磁盤配額、陣列與邏輯卷

一、磁盤配額

在內核中執行
以文件系統為單位啟用
對不同組或者用戶的策略不同

根據塊或者節點進行限制
執行軟限制（soft limit）
硬限制（hard limit）

步驟一：獲得文件系統支持
臨時有效：mount -o remount,usrquota,grpquota {mount_point|device}
永久有效：寫入配置文件 /etc/fstab 中
檢查文件系統是否支持磁盤配額：cat /proc/mounts

步驟二：新建quota配置文件

quotacheck [options] [mount_point|device]
    -a：掃描/etc/mtab中支持quota的文件系統，后面可不用添加{mount_point|device}
    -u：只新建用戶配置文件
    -g：只新建用戶組配置文件
    -v：顯示詳細信息

步驟三：啟動、關閉與配置quota
啟動：quotaon [options] [mount_point|device]
        -a：啟動/etc/mtab中支持quota的文件系統，后面可不用添加{mount_point|device}
        -u：只啟動用戶配置文件
        -g：只啟動用戶組配置文件

        -v：顯示詳細信息

關閉：quotaoff [options] [mount_point|device]
        -a：關閉/etc/mtab中支持quota的文件系統，后面可不用添加{mount_point|device}
        -u：只關閉用戶配置文件
        -g：只關閉用戶組配置文件

        -v：顯示詳細信息

配置：edquota [-u username] [-g groupname] 修改限制值
      filesystem blocks soft hard inodes soft hard
      edquota -t 修改寬限時間
      filesstem  block grace period  inode grace period
      edquota -p 范本賬號 -u 新賬號

步驟四：查看quota配置
quota [-vs] [-u username] [-g groupname]
  -s：以MB GB顯示數值大小
repquota -a [-vugs]
步驟五：報告配額狀態
warnquota

二、RAID

RAID:Redundant Arrays of Inexpensive（Independent）Disks
1988年由加利福尼亞大學伯克利分校（University of California-Berkeley）“A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks”。
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

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

RAID實現的方式：
硬RAID
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

軟RAID：使用軟件模擬，可使用分區或磁盤（使用分區時調整分區類型為fd）

RAID級別
RAID-0：條帶卷，strip
RAID-1: 鏡像卷，mirror
RAID-2
..
RAID-5
RAID-6
RAID-10
RAID-01

RAID級別
RAID-0:
讀、寫性能提升；
可用空間：N*min(S1,S2,…)
無容錯能力
最少磁盤數：2, 2

RAID-1：
讀性能提升、寫性能略有下降；
可用空間：1*min(S1,S2,…)
有冗余能力
最少磁盤數：2, 2N

RAID-4：
多塊數據盤異或運算值，存于專用校驗盤

RAID-5：
讀、寫性能提升
可用空間：(N-1)*min(S1,S2,…)
有容錯能力：允許最多1塊磁盤損壞
最少磁盤數：3, 3+

RAID-6：
讀、寫性能提升
可用空間：(N-2)*min(S1,S2,…)
有容錯能力：允許最多2塊磁盤損壞
最少磁盤數：4, 4+

RAID混合類型級別
RAID-10：
讀、寫性能提升
可用空間：N*min(S1,S2,…)/2
有容錯能力：每組鏡像最多只能壞一塊
最少磁盤數：4, 4+
RAID-01、RAID-50

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

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,…)
常用級別：RAID-0, RAID-1, RAID-5, RAID-10, RAID-50, JBOD

軟RAID
mdadm：為軟RAID提供管理界面
為空余磁盤添加冗余
結合內核中的md(multi devices)
RAID設備可命名為/dev/md0、/dev/md1、/dev/md2、/dev/md3等等

軟件RAID的實現
mdadm：模式化的工具
命令的語法格式：mdadm[mode] <raiddevice> [options] <component-devices>
支持的RAID級別：LINEAR, RAID0, RAID1, RAID4, RAID5, RAID6, RAID10
模式：
創建：-C
裝配: -A
監控: -F
管理：-f, -r, -a
<raiddevice>: /dev/md#
<component-devices>: 任意塊設備

-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?。?br />-x #: 指明空閑盤的個數；

  -D：顯示raid的詳細信息；
mdadm-D /dev/md#

管理模式：

-f: 標記指定磁盤為損壞

-a: 添加磁盤

-r: 移除磁盤

增加新的成員
    mdadm –G /dev/md0 –n 4 -a /dev/sdf1

觀察md的狀態：

cat /proc/mdstat

停止md設備：
mdadm -S /dev/md#

軟RAID配置實例
1、創建并定義
    mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x 1 -c 4096 /dev/sd{b,c,d,e}
2、格式化
    mke2fs -j /dev/md0
3、查看詳細信息
    mdadm -D /dev/md0
4、增加新的成員
    mdadm –G /dev/md0 –n 4 -a /dev/sdf1
5、模擬磁盤故障
    mdadm /dev/md0 -f /dev/sda1
6、移除磁盤
    mdadm /dev/md0 –r /dev/sda1
7、查看md的狀態
    cat /proc/mdstat

其他配置

生成配置文件：mdadm –D –s  >> /etc/mdadm.conf

停止服務：mdadm –S /dev/md0
激活服務：mdadm –A  –s /dev/md0
刪除raid信息：mdadm  –zero-superblock /dev/sdb1

三、邏輯卷管理器（LVM）

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
允許在多個物理設備間重新組織文件系統
將設備指定為物理卷
用一個或者多個物理卷來創建一個卷組

物理卷是用固定大小的物理區域（Physical Extent，PE）來定義的
在物理卷上創建的邏輯卷是由物理區域（PE）組成
可以在邏輯卷上創建文件系統
可以使用磁盤或分區（使用分區時調整分區類型為8e）

LVM介紹
LVM: Logical Volume Manager，Version: 2
dm: device mapper：將一個或多個底層塊設備組織成一個邏輯設備的模塊
設備名：/dev/dm-#

軟鏈接：
/dev/mapper/VG_NAME-LV_NAME
    /dev/mapper/vol0-root
/dev/VG_NAME/LV_NAME
    /dev/vol0/root

LVM更改文件系統的容量
LVM可以彈性的更改LVM的容量
通過交換PE來進行資料的轉換，將原來LV內的PE轉移到其他的設備中以降低LV的容量，或將其他設備中的PE加到LV中以加大容量

1.pv管理工具

    pvcreate /dev/device ：新建pv

    pvdisplay [/dev/device] ：顯示pv信息

    pvmove /dev/device ：將一pv上的數據移至另一pv
    pvremove /dev/device ：刪除pv屬性

2.vg管理工具

    vgcreate [-s #] vg_name /dev/device：創建vg

        -s #: 指定pe大小，單位BMG，默認為4M

    vgdisplay [vg_name]：顯示vg信息

    vgextend vg_name lv_name : 增加卷組

    vgreduce vg_name lv_name ：減少卷組

    gremove vg_name lv_name ：刪除卷組，先做pvmove，再做vgremove

3.lv管理工具
    
    lvcreate -L # -n lv_name vg_name : 創建lv
        -L # : 指定lv大小

        -n : 指定lv名稱

    Lvdisplay /dev/vg_name/lv_name ：顯示lv信息

    lvextend -L [+]# /dev/vg_name/lv_name ：擴容lv

    lvreduce -L [-]# /dev/vg_name/lv_name ：縮減lv

        -L [+|-]# ：指定lv大小

    lvremove /dev/vg_name/lv_name ：刪除lv

擴展和縮減邏輯卷

擴展邏輯卷：
lvextend -L [+]#[mMgGtT] /dev/vg_name/lv_name
resize2fs /dev/vg_name/lv_name

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

創建邏輯卷實例
創建物理卷
pvcreate /dev/sda3
為卷組分配物理卷
vgcreate vg0 /dev/sda3
從卷組創建邏輯卷
lvcreate -L 256M -n data vg0
mke2fs -j /dev/vg0/data
mount /dev/vg0/data /mnt/data

邏輯卷管理器快照
快照是特殊的邏輯卷，它是在生成快照時存在的邏輯卷的準確拷貝
對于需要備份或者復制的現有數據集臨時拷貝以及其它操作來說，快照是最合適的選擇。
快照只有在它們和原來的邏輯卷不同時才會消耗空間。
在生成快照時會分配給它一定的空間，但只有在原來的邏輯卷或者快照有所改變才會使用這些空間
當原來的邏輯卷中有所改變時，會將舊的數據復制到快照中。
快照中只含有原來的邏輯卷中更改的數據或者自生成快照后的快照中更改的數據
建立快照的卷大小只需要原始邏輯卷的15%～20%就夠了。也可以使用lvextend放大快照。

邏輯卷管理器快照
快照就是將當時的系統信息記錄下來，就好像照相一般，若將來有任何數據改動了，則原始數據會被移動到快照區，沒有改動的區域則由快照區和文件系統共享。
由于快照區與原本的LV共用很多PE的區塊，因此快照去與被快照的LV必須要要在同一個VG上！系統恢復的時候的文件數量不能高于快照區的實際容量。

使用LVM快照
為現有邏輯卷創建快照

#lvcreate -l 64 -s -n snap-data -p r /dev/vg0/data

掛載快照
#mkdir -p /mnt/snap
#mount -o ro /dev/vg0/snap-data /mnt/snap
刪除快照
#umount /mnt/databackup
#lvremove /dev/vg0/databackup

練習
1：創建一個可用空間為1G的RAID1設備，要求其chunk大小為128k，文件系統為ext4，有一個空閑盤，開機可自動掛載至/backup目錄

     mdadm -C /dev/md# -l 1 -n 2 -x 1 -c 128 -a yes /dev/sda{5,6,7}
     mkfs -t ext4 -L RAID1 /dev/md#
     vim /etc/fstab
     LABLE=RAID1  /backup  ext4  defaults  0  0   

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

       mdadm -C /dev/md# -l 5 -n 3 -c 256 /dev/sda{5,6,7}
       mkfs -t ext4 -l RAID5 /dev/md#
       vim /etc/fstab
       LABLE=RAID5  /mydate  ext4  defaults  0  0