的分区，限制用户的使用。

（1）先创建分区，如下图的分区sda6

  

（2）命令同步系统的新增加分区，如下图：

  

（3）命令格式化新分区：

   

（4）创建临时挂载点，进行数据的迁移，如下图：

  

（5）迁移home目录的数据

  

（6）再次将迁移好数据的分区挂载到空目录home下：

  

（7）修改/etc/fstab配置文件，让机器启动自动检测挂载：

  

（8）再次修改/etc/fstab配置文件，对新分区启用配额初始化，如下图：

  

（9）取消和删除临时挂载点：

  

（10）关闭selinux：

  

（11）reboot

（12）系统启动完成后，命令初始化配额数据库和指定生效的分区挂载的目录：

  

（13）设置用户的配额限度：

  

  

（14）切换用户测试：

  

二、RAID

1、什么的RAID？

  多个磁盘合成一个“阵列”来提供更好的性能、冗余，或者两者都提供。

2、使用RAID的好处：

  提高IO能力：磁盘并行读写

  提高耐用性：磁盘冗余来实现

  级别：多块磁盘组织在一起的工作方式有所不同

3、RAID实现的方式：

  外接式磁盘阵列：通过扩展卡提供适配能力

  内接式RAID：主板集成RAID控制器；安装OS前在BIOS里配置

4、RAID的级别了解：

（1）RAID0（条带卷）

   读、写性能提升；

   可用空间：N*min(disk1,disk2,…)

   无容错能力（坏掉其中任何一块硬盘都不行）

   最少/多磁盘数：2, 2+

   

(2）RAID1（镜像卷）

  读性能提升、写性能略有下降（因为同一份数据要写两次）；

  可用空间：1*min(drive1,drive2,…)

  有冗余能力（可以出现坏掉其中的一块磁盘）

  最少/最多磁盘数：2, 2N

 没有应对防误删的能力。

 

(3）RAID4：

 读、写性能提升

 可用空间：(N-1)*min(disk1,disk2,…)

 有容错能力：允许最多1块磁盘损坏

 最少/最多磁盘数：3, 3+

 多块数据盘异或运算值，存于专用校验盘

 可以通过校验盘的数据来应对其中的一块硬盘坏掉时，更换上新硬盘时可以恢复时间；但是由于校验盘的长时间读写，比较容易坏掉。

 

（4）、RAID5：（带有校验的条带机）

    读、写性能提升

    可用空间：(N-1)*min(disk1,disk2,…)

    有容错能力：允许最多1块磁盘损坏

    最少/最多磁盘数：3, 3+

    据块P为校验位（当其中的一块硬盘坏掉时，更换上新的硬盘时，会自动通过校验位恢复相应的数据）

 

（5）、RAID6：读、写性能提升

   可用空间：(N-2)*min(disk1,disk2,…)

   有容错能力：允许最多2块磁盘损坏

   最少/最多磁盘数：4, 4+

   数据块P、Q为校验位（当其中的两块硬盘坏掉时，更换上新的硬盘时，会自动通过校验位恢复相应的数据）

 

（6）RAID10混合类型级别：是两两成对组成了RAID1，再做RAID0

  （相当于一份数据先RAID0分开两份写，再RAID1同时写两份）

   读、写性能提升

   可用空间：N*min(disk1,disk2,…)/2

   有容错能力：每组镜像最多只能坏一块

   最少/最多磁盘数：4, 4+

  

（7）RAID01混合类型级别：是两两成对组成了RAID0，再做RAID1

（相当于一份数据先RAID1同时写两份，再RAID0分开写两份）

  读、写性能提升

  可用空间：N*min(disk1,disk2,…)/2

  有容错能力：每组镜像可以全坏掉，但是只能坏其中的一组，如果两组同时出现坏掉其中的一块则不可以。

  最少/最多磁盘数：4, 4+

 

（8）RAID7：可以理解为一个独立存储计算机，自身带有操作系统和管理工具，可以独立运行，理论上性能最高的RAID模式

（9）JBOD：Just a Bunch Of Disks

   功能：将多块磁盘的空间合并一个大的连续空间使用

   可用空间：sum(S1,S2,…)

 

三、mdadm命令：为软RAID提供管理界面

1、RAID设备可命名为/dev/md0、/dev/md1、/dev/md2、/dev/md3等等

2、mdadm：模式化的工具

命令的语法格式：mdadm[mode] <raiddevice> [options] <component-devices>

3、支持的RAID级别：LINEAR, RAID0, RAID1, RAID4, RAID5, RAID6, RAID10

4、模式：创建：-C；装配: -A；监控: -F；管理：-f, -r, –；-D：显示raid的详细信息（mdadm -D /dev/md#）。

5、C:创建模式

-n #: 使用#个块设备来创建此RAID

-l #：指明要创建的RAID的级别

-a {yes|no}：自动创建目标RAID设备的设备文件

-c CHUNK_SIZE: 指明块大小

-x #: 指明空闲盘的个数

6、管理模式：

-f: 标记指定磁盘为损坏

-a: 添加磁盘

-r: 移除磁盘

7、观察md的状态：

cat /proc/mdstat

9、创建软RAID步骤：

使用mdadm创建并定义RAID设备：#mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1

 用文件系统对每个RAID设备进行格式化：#mke2fs -j /dev/md0

10、软RAID测试和修复：

测试RAID设备：使用mdadm检查RAID设备的状况：#mdadm –detail|D /dev/md0

  增加新的成员：#mdadm -G /dev/md0 -n4 -a /dev/sdf1

模拟磁盘故障：#mdadm /dev/md0 -f /dev/sda1

  移除磁盘：#mdadm /dev/md0 -r /dev/sda1

  从软件RAID磁盘修复磁盘故障：替换出故障的磁盘然后开机；在备用驱动器上重建分区

  #mdadm /dev/md0 -a /dev/sda1

mdadm、/proc/mdstat及系统日志信息

11、软RAID管理：

生成配置文件：mdadm -D -s >> /etc/mdadm.conf（可以避免停止后启动不了）

停服务：mdadm -S /dev/md0

激活：mdadm -A -s /dev/md0 激活

强制启动：mdadm -R /dev/md0

删除raid信息：mdadm -zero-superblock /dev/sdb1

12、删除软RAID：

    （1）#umount /mnt/raid 取消挂载

    （2）#mdadm -S /dev/md0 停止RAID设备

    

    （3）删除相应的分区，并同步到系统即可

    （4）#mdadm –zero-superblock /dev/sd* 清除RAID在各个磁盘分区上的信息

    （5）清除/etc/fstab上的挂载信息

    （6）删除RAID的配置文件

       （7）删除挂载点目录

 

事例：演示在CentOS6系统上做软RAID5：

（1）先准备三块磁盘

（2）先对其中的一块磁盘进行分区，把全部的空间分成一个分区，如下图：

（可以用分区或者用整块磁盘来做RAID）

（3）将已经分区好的磁盘分区表复制到其他磁盘即可，如下图：

（4）需要对同步分区表的磁盘在系统上进行同步：

（5）使用命令创建RAID5，如下图：（创建/dev/md0块设备，-a yes是让创建时默认回答yes；-l 5是指定RAID的级别为5；-n 3是指定有几块磁盘分区在使用；-x 1指定有几个磁盘分区为空闲状态；后面跟上哪些磁盘分区组成RAID5）

（6）创建RAID5完成，效果如下图：

（7）生成配置文件，以免出现启动不了时可以进行恢复：

（8）格式化磁盘：

（9）修改/etc/fstab

（10）挂载RAID5设备：

（11）模拟其中的一个分区磁盘坏掉，测试效果如下图：

（12）恢复模拟损坏的磁盘分区：

 

 

事例：删除软RAID：

（1）先取消挂载和停止RAID设备：

（2）删除各个磁盘分区

（3）查看清除磁盘分区后的系统磁盘信息：

（如果是一个磁盘分了多个分区的，需要使用命令#partx -d –nr N-M /dev/sd*逐个同步；*为各个磁盘的编号）

（4）修改/etc/fstab

（5）删除RAID配置文件：

（6）删除挂载目录：

 

 

四、LVM（逻辑卷管理器）

（注：LVM可以弹性的更改LVM的容量；删除逻辑卷必须先删除LV，再删除VG，最后删除PV）

1、允许对卷进行方便操作的抽象层，包括重新设定文件系统的大小

2、允许在多个物理设备间重新组织文件系统：

 （1）将设备指定为物理卷

 （2）用一个或者多个物理卷来创建一个卷组

 （3）物理卷是用固定大小的物理区域（Physical Extent，PE）来定义的

 （4）在物理卷上创建的逻辑卷是由物理区域（PE）组成

 （5）可以在逻辑卷上创建文件系统

3、pv管理工具：

 （1）显示pv信息：（pvs：简要pv信息显示；pvdisplay）

   

 （2）创建pv：pvcreate /dev/DEVICE

 （分区需要更改分区的ID编号，则拿整个磁盘不需要去做ID的更改）

4、vg管理工具：

（1）显示卷组：vgs或者vgdisplay

（2）创建卷组：vgcreate vg0 /dev/sd{a6,b}

   

 （3）管理卷组：vgextend vg0 /dev/sdc

           vgreduce vg0 /dev/sdc

 （4）删除卷组：先做pvremove，再做vgremove

5、lv管理工具：

 （1）显示逻辑卷：lvs或者Lvdisplay

  （2）创建逻辑卷：lvcreate-L #[mMgGtT] -n NAME VolumeGroup

  （3）删除逻辑卷：lvremove/dev/VG_NAME/LV_NAME

  （4）重设文件系统大小：fsadm[options] resize device [new_size[BKMGTEP]]；

resize2fs [-f] [-F] [-M] [-P] [-p] device [new_size]

（注：如下图，/dev/vg0/lv0其实是一个软链接）

格式lv0逻辑卷：

修改/etc/fstab配置文件：

创建挂载点和挂载逻辑卷：

5、扩展和缩减逻辑卷：

   （1）扩展逻辑卷：

# lvextend -L [+]#[mMgGtT] /dev/VG_NAME/LV_NAME

# resize2fs /dev/VG_NAME/LV_NAME

 （2）缩减逻辑卷：

# umount/dev/VG_NAME/LV_NAME

# e2fsck -f /dev/VG_NAME/LV_NAME

# resize2fs /dev/VG_NAME/LV_NAME #[mMgGtT]

# lvreduce -L [-]#[mMgGtT] /dev/VG_NAME/LV_NAME

# mount

6、扩展逻辑卷卷组空间：

   （1）创建物理卷：pvcreate /dev/sdc

   

 （2）为卷组分配物理卷：vgextend vg0 /dev/sdc

 

 

 

  

1：创建一个可用空间为1G的RAID1设备，要求其文件系统为ext4，有一个空闲盘，开机可自动挂载至/backup目录

2：创建由三块硬盘组成的可用空间为2G的RAID5设备，要求其chunk大小为256k，文件系统为ext4，开机可自动挂载至/mydata目录

 

3、创建lv

4、扩展lv

5、扩展卷组:

 扩展前：

 

 扩展后：