Linux高級文件系統管理之磁盤配額、軟RAID及LVM

高級文件系統管理之磁盤配額、軟RAID及LVM

 

本章內容：

設定文件系統配額

設定和管理軟RAID設備

配置邏輯卷

 

一、文件系統配額：

    執行軟限制（soft limit）

硬限制（hard limit）

    注：磁盤配額只能針對分區控制有效，不能對整個磁盤控制，也不能跨分區控制。

    1、初始化：

分區掛載選項：usrquota、grpquota

初始化數據庫：quotacheck

2、執行：

開啟或者取消配額：quotaon、quotaoff

直接編輯配額：edquota username

在shell中直接編輯：（命令建立配額限制）

setquota usename 4096 5120 40 50 /home

定義原始標準用戶：edquota -p user1 user2

3、報告：

用戶調查：quota username

配額概述：repquota /home

其它工具：warnquota 

 

事例：將home目錄獨立出來單獨的分區，限制用戶的使用。

（1）先創建分區，如下圖的分區sda6

  

（2）命令同步系統的新增加分區，如下圖：

  

（3）命令格式化新分區：

   

（4）創建臨時掛載點，進行數據的遷移，如下圖：

  

（5）遷移home目錄的數據

  

（6）再次將遷移好數據的分區掛載到空目錄home下：

  

（7）修改/etc/fstab配置文件，讓機器啟動自動檢測掛載：

  

（8）再次修改/etc/fstab配置文件，對新分區啟用配額初始化，如下圖：

  

（9）取消和刪除臨時掛載點：

  

（10）關閉selinux：

  

（11）reboot

（12）系統啟動完成后，命令初始化配額數據庫和指定生效的分區掛載的目錄：

  

（13）設置用戶的配額限度：

  

  

（14）切換用戶測試：

  

二、RAID

1、什么的RAID？

  多個磁盤合成一個“陣列”來提供更好的性能、冗余，或者兩者都提供。

2、使用RAID的好處：

  提高IO能力：磁盤并行讀寫

  提高耐用性：磁盤冗余來實現

  級別：多塊磁盤組織在一起的工作方式有所不同

3、RAID實現的方式：

  外接式磁盤陣列：通過擴展卡提供適配能力

  內接式RAID：主板集成RAID控制器；安裝OS前在BIOS里配置

4、RAID的級別了解：

（1）RAID0（條帶卷）

   讀、寫性能提升；

   可用空間：N*min(disk1,disk2,…)

   無容錯能力（壞掉其中任何一塊硬盤都不行）

   最少/多磁盤數：2, 2+

   

(2）RAID1（鏡像卷）

  讀性能提升、寫性能略有下降（因為同一份數據要寫兩次）；

  可用空間：1*min(drive1,drive2,…)

  有冗余能力（可以出現壞掉其中的一塊磁盤）

  最少/最多磁盤數：2, 2N

 沒有應對防誤刪的能力。

 

(3）RAID4：

 讀、寫性能提升

 可用空間：(N-1)*min(disk1,disk2,…)

 有容錯能力：允許最多1塊磁盤損壞

 最少/最多磁盤數：3, 3+

 多塊數據盤異或運算值，存于專用校驗盤

 可以通過校驗盤的數據來應對其中的一塊硬盤壞掉時，更換上新硬盤時可以恢復時間；但是由于校驗盤的長時間讀寫，比較容易壞掉。

 

（4）、RAID5：（帶有校驗的條帶機）

    讀、寫性能提升

    可用空間：(N-1)*min(disk1,disk2,…)

    有容錯能力：允許最多1塊磁盤損壞

    最少/最多磁盤數：3, 3+

    據塊P為校驗位（當其中的一塊硬盤壞掉時，更換上新的硬盤時，會自動通過校驗位恢復相應的數據）

 

（5）、RAID6：讀、寫性能提升

   可用空間：(N-2)*min(disk1,disk2,…)

   有容錯能力：允許最多2塊磁盤損壞

   最少/最多磁盤數：4, 4+

   數據塊P、Q為校驗位（當其中的兩塊硬盤壞掉時，更換上新的硬盤時，會自動通過校驗位恢復相應的數據）

 

（6）RAID10混合類型級別：是兩兩成對組成了RAID1，再做RAID0

  （相當于一份數據先RAID0分開兩份寫，再RAID1同時寫兩份）

   讀、寫性能提升

   可用空間：N*min(disk1,disk2,…)/2

   有容錯能力：每組鏡像最多只能壞一塊

   最少/最多磁盤數：4, 4+

  

（7）RAID01混合類型級別：是兩兩成對組成了RAID0，再做RAID1

（相當于一份數據先RAID1同時寫兩份，再RAID0分開寫兩份）

  讀、寫性能提升

  可用空間：N*min(disk1,disk2,…)/2

  有容錯能力：每組鏡像可以全壞掉，但是只能壞其中的一組，如果兩組同時出現壞掉其中的一塊則不可以。

  最少/最多磁盤數：4, 4+

 

（8）RAID7：可以理解為一個獨立存儲計算機，自身帶有操作系統和管理工具，可以獨立運行，理論上性能最高的RAID模式

（9）JBOD：Just a Bunch Of Disks

   功能：將多塊磁盤的空間合并一個大的連續空間使用

   可用空間：sum(S1,S2,…)

 

三、mdadm命令：為軟RAID提供管理界面

1、RAID設備可命名為/dev/md0、/dev/md1、/dev/md2、/dev/md3等等

2、mdadm：模式化的工具

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

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

4、模式：創建：-C；裝配: -A；監控: -F；管理：-f, -r, –；-D：顯示raid的詳細信息（mdadm -D /dev/md#）。

5、C:創建模式

-n #: 使用#個塊設備來創建此RAID

-l #：指明要創建的RAID的級別

-a {yes|no}：自動創建目標RAID設備的設備文件

-c CHUNK_SIZE: 指明塊大小

-x #: 指明空閑盤的個數?

6、管理模式：

-f: 標記指定磁盤為損壞

-a: 添加磁盤

-r: 移除磁盤

7、觀察md的狀態：

cat /proc/mdstat

9、創建軟RAID步驟：

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

 用文件系統對每個RAID設備進行格式化：#mke2fs -j /dev/md0

10、軟RAID測試和修復：

測試RAID設備：使用mdadm檢查RAID設備的狀況：#mdadm –detail|D /dev/md0

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

模擬磁盤故障：#mdadm /dev/md0 -f /dev/sda1

  移除磁盤：#mdadm /dev/md0 -r /dev/sda1

  從軟件RAID磁盤修復磁盤故障：替換出故障的磁盤然后開機；在備用驅動器上重建分區

  #mdadm /dev/md0 -a /dev/sda1

mdadm、/proc/mdstat及系統日志信息

11、軟RAID管理：

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

停服務：mdadm -S /dev/md0

激活：mdadm -A -s /dev/md0 激活

強制啟動：mdadm -R /dev/md0

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

12、刪除軟RAID：

    （1）#umount /mnt/raid 取消掛載

    （2）#mdadm -S /dev/md0 停止RAID設備

    

    （3）刪除相應的分區，并同步到系統即可

    （4）#mdadm –zero-superblock /dev/sd* 清除RAID在各個磁盤分區上的信息

    （5）清除/etc/fstab上的掛載信息

    （6）刪除RAID的配置文件

       （7）刪除掛載點目錄

 

事例：演示在CentOS6系統上做軟RAID5：

（1）先準備三塊磁盤

（2）先對其中的一塊磁盤進行分區，把全部的空間分成一個分區，如下圖：

（可以用分區或者用整塊磁盤來做RAID）

（3）將已經分區好的磁盤分區表復制到其他磁盤即可，如下圖：

（4）需要對同步分區表的磁盤在系統上進行同步：

（5）使用命令創建RAID5，如下圖：（創建/dev/md0塊設備，-a yes是讓創建時默認回答yes；-l 5是指定RAID的級別為5；-n 3是指定有幾塊磁盤分區在使用；-x 1指定有幾個磁盤分區為空閑狀態；后面跟上哪些磁盤分區組成RAID5）

（6）創建RAID5完成，效果如下圖：

（7）生成配置文件，以免出現啟動不了時可以進行恢復：

（8）格式化磁盤：

（9）修改/etc/fstab

（10）掛載RAID5設備：

（11）模擬其中的一個分區磁盤壞掉，測試效果如下圖：

（12）恢復模擬損壞的磁盤分區：

 

 

事例：刪除軟RAID：

（1）先取消掛載和停止RAID設備：

（2）刪除各個磁盤分區

（3）查看清除磁盤分區后的系統磁盤信息：

（如果是一個磁盤分了多個分區的，需要使用命令#partx -d –nr N-M /dev/sd*逐個同步；*為各個磁盤的編號）

（4）修改/etc/fstab

（5）刪除RAID配置文件：

（6）刪除掛載目錄：

 

 

四、LVM（邏輯卷管理器）

（注：LVM可以彈性的更改LVM的容量；刪除邏輯卷必須先刪除LV，再刪除VG，最后刪除PV）

1、允許對卷進行方便操作的抽象層，包括重新設定文件系統的大小

2、允許在多個物理設備間重新組織文件系統：

 （1）將設備指定為物理卷

 （2）用一個或者多個物理卷來創建一個卷組

 （3）物理卷是用固定大小的物理區域（Physical Extent，PE）來定義的

 （4）在物理卷上創建的邏輯卷是由物理區域（PE）組成

 （5）可以在邏輯卷上創建文件系統

3、pv管理工具：

 （1）顯示pv信息：（pvs：簡要pv信息顯示；pvdisplay）

   

 （2）創建pv：pvcreate /dev/DEVICE

 （分區需要更改分區的ID編號，則拿整個磁盤不需要去做ID的更改）

4、vg管理工具：

（1）顯示卷組：vgs或者vgdisplay

（2）創建卷組：vgcreate vg0 /dev/sd{a6,b}

   

 （3）管理卷組：vgextend vg0 /dev/sdc

           vgreduce vg0 /dev/sdc

 （4）刪除卷組：先做pvremove，再做vgremove

5、lv管理工具：

 （1）顯示邏輯卷：lvs或者Lvdisplay

  （2）創建邏輯卷：lvcreate-L #[mMgGtT] -n NAME VolumeGroup

  （3）刪除邏輯卷：lvremove/dev/VG_NAME/LV_NAME

  （4）重設文件系統大?。?/span>fsadm[options] resize device [new_size[BKMGTEP]]；

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

（注：如下圖，/dev/vg0/lv0其實是一個軟鏈接）

格式lv0邏輯卷：

修改/etc/fstab配置文件：

創建掛載點和掛載邏輯卷：

5、擴展和縮減邏輯卷：

   （1）擴展邏輯卷：

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

# resize2fs /dev/VG_NAME/LV_NAME

 （2）縮減邏輯卷：

# 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、擴展邏輯卷卷組空間：

   （1）創建物理卷：pvcreate /dev/sdc

   

 （2）為卷組分配物理卷：vgextend vg0 /dev/sdc

 

 

 

  

1：創建一個可用空間為1G的RAID1設備，要求其文件系統為ext4，有一個空閑盤，開機可自動掛載至/backup目錄

2：創建由三塊硬盤組成的可用空間為2G的RAID5設備，要求其chunk大小為256k，文件系統為ext4，開機可自動掛載至/mydata目錄

 

3、創建lv

4、擴展lv

5、擴展卷組:

 擴展前：

 

 擴展后：