马哥教育网络班21期-第7周课程练习

第7周课程练习

1. 创建一个10G分区，并格式为ext4文件系统；

添加一块硬盘sdb

1. 要求其block大小为2048,       预留空间百分比为2, 卷标为MYDATA, 默认挂载属性包含acl；

# mke2fs -t ext4 -b 2048 -L 'MYDATA' -m 2

# mount -o acl /dev/sdb1/ /data/mydata/

1. 挂载至/data/mydata目录，要求挂载时禁止程序自动运行，且不更新文件的访问时间戳；

# mount -o noexec,noatime /dev/sdb1/ /data/mydata/

1. 创建一个大小为1G的swap分区，并创建好文件系统，并启用之；

# mkswap /dev/sdb2

# swapon /dev/sdb2

3、写一个脚本

    (1)、获取并列出当前系统上的所有磁盘设备；

    (2)、显示每个磁盘设备上每个分区相关的空间使用信息；

#!/bin/bash

#

echo "当前系统所有磁盘："

fdisk -l | grep "^Disk[[:space:]]/dev"

echo "分区使用情况："

fdisk -l | grep "^/dev/sd"   

1. 总结RAID的各个级别及其组合方式和性能的不同；

RAID全称为独立磁盘冗余阵列(Redundant Array of Independent  Disks)，基本思想就是把多个相对便宜的硬盘组合起来，成为一个硬盘阵列组，使性能达到甚至超过一个价格昂贵、容量巨大的硬盘。RAID通常被用在服务器电脑上，使用完全相同的硬盘组成一个逻辑扇区，因此操作系统只会把它当做一个硬盘。RAID分为不同的等级，各个不同的等级均在数据可靠性及读写性能上做了不同的权衡。在实际应用中，可以依据自己的实际需求选择不同的RAID方案。

RAID0：RAID0称为条带化(Striping)存储，将数据分段存储于各个磁盘中，读写均可以并行处理。因此其读写速率为单个磁盘的N倍(N为组成RAID0的磁盘个数)，但是却没有数据冗余，单个磁盘的损坏会导致数据的不可修复。

Raid1：镜像存储(mirroring)，没有数据校验。数据被同等地写入两个或多个磁盘中，可想而知，写入速度会比较慢，但读取速度会比较快。读取速度可以接近所有磁盘吞吐量的总和，写入速度受限于最慢的磁盘。  RAID1也是磁盘利用率最低的一个。如果用两个不同大小的磁盘建立RAID1，可以用空间较小的那一个，较大的磁盘多出来的部分可以作他用，不会浪费。

Raid2：RAID0的改良版，加入了汉明码(Hanmming  Code)错误校验。汉明码能够检测最多两个同时发生的比特错误，并且能够更正单一比特的错误。汉明码的位数与数据的位数有一个不等式关系，即:

1    2^P ≥ P + D +1

P代表汉明码的个数，D代表数据位的个数，比如4位数据需要3位汉明码，7位数据需要4位汉明码，64位数据时就需要7位汉明码。RAID2是按1bit来分割数据写入的，而P:D就代表了数据盘与校验盘的个数。所以如果数据位宽越大，用于校验的盘的比例就越小。由于汉明码能够纠正单一比特的错误，所以当单个磁盘损坏时，汉明码便能够纠正数据。

RAID 2  因为每次读写都需要全组磁盘联动，所以为了最大化其性能，最好保证每块磁盘主轴同步，使同一时刻每块磁盘磁头所处的扇区逻辑编号都一致，并存并取，达到最佳性能。如果不能同步，则会产生等待，影响速度。

与RAID0相比，RAID2的传输率更好。因为RAID0一般stripe  size相对于RAID2的1bit来说实在太大，并不能保证每次都是多磁盘并行。而RAID2每次IO都能保证是多磁盘并行，为了发挥这个优势，磁盘的寻道时间一定要减少(寻道时间比数据传输时间要大几个数量级)，所以RAID2适合于连续IO，大块IO(比如视频流服务)的情况。

Raid3：类似于RAID2，数据条带化(stripe)存储于不同的硬盘，数据以字节为单位，只是RAID3使用单块磁盘存储简单的奇偶校验信息，所以最终磁盘数量为  N+1 。当这N+1个硬盘中的其中一个硬盘出现故障时， 从其它N个硬盘中的数据也可以恢复原始数据，当更换一个新硬盘后，系统可以重新恢复完整的校验容错信息。

由于在一个硬盘阵列中，多于一个硬盘同时出现故障率的几率很小，所以一般情况下，使用  RAID3，安全性是可以得到保障的。RAID 3会把数据的写入操作分散到多个磁盘上进行，不管是向哪一个数据盘写入数据，  都需要同时重写校验盘中的相关信息。因此，对于那些经常需要执行大量写入操作的应用来说，校验盘的负载将会很大，无法满足程序的运行速度，从而导致整个RAID系统性能的下降。鉴于这种原因，RAID  3更加适合应用于那些写入操作较少，读取操作较多的应用环境，例如数据库和WEB服务器等。

Raid4：与RAID3类似，但RAID4是按块(扇区)存取。无须像RAID3那样，哪怕每一次小I/O操作也要涉及全组，只需涉及组中两块硬盘（一块数据盘，一块校验盘）即可，从而提高了小量数据  I/O速度。

Raid5：奇偶校验(XOR)，数据以块分段条带化存储。校验信息交叉地存储在所有的数据盘上。

RAID5把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上，其中任意N-1块磁盘上都存储完整的数据，也就是说有相当于一块磁盘容量的空间用于存储奇偶校验信息。因此当RAID5的一个磁盘发生损坏后，不会影响数据的完整性，从而保证了数据安全。当损坏的磁盘被替换后，RAID还会自动利用剩下奇偶校验信息去重建此磁盘上的数据，来保持RAID5的高可靠性。

RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID  5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比镜像低而磁盘空间利用率要比镜像高。RAID 5具有和RAID  0相近似的数据读取速度，只是因为多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度相对单独写入一块硬盘的速度略慢。

Raid6：类似RAID5，但是增加了第二个独立的奇偶校验信息块，两个独立的奇偶系统使用不同的算法，数据的可靠性非常高，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。但RAID  6需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间，相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此“写性能”非常差。

每个硬盘上除了都有同级数据XOR校验区外，还有一个针对每个数据块的XOR校验区。当然，当前盘数据块的校验数据不可能存在当前盘而是交错存储的。从数学角度来说，RAID  5使用一个方程式解出一个未知变量，而RAID 6则能通过两个独立的线性方程构成方程组，从而恢复两个未知数据。

伴随着硬盘容量的增长，RAID6已经变得越来越重要。TB级别的硬盘上更容易造成数据丢失，数据重建过程(比如RAID5，只允许一块硬盘损坏)也越来越长，甚至到数周，这是完全不可接受的。而RAID6允许两块硬盘同时发生故障，所以渐渐受到人们的青睐。

伴随CD，DVD和蓝光光盘的问世，存储介质出现了擦除码技术，即使媒介表面出现划痕，仍然可以播放，大多数常见的擦除码算法已经演变为上世纪60年代麻省理工学院林肯实验室开发的Reed-Solomon码。实际情况中，多RAID6实现都采用了标准的RAID5教校验比特和Reed-Solomon码  。而纯擦除码算法的使用使得RAID6阵列可以失效两块以上的硬盘，保护力度更强，有些实现方法提供了多种级别的保护，甚至允许用户(或存储管理员)指定保护级别。

混合RAID

Raid01：是RAID0和RAID1的结合。先做条带(0)，再做镜像(1)。

Raid10：是先做镜像(1)，再做条带(0)

RAID01和RAID10非常相似，二者在读写性能上没有什么差别。但是在安全性上RAID10要好于  RAID01。假设DISK0损坏，在RAID10中，在剩下的3块盘中，只有当DISK1故障，  整个RAID才会失效。但在RAID01中，DISK0损坏后，左边的条带将无法读取，在剩下的3快盘中，只要DISK2或DISK3两个盘中任何一个损坏，都会导致RAID失效。

RAID10和RAID5也是经常用来比较的两种方案，二者都在生产实践中得到了广泛的应用。  RAID10安全性更高，但是空间利用率低。至于读写性能，与cache有很大关联，最好根据实 际情况测试比较选择。

Raid50：RAID 5与RAID  0的组合，先作RAID 5，再作RAID 0。至少需要6块硬盘，最多只能坏一块硬盘。

JBOD：主要功能是将多块硬盘的空间合并成一个大的连续空间使用。

总结：

1. 创建一个大小为10G的RAID1，要求有一个空闲盘，而且CHUNK大小为128k;

# mdadm -C /dev/md1 -n 2 -l 1 -c 128 -x 1 /dev/sdb1 /dev/sdb2  /dev/sdb3

1. 创建一个大小为4G的RAID5设备，chunk大小为256k，格式化ext4文件系统，要求可开机自动挂载至/backup目录，而且不更新访问时间戳，且支持acl功能；

# mdadm -C /dev/md2 -n 3 -l 5 -c 256 /dev/sdb5 /dev/sdb6 /dev/sdb7

# mkfs ext4 /dev/md2

# mkdir /backup

# vim /etc/fstab

7、写一个脚本

   (1)  接受一个以上文件路径作为参数；

   (2)  显示每个文件拥有的行数；

   (3)  总结说明本次共为几个文件统计了其行数；

#!/bin/bash

#

declare -i i=0

for file in $*; do

               if [ -f $file ]; then

               echo "$file line  number:$(wc -l $file | cut -d" " -f1)"

let i++

            else

                echo "please input  correct file path"

            fi

done

echo "Totle file count=$i"

8、写一个脚本

   (1)  传递两个以上字符串当作用户名；

   (2)  创建这些用户；且密码同用户名；

   (3)  总结说明共创建了几个用户；

#!/bin/bash

#

declare -i i=0

if [ $# -lt 2 ];then

            echo "please input at least  two words!"

            exit 99

fi

for username in $@;do

            id $username &> /dev/null

            if [ $? -eq 0 ];then

                echo "$username is  exist!"

           else

                useradd $username

                echo "$username" |  passwd –stdin $username &> /dev/null

                let i++

        fi

done

echo "count:$i"

9、写一个脚本，新建20个用户，visitor1-visitor20；计算他们的ID之和；

#!/bin/bash

#

declare -i i=0

for i in {1..20};do

                useradd visitor$i

                 echo "add visitor$i  success!"

                 sum+=(id -u visitor$i)

done

echo "sum ID:$sum"

10、写一脚本，分别统计/etc/rc.d/rc.sysinit、/etc/rc.d/init.d/functions和/etc/fstab文件中以#号开头的行数之和，以及总的空白行数；

#!/bin/bash

#

declare -i sum1=0

declare -i sum2=0

for i in /etc/{rc.d/{rc.sysinit,init.d/functions},fstab}

do

               sum1+=$( grep "^#" $i  | wc -l )

               sum2+=$( grep "^$" $i  | wc -l )

done

echo "begin with # line:$sum1"

echo "space line:$sum2"

11、写一个脚本，显示当前系统上所有默认shell为bash的用户的用户名、UID以及此类所有用户的UID之和；

#!/bin/bash

#

declare -i sum=0

declare -i i=0

cat /etc/passwd | grep "/bin/bash$" | cut -d':' -f1,3

for i in $(cat /etc/passwd | grep "/bin/bash$" | cut  -d':' -f3)

do

               let sum+=$i

done

echo "UID sum is:$sum

12、写一个脚本，显示当前系统上所有，拥有附加组的用户的用户名；并说明共有多少个此类用户；

#!/bin/bash

#

declare -i sum=0

for i in $(cat /etc/passwd | cut -d':' -f1)

do

               id $i | cut -d' ' -f3 | grep  "," &> /dev/null

               if [ $? -eq 0 ];then

                      echo $i

                      let sum++

               fi

done

echo "total user:$sum"

13、创建一个由至少两个物理卷组成的大小为20G的卷组；要求，PE大小为8M；而在卷组中创建一个大小为5G的逻辑卷mylv1，格式化为ext4文件系统，开机自动挂载至/users目录，支持acl；

使用/dev/sdb8和/dev/sdc1

# pvcreate /dev/sdb8

# pvcreate /dev/sdc1

# vgcreate -s 8m myvg /dev/sdb8 /dev/sdc1

# lvcreate -L 5g -n mylv1 myvg

# mkfs.ext4 /dev/myvg/mylv1

# echo "/dev/myvg/mylv1   /users  ext4  defaults,acl 0 0" >> /etc/fstab

14、新建用户magedu；其家目录为/users/magedu，而后su切换至此用户，复制多个文件至家目录；

# mkdir -p /users/magedu

# useradd -d /users/magedu magedu

# cp -rf /etc/skel/. /users/magedu/

15、扩展mylv1至9G，确保扩展完成后原有数据完全可用；

# lvextend -L +9G /dev/myvg/mylv1

# resize2fs /dev/myvg/mylv1

16、缩减mylv1至7G，确保缩减完成后原有数据完全可用；

# lvreduce -L 7G /dev/myvg/mylv1

# resize2fs /dev/myvg/mylv1

17、对mylv1创建快照，并通过备份数据；要求保留原有的属主属组等信息；

# lvcreate -L 5G -p r -s -n mylv1_snapshot /dev/myvg/mylv1