馬哥教育網絡班21期-第7周課程練習

第7周課程練習

1. 創建一個10G分區，并格式為ext4文件系統；

添加一塊硬盤sdb

1. 要求其block大小為2048,       預留空間百分比為2, 卷標為MYDATA, 默認掛載屬性包含acl；

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

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

1. 掛載至/data/mydata目錄，要求掛載時禁止程序自動運行，且不更新文件的訪問時間戳；

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

1. 創建一個大小為1G的swap分區，并創建好文件系統，并啟用之；

# mkswap /dev/sdb2

# swapon /dev/sdb2

3、寫一個腳本

    (1)、獲取并列出當前系統上的所有磁盤設備；

    (2)、顯示每個磁盤設備上每個分區相關的空間使用信息；

#!/bin/bash

#

echo "當前系統所有磁盤："

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

echo "分區使用情況："

fdisk -l | grep "^/dev/sd"   

1. 總結RAID的各個級別及其組合方式和性能的不同；

RAID全稱為獨立磁盤冗余陣列(Redundant Array of Independent  Disks)，基本思想就是把多個相對便宜的硬盤組合起來，成為一個硬盤陣列組，使性能達到甚至超過一個價格昂貴、容量巨大的硬盤。RAID通常被用在服務器電腦上，使用完全相同的硬盤組成一個邏輯扇區，因此操作系統只會把它當做一個硬盤。RAID分為不同的等級，各個不同的等級均在數據可靠性及讀寫性能上做了不同的權衡。在實際應用中，可以依據自己的實際需求選擇不同的RAID方案。

RAID0：RAID0稱為條帶化(Striping)存儲，將數據分段存儲于各個磁盤中，讀寫均可以并行處理。因此其讀寫速率為單個磁盤的N倍(N為組成RAID0的磁盤個數)，但是卻沒有數據冗余，單個磁盤的損壞會導致數據的不可修復。

Raid1：鏡像存儲(mirroring)，沒有數據校驗。數據被同等地寫入兩個或多個磁盤中，可想而知，寫入速度會比較慢，但讀取速度會比較快。讀取速度可以接近所有磁盤吞吐量的總和，寫入速度受限于最慢的磁盤。  RAID1也是磁盤利用率最低的一個。如果用兩個不同大小的磁盤建立RAID1，可以用空間較小的那一個，較大的磁盤多出來的部分可以作他用，不會浪費。

Raid2：RAID0的改良版，加入了漢明碼(Hanmming  Code)錯誤校驗。漢明碼能夠檢測最多兩個同時發生的比特錯誤，并且能夠更正單一比特的錯誤。漢明碼的位數與數據的位數有一個不等式關系，即:

1    2^P ≥ P + D +1

P代表漢明碼的個數，D代表數據位的個數，比如4位數據需要3位漢明碼，7位數據需要4位漢明碼，64位數據時就需要7位漢明碼。RAID2是按1bit來分割數據寫入的，而P:D就代表了數據盤與校驗盤的個數。所以如果數據位寬越大，用于校驗的盤的比例就越小。由于漢明碼能夠糾正單一比特的錯誤，所以當單個磁盤損壞時，漢明碼便能夠糾正數據。

RAID 2  因為每次讀寫都需要全組磁盤聯動，所以為了最大化其性能，最好保證每塊磁盤主軸同步，使同一時刻每塊磁盤磁頭所處的扇區邏輯編號都一致，并存并取，達到最佳性能。如果不能同步，則會產生等待，影響速度。

與RAID0相比，RAID2的傳輸率更好。因為RAID0一般stripe  size相對于RAID2的1bit來說實在太大，并不能保證每次都是多磁盤并行。而RAID2每次IO都能保證是多磁盤并行，為了發揮這個優勢，磁盤的尋道時間一定要減少(尋道時間比數據傳輸時間要大幾個數量級)，所以RAID2適合于連續IO，大塊IO(比如視頻流服務)的情況。

Raid3：類似于RAID2，數據條帶化(stripe)存儲于不同的硬盤，數據以字節為單位，只是RAID3使用單塊磁盤存儲簡單的奇偶校驗信息，所以最終磁盤數量為  N+1 。當這N+1個硬盤中的其中一個硬盤出現故障時， 從其它N個硬盤中的數據也可以恢復原始數據，當更換一個新硬盤后，系統可以重新恢復完整的校驗容錯信息。

由于在一個硬盤陣列中，多于一個硬盤同時出現故障率的幾率很小，所以一般情況下，使用  RAID3，安全性是可以得到保障的。RAID 3會把數據的寫入操作分散到多個磁盤上進行，不管是向哪一個數據盤寫入數據，  都需要同時重寫校驗盤中的相關信息。因此，對于那些經常需要執行大量寫入操作的應用來說，校驗盤的負載將會很大，無法滿足程序的運行速度，從而導致整個RAID系統性能的下降。鑒于這種原因，RAID  3更加適合應用于那些寫入操作較少，讀取操作較多的應用環境，例如數據庫和WEB服務器等。

Raid4：與RAID3類似，但RAID4是按塊(扇區)存取。無須像RAID3那樣，哪怕每一次小I/O操作也要涉及全組，只需涉及組中兩塊硬盤（一塊數據盤，一塊校驗盤）即可，從而提高了小量數據  I/O速度。

Raid5：奇偶校驗(XOR)，數據以塊分段條帶化存儲。校驗信息交叉地存儲在所有的數據盤上。

RAID5把數據和相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID5的各個磁盤上，并且奇偶校驗信息和相對應的數據分別存儲于不同的磁盤上，其中任意N-1塊磁盤上都存儲完整的數據，也就是說有相當于一塊磁盤容量的空間用于存儲奇偶校驗信息。因此當RAID5的一個磁盤發生損壞后，不會影響數據的完整性，從而保證了數據安全。當損壞的磁盤被替換后，RAID還會自動利用剩下奇偶校驗信息去重建此磁盤上的數據，來保持RAID5的高可靠性。

RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID  5可以為系統提供數據安全保障，但保障程度要比鏡像低而磁盤空間利用率要比鏡像高。RAID 5具有和RAID  0相近似的數據讀取速度，只是因為多了一個奇偶校驗信息，寫入數據的速度相對單獨寫入一塊硬盤的速度略慢。

Raid6：類似RAID5，但是增加了第二個獨立的奇偶校驗信息塊，兩個獨立的奇偶系統使用不同的算法，數據的可靠性非常高，即使兩塊磁盤同時失效也不會影響數據的使用。但RAID  6需要分配給奇偶校驗信息更大的磁盤空間，相對于RAID 5有更大的“寫損失”，因此“寫性能”非常差。

每個硬盤上除了都有同級數據XOR校驗區外，還有一個針對每個數據塊的XOR校驗區。當然，當前盤數據塊的校驗數據不可能存在當前盤而是交錯存儲的。從數學角度來說，RAID  5使用一個方程式解出一個未知變量，而RAID 6則能通過兩個獨立的線性方程構成方程組，從而恢復兩個未知數據。

伴隨著硬盤容量的增長，RAID6已經變得越來越重要。TB級別的硬盤上更容易造成數據丟失，數據重建過程(比如RAID5，只允許一塊硬盤損壞)也越來越長，甚至到數周，這是完全不可接受的。而RAID6允許兩塊硬盤同時發生故障，所以漸漸受到人們的青睞。

伴隨CD，DVD和藍光光盤的問世，存儲介質出現了擦除碼技術，即使媒介表面出現劃痕，仍然可以播放，大多數常見的擦除碼算法已經演變為上世紀60年代麻省理工學院林肯實驗室開發的Reed-Solomon碼。實際情況中，多RAID6實現都采用了標準的RAID5教校驗比特和Reed-Solomon碼  。而純擦除碼算法的使用使得RAID6陣列可以失效兩塊以上的硬盤，保護力度更強，有些實現方法提供了多種級別的保護，甚至允許用戶(或存儲管理員)指定保護級別。

混合RAID

Raid01：是RAID0和RAID1的結合。先做條帶(0)，再做鏡像(1)。

Raid10：是先做鏡像(1)，再做條帶(0)

RAID01和RAID10非常相似，二者在讀寫性能上沒有什么差別。但是在安全性上RAID10要好于  RAID01。假設DISK0損壞，在RAID10中，在剩下的3塊盤中，只有當DISK1故障，  整個RAID才會失效。但在RAID01中，DISK0損壞后，左邊的條帶將無法讀取，在剩下的3快盤中，只要DISK2或DISK3兩個盤中任何一個損壞，都會導致RAID失效。

RAID10和RAID5也是經常用來比較的兩種方案，二者都在生產實踐中得到了廣泛的應用。  RAID10安全性更高，但是空間利用率低。至于讀寫性能，與cache有很大關聯，最好根據實 際情況測試比較選擇。

Raid50：RAID 5與RAID  0的組合，先作RAID 5，再作RAID 0。至少需要6塊硬盤，最多只能壞一塊硬盤。

JBOD：主要功能是將多塊硬盤的空間合并成一個大的連續空間使用。

總結：

1. 創建一個大小為10G的RAID1，要求有一個空閑盤，而且CHUNK大小為128k;

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

1. 創建一個大小為4G的RAID5設備，chunk大小為256k，格式化ext4文件系統，要求可開機自動掛載至/backup目錄，而且不更新訪問時間戳，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、寫一個腳本

   (1)  接受一個以上文件路徑作為參數；

   (2)  顯示每個文件擁有的行數；

   (3)  總結說明本次共為幾個文件統計了其行數；

#!/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、寫一個腳本

   (1)  傳遞兩個以上字符串當作用戶名；

   (2)  創建這些用戶；且密碼同用戶名；

   (3)  總結說明共創建了幾個用戶；

#!/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、寫一個腳本，新建20個用戶，visitor1-visitor20；計算他們的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、寫一腳本，分別統計/etc/rc.d/rc.sysinit、/etc/rc.d/init.d/functions和/etc/fstab文件中以#號開頭的行數之和，以及總的空白行數；

#!/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、寫一個腳本，顯示當前系統上所有默認shell為bash的用戶的用戶名、UID以及此類所有用戶的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、寫一個腳本，顯示當前系統上所有，擁有附加組的用戶的用戶名；并說明共有多少個此類用戶；

#!/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、創建一個由至少兩個物理卷組成的大小為20G的卷組；要求，PE大小為8M；而在卷組中創建一個大小為5G的邏輯卷mylv1，格式化為ext4文件系統，開機自動掛載至/users目錄，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、新建用戶magedu；其家目錄為/users/magedu，而后su切換至此用戶，復制多個文件至家目錄；

# mkdir -p /users/magedu

# useradd -d /users/magedu magedu

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

15、擴展mylv1至9G，確保擴展完成后原有數據完全可用；

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

# resize2fs /dev/myvg/mylv1

16、縮減mylv1至7G，確保縮減完成后原有數據完全可用；

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

# resize2fs /dev/myvg/mylv1

17、對mylv1創建快照，并通過備份數據；要求保留原有的屬主屬組等信息；

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