LVM邏輯卷管理
應用場景：想象一下，你通過傳統的硬盤分區方式為某些用戶提供了一塊磁盤，隨著用戶數據的不斷增加，分區的容量告急。這時要增加容量，只能選擇用另一塊容量更大的硬盤或分區來替換，在這個過程中，你需要將數據先拷貝至新設備，拷貝完成之后，再用新設備替換容量告罄的設備。假設你很有耐心并且整個數據的拷貝過程是順順利利的，你也需要考慮靠背后文件的權限變化、替換過程中用戶業務終止造成的損失；即便你搞定了所有的問題，當用戶業務迎來快速增長，或者你業務增長估計不足，或者出于節省開支的考慮，你需要縮減用戶的硬盤空間，這時，你要怎么做呢？
還是來看看LVM吧。
LVM(Logical Volume Manager)是內核提供的一種邏輯卷管理器。適用于管理大型存儲設備，允許用戶動態調整文件系統的大小。LVM提供邏輯上的存儲設備，用戶不用再關心底層的物理硬盤。
一、邏輯卷的創建過程：
將一個或多個硬盤創建為PV（物理卷,Physical Volume），由一個或多個物理硬盤組合成VG（卷組,Volume Group），卷組是邏輯概念上的設備，其最小構成單位被稱為PE（物理長度，Physical Extended），再將指定個數的PE組合成LV（邏輯卷Logic Volume）
二、創建邏輯卷
實驗：給系統新增3塊硬盤，容量分別為20G、20G、10G。在此基礎上，創建一個名為newbie的VG，PE大小為8M，容量為35G，在VG的基礎上創建一個名為newbie_lv的LV，容量為25G。將其掛載至/newbie目錄，文件系統要求為xfs。
2.1 創建PV
要達到容量為35G需求，需要對sdb或sdc進行分區，創建一個大小為5G的分區。以sdb為例。
注意：創建完成后，要將分區的類型轉換為LVM，類型選項8e。之后通知內核硬盤所做的改動：
CentOS6：partx
CentOS5、7：partxprobe
通過lsblk可查看到分區已創建完成。
之后，開始創建PV
使用：pvcreate device
pvcreate /dev/sdb1
因為之前sdd被使用過，并且創建了文件系統，系統詢問是否擦掉硬盤上的文件系統，測試用，刪之。
創建成功之后?？梢酝ㄟ^pvs、pvdisplay?？聪到y上的PV信息。pvdisplay能查看詳細信息。
/dev/sda2為安裝系統時的配置。通過pvdisplay可以查看到每個pv的PE大小，總的PE數，剩余PE數，已使用PE數等信息。
~]#pvdisplay
"/dev/sdc" is a new physical volume of "20.00 GiB"
--- NEW Physical volume ---
PV Name /dev/sdc
VG Name #屬于哪個卷組，因為還沒有將其加入到卷組中，所以無信息
PV Size 20.00 GiB #PV大小
Allocatable NO
PE Size 0 #PE大小
Total PE 0 #總PE數
Free PE 0 #剩余PE數
Allocated PE 0 #已使用PE數
PV UUID ClySli-njRv-u4Ot-AuNL-6qte-jCt3-2bqXOj
2.2 PV創建完成之后，將PV加入VG
根據實驗要求，大小為35G，名稱為newbie，PE大小為8M
使用vgcreate命令
vgcreate vg_name [option] devices
常用option：
-s：指定PE的大小。默認為4M
創建成功之后，通過vgs、vgdisplay（查看詳細信息）查看VG的相關信息
vgdisplay [vgname]
2.3 在vg的基礎上創建名為newbie_lv的邏輯卷，大小為25G
使用lvcreate命令創建lv
lvcreate [options] vgname
-n lvname ：指定lv名稱
-L size：指定lv的大小，單位為{M|G|T}
-l pe_count：指定創建的lv包含的PE數量（一般情況下直接指定大小。）
創建之后，查看，lvs、lvdisplay（詳細信息）
lv在創建完成之后，其目錄存放于/dev目錄下，以dm-開頭。為了方便使用，創建了2個軟連接指向lv；分別為/dev/mapper/vgname-lvname、/dev/vgname/lvname，如圖：
2.4 使用創建完成的lv
lv創建完成之后，就可以格式化和掛載使用了。此過程不再贅述
三、邏輯卷的擴容和縮減
3.1 邏輯卷擴容
LV的大小不能超過VG的大小，LV可擴展的大小即為VG的剩余大小。
VG的大小由PV決定，若VG大小不足，增加新的PV至VG中即可。
在上文中，我們增加了一個大小為25G的LV，已知VG的大小為35G，怎樣將LV的大小擴容至45G。
在前文中，增加的硬盤容量共計為50G，我們只使用了35G，還有15G可用。將剩余的15G劃分為一個分區，創建為PV，加入到VG中。
PV創建之后，使用vgextend來將PV加入VG
用法：vgextend vgname pvname
VG容量擴展之后，就可以將LV的容量擴展至45G了。
使用lvcreate來擴展
用法：
lvcreate lvname [option]
常用option；
-L m{M|G|T}：直接指定LV的大小為m {M|G|T}
-L + m{M|G|T}：在原有大小之上，再增加m{M|G|T}
注：請注意兩者之間的區別，并且，新增后的LV大小不能小于原有的大小
這時，我們去查看/newbie是否相應的增加。注意在擴容的過程中沒有umount該LV
發現/newbie的容量并沒有增加，這是因為邏輯卷邊界擴展之后，對應的文件系統邊界并沒有相應的擴展。需要注意的是，擴展ext系列的文件系統與xfs文件系統的方式并不一致。
擴展ext系列文件系統的邊界：
resize2fs /dev/vg_name/lv_name
擴展xfs文件系統的邊界：
擴展文件系統的邊界之后，整個邏輯卷的擴展才算成功。
3.2 縮減LV
在生成環境中，縮減LV是一個比較危險的操作，為了避免數據被破壞，在操作前應將LV上的數據備份。建議慎用此操作。
將newbie_lv的大小縮減為40G。
邏輯卷的縮減順序：
1）、先卸載，umount /dev/vg_name-lv_name
2）、強制檢測修復文件系統：
ext系列：e2fsck -f /dev/vg_name-lv_name
xfs系列：xfs_repair /dev/vg_name-lv_name
3）、縮減文件系統(邏輯邊界):resize2fs /dev/vg_name/lv_name m[MGT]
4）、縮減lvm: lvreduce -L [-]#[MGT] /dev/vg_name/lv_name
5）、掛載使用:mount
google了下，發現xfs文件系統只能擴容，不能縮減，沒辦法，只好把LV的文件系統調整為ext4了。我擦！當然，有興趣的同志可以試試xfsdump和xfsrestore命令，前者用來備份，后者用來還原。
1）先卸載（注意：若將LV同時掛載到多個目錄上，應全部卸載之后再操作），再修改文件系統類型（ext文件系統忽略）
~]#mkfs.ext4 /dev/newbie/newbie_lv
2）強制檢測文件系統；縮減文件系統邏輯邊界，縮減LV
注意：在縮減時，是先縮減文件系統的邏輯邊界，再縮減LV
3）掛載使用。因為文件系統改變了，所以LV的UUID也發生了變化，在掛載時注意修改，
RAID管理
RAID:Redundent Arrays of Independent Disks 獨立磁盤冗余陣列,其 思想是：將多塊獨立的磁盤按不同的方式組合為一個邏輯磁盤，從而提高存儲容量，提升存儲性能或提供數據備份功能
注意：RAID只是為磁盤自身提供冗余，避免出現因為磁盤損壞導致數據丟失的現象，并不能替代數據備份。
RAID實現的方式：
硬件方式：生產環境中多采用此方式
外接式磁盤陣列，通過擴展卡提供適配能力
內接式磁盤陣列，主板集成RAID控制器
軟件方式：
Software RAID
一、RAID級別：
不同的級別表示多塊磁盤組織在一起的工作方式不同。級別之間并無高低、上下之分。
1、RAID-0：0，不含校驗和冗余的條帶卷（strip）
數據被分割為多個部分，分別寫入每塊硬盤，所以能極大地提升存儲性能和存儲空間，磁盤利用率為100%，但無容錯能力，一旦某塊磁盤被損壞，則數據將被破壞，數據安全得不到保障。最少需要2塊磁盤。
例：下圖中，數據被同步分別存放于A、B、C三塊磁盤中。若每塊磁盤的容量為100G，則可利用的總容量為300G。因為沒有備份和校驗，若其中一塊磁盤損壞，則會導致文件無法讀取。
2、RAID-1：不含校驗的鏡像卷（mirror）
使用磁盤鏡像技術，在一個磁盤上存放數據的同時也在另一個磁盤存放相同的數據。寫性能下降，讀取性能提升。具有冗余能力，數據安全得到保障，但最少需要2塊磁盤，磁盤利用率低，僅為50%
RAID2,3,4（不常用，不做介紹）
3、RAID-5：
數據以block為單位同步式分別寫入不同的磁盤上，并對數據作奇偶校驗，并將校驗碼存入磁盤，校驗碼交互存放在各個磁盤中，當某塊磁盤中的數據發送損壞時，可以通過其他2塊磁盤來計算出損壞盤的數據，從而保證了數據的安全，數據的讀寫性能也得到提升。校驗碼占用一個磁盤空間大小。可用空間：（n-1）/n。具有容錯能力：冗余1塊。最少需要3塊磁盤。還可以額外提供一塊磁盤用作spare，并不真正加入陣列中，但當陣列中的某塊磁盤損壞時，能自動替換損壞的磁盤。
4、RAID-6：
類似于RAID-5，但多用一塊磁盤做校驗。
磁盤利用率為（n-2）/n，
冗余2塊，
最少磁盤數為4
二、RAID組合模式：
1、RAID-10：RAID1和RAID0的組合，先做RAID1（優于RAID01）。繼承了RAID0的高效和RAID1的安全。磁盤利用率為50%，最少4塊磁盤。
先將磁盤A和B做出一個RAID1，再將磁盤C和D做出一個RAID1，之后再將兩個RAID1做成RAID0。當數據寫入時，首先會議條帶的方式分別寫入由兩個RAID1組合成的RAID0中，隨后，在RAID1中又會以鏡像的方式，寫入數據時，同時備份該數據并寫入到陣列中的另一塊磁盤上。
2、RAID-01：RAID0和RAID1的組合，先做RAID0
3、RAID-50
最少6塊磁盤
三、軟RAID的實現方式：
注：在生產環境中盡量不要使用這種方式。應該采用硬件的方式來實現RAID功能。
使用mdadm命令來實現軟raid
madam：模式化的工具
mdadm [mode] <RAIDdevice> [OPTIONS] <component-devices>
支持的RAID級別：RAID0、RAID1、RAID4、RAID5、RAID6
模式：
創建： -C
裝配： -A
監控： -F
管理： -f,-r,-a
<RAIDdevice>:/dev/md#
-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
創建軟RAID的過程：
1）、創建磁盤分區。fdisk，并將分區格式修改為riad
2）、創建RAID5
mdadm -C /dev/md0 -a yes -n 3 -x 1 -l 5 /dev/sdb{5,6,7,8}
3）、給RAID5創建文件系統
4）、掛載該RAID。在/etc/fstab中掛載最好使用UUID來掛載
查看當前系統的磁盤陣列信息：cat /proc/mdstat
mdadm -D /dev/md0 查看指定磁盤陣列的詳細信息
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb5 將屬于某 磁盤陣列中的某塊磁盤指定為損壞
mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb5 將陣列中損壞的磁盤移除
mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb5 為陣列增加新的磁盤
mdadm -S /dev/md0 停止md設備
四、實戰演練：
例1：創建一個可用空間為1G的RAID1設備，文件系統為ext4，有一個空閑盤，開機可自動掛載至/backup目錄
步驟：
（1）新增一塊1G的硬盤
（2）將其分為2個分區，大小分別為500M
（3）創建raid1。
mdadm –C /dev/md100 –a yes –n2 –l 1 /dev/sdb{1,2}
（4）為raid1創建文件系統
mkfs.ext4 /dev/md100
（5）設置自動掛載
mkdir /backup
cat /etc/fstab
/dev/md100 /backup ext4 default 0 0
mount -a
例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
步驟：
（1）增加三塊硬盤，容量分別為500M、500M、1G
（2）創建RAID5,指定chunk大小為256k
mdadm –C /dev/md200 –c 256 –n 3 –l 5 /dev/sd{c,d,e}
（3）創建文件系統
mkfs.ext4 /dev/md100
（4）設置自動掛載
mkdir /mydata
cat /etc/fstab
/dev/md200 /mydata ext4 default 0 0
mount -a
五、磁盤配額
綜述：
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，可靈活應用。根據塊或者節點進行限制
如何實現磁盤配額限制：
配額限制只能對磁盤進行操作
要對某個目錄進行限額，需要將其掛載至獨立的磁盤上。
步驟：
1、掛載時啟用配額選項
vim /etc/fstab；在掛載選項增加usrquota,grpquota
2、創建配額數據庫
quotacheck -cug /home
-c：創建
-u：usrquota
-g：grpquota
注：若提示權限問題，關閉selinux，setenforce 0
3、啟用數據庫
quotaon /home
quotaon -p /home：查看數據庫是否啟用
4、配置配額：三種方式
1）、edquota hadoop
文件格式：
blocks soft hard inodes soft hard
已使用的大小 警告大小 限定大小 已創建文件數 警告文件數 限定文件數
2）、edquota -p hadoop gentoo：參考hadoop用戶的配額設置gentoo用戶的配額限制
3）、setquota hadoop 100000 150000 0 0 /home
5、測試
quota hadoop
repoquota /home
dd往目錄寫文件
注：如何判斷文件是否屬于該用戶：判斷文件的屬主，而不是文件的存放位置。
例：以給/home下每用戶限額1G為例。
1）、給系統新增一塊10G的硬盤。將硬盤掛載至/mnt/home。將/home的數據拷貝至/mnt/home
2）、卸載/mnt/home，將新增的磁盤設置自動掛載到/home目錄下，注意在掛載是，掛載特性應增加上usrquota,grpquota兩個選項。
3）、quotacheck -cug /home/；若報錯，執行：setenforce 0
4）、quotaon -p /home/
5）、edquota hadoop，為hadoop用戶配置限額
6）、edquota -p hadoop gentoo，參考hadoop用戶配置gentoo用戶的配額
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