Linux系统中RAID及LVM管理

Linux系统中如何提高磁盘的读写性能,如何实现磁盘冗余,当磁盘快被占满时,又如何弹性拓展磁盘容量,RAID及LVM技术可以帮你轻松解决。

本节索引

一、RAID概念及管理

二、LVM逻辑卷的介绍及使用

 

Linux系统中如何提高磁盘的读写性能,如何实现磁盘冗余,当磁盘快被占满时,又如何弹性拓展磁盘容量,RAID及LVM技术可以帮你轻松解决。

一、RAID概念及管理

RAID:Redundant Arrays of Inexpensive(Independent) Disks 廉价(独立)磁盘冗余阵列

使用多个磁盘合成一个“阵列”来提供更好的性能、冗余,或者两种都提供。

 

RAID的作用:

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

 

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

软件RAID:通过OS实现(生产环境很少用,一般用来测试模拟)

 

RAID级别

RAID-0              条带卷,strip

RAID-1              镜像卷,mirror

RAID-2

RAID-5

RAID-6

RAID-10

RAID-01

JBOD                 将多块磁盘的空间合并成一个连续空间使用

 

注:目前RAID2-4已基本淘汰,RAID0生产中也少用,RAID1,RAID5,RAID10,RAID01常见

 

RAID0      条带卷,读写能力提升,但无容错能力,最少需2块磁盘组成,磁盘利用率100%

RAID1       镜像卷,具有一块硬盘的容错性,需要2,2N块磁盘组成,磁盘利用率50%

RAID4      牺牲了1块硬盘实现冗余,至少3块磁盘组成,磁盘利用率(n-1)n

RAID5      带奇偶校验的条带集,至少3块磁盘组成,磁盘利用率(n-1)n,一块硬盘损坏,将大幅

消耗系统性能,造成宕机,应及时更换硬盘,性价比高

RAID6      牺牲了2块硬盘实现冗余,至少4块磁盘组成,磁盘利用率(n-2)n

RAID10    先做RAID1,再做RAID0,容错性相较于RAID01更强,至少4块磁盘组成,空间利用率50%。

生产中有条件情况下建议使用RAID10

RAID01    先做RAID0,再做RAID1,至少4块磁盘组成,容错性较RAID10稍弱,空间利用率50%

RAID50    先做RAID5,再做RAID0,提供了接近RAID 10性能、可用性以及接近RAID 5成本的特性,具

有较好的整体性价比,至少6块磁盘组成,空间利用率(n-2)n

JBOD        可用空间sum(S1,S2…),性能无提升,至少需要2块磁盘,磁盘利用率100%

 

常见RAID图形示意

RAID0      条带卷,读写能力提升,但无容错能力,最少需2块磁盘组成,磁盘利用率100%

0

RAID1       镜像卷,读性能提升,写性能下降具有一块硬盘的容错性,需要2,2N块磁盘组成,磁盘利用绿

50%

1

 

RAID5      带奇偶校验的条带集,与RAID4校验位固定在一个磁盘上相比,RAID5校验位在不同磁盘上不

断更替;至少3块磁盘组成,磁盘利用率(n-1)n,一块硬盘损坏,将大幅消耗系统性能,造成宕机,应

及时更换硬盘,性价比高

5

 

RAID01    先做RAID0,再做RAID1,至少4块磁盘组成,容错性较RAID10稍弱,空间利用率50%

wKioL1bpX-KSDT33AAC2vBgWLfg951

 

RAID10    先做RAID1,再做RAID0,容错性相较于RAID01更强,至少4块磁盘组成,空间利用率50%。

生产中有条件情况下建议使用RAID10

10

RAID50    先做RAID5,再做RAID0,提供了接近RAID 10性能、可用性以及接近RAID 5成本的特性,具有较好的整体性价比,至少6块磁盘组成,空间利用率(n-2)n

50

JBOD        可用空间sum(S1,S2…),性能无提升,无冗余能力,至少需要2块磁盘,磁盘利用率100%

jb

 

RAID按实现方式的不同一般分为硬件RAID软件RAID,生产环境中多数使用硬件RAID,在下面的实

测试环境中我们使用软件RAID。

软件RAID

mdadm 命令   为软RAID提供管理界面

为空余磁盘添加冗余

结合内核中的md(multi devices)

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

 

dd if=/dev/zero  of=/dev/sdb1             破坏文件系统

 

mdadm -C /dev/md0 -a yes  -l5 -n4 -x1  /dev/sd{b,c,d,e}1     创建一个RAID5,包含4块硬盘,一

块空闲盘

mdadm -D /dev/md0                   查看raid信息

mkfs.ext4 /dev/md0 -L raid     添加文件系统,添加卷标为raid

 

停用

umount /mnt/raid/

mdadm    -S  /dev/md0         禁用raid

-A              启用raid

 

模拟损坏硬盘

mdadm    /dev/md0 -f /dev/sdd1 

 

移除损坏硬盘

mdadm   /dev/md0 -r /dev/sdd1

 

更换一个新硬盘

mdadm    /dev/md0 -a /dev/sda1

 

拓展RAID一个硬盘

mdadm -G /dev/md0 -n4 -a /dev/sdb3

 

ll /etc/mdadm/conf

mdadm -Ds /dev/md0 > /etc/mdadm/conf      保存配置文件

将来重启或停止raid服务不会出现找不到配置文件的情况

 

二、LVM逻辑卷介绍及使用

 

   logical Volumes                                                  逻辑卷

lvcreae  ↑                                                      创建逻辑卷  ↑

 Volime Group                                                     卷组

vgcreate ↑                                                       创建卷组    ↑

Physical Volumes                                              物理卷

pvcreate ↑                                                     创建物理卷  ↑

 Linux Block Devices                                         Linux块设备

 

pv管理工具

显示物理卷

pvs            简要

pvdisplay 详细

 

创建卷组

pvcreate  /dev/DEVICE

 

vg管理工具

显示卷组

vgs

vgdisplay

 

创建卷组

vgcreate [-s #[kKmMgGtTpPeE]] 卷组名 各分区物理路径

 

lv管理工具

显示逻辑卷

lvs

Lvdisplay

 

创建逻辑卷

lvcreate -L #[mMgGtT] -n 逻辑卷名 卷组名

lvcreate -l 60%VG -n mylv testvg

lvcreate -l 100%FREE -n yourlv testvg

 

lvcreate 

常用选项

-c     指定chunk大小

-l      指定PE数创建逻辑卷,或[%{VG|FREE|ORIGIN}]

-L    指定大小创建逻辑卷

-n     指定逻辑卷名称

-p{r|rw}指定逻辑卷权限

-t      测试

 

删除逻辑卷

lvremove /dev/VG_NAME/LV_NAME

 

重设文件系统大小

fsadm [options] resize device [new_size[BKMGTEP]]

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

 

 

LVM快照

快照是特殊的逻辑卷,它是在生成快照时存在的逻辑卷的准确拷贝

要注意快照不能替代备份作用,但可用于测试环境,在特殊情况下可代替备份效果。

快照生成时需要分配给它一定的空间,这些空间只有在原来的逻辑卷或者快照有所改变才会使用

这些空间,建立快照的卷大小只需要原始逻辑卷的15%-20%就可以了,也可以使用lvextend放大快照空

间要注意快照必须与被快照的LV在同一个卷组中,系统恢复时文件数量不能高于快照区的实际容量。

 

为现有逻辑卷创建快照与添加逻辑卷命令相同

lvcreate

创建快照常用选项:

-l      指定PE数创建快照,或[%{VG|FREE|ORIGIN}]

-L    指定大小创建快照逻辑卷

-n     指定快照名称

-p{r|rw}指定快照权限,一般设为只读

 

 

 

ext系列:

lvcreate -n centoslv0-snapshot -s -L 1G -p r /dev/centos6lv0

lvdisplay

mkdir /mnt/snap

mount /dev/centos6vg0/centos6lv0-snapshot  /mnt/snap

 

xfs文件系统:

lvcreate -n centoslv0-snapshot -s -L 1G -p r /dev/lv0

lvdisplay

mkdir /mnt/snap

xfs文件系统不予许相同UUID设备进行挂载

mount -o nouuid  /dev/vg0/lv0-snopshot /mnt/lv0-snap

 

 

恢复快照

umount /mnt/snap/

umount /mnt/centos6lv0/

lvconvert  –merge  /dev/centos6vg0/centos6lv0-snapshot

注:快照会在合并恢复后自动删除

 

删除快照

umount /mnt/vg0/lv0

lvremove /dev/mnt/lv0-snap

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