linux基礎之磁盤管理

                       linux基礎之磁盤管理
     學習linux，數據維護和管理是重中之重，而數據大部分存放在硬盤當中，因此，熟練掌握磁盤的使用和管理是運維人員的基礎要求。那么，linux系統包括哪些知識點呢？
     下面，我們就詳細闡述下Linux中磁盤的分區、格式化，以及一些磁盤的高級用法：磁盤配額、RAID陣列和LVM

一、硬盤
     隨著技術的進步，人類社會的不斷發展。硬盤也經歷了幾代的更新，有最初的幾個G，經過十幾年的發展，到現在的單塊硬盤達到8個T，技術的進步不可同日而語。
     硬盤的參數
    結構：磁盤盤片、磁頭、馬達（機械硬盤）
    類型：固態硬盤（SSD）和機械硬盤
    接口：早期的IDE接口，現在的SATA、SCSI、SAS
    硬盤的性能指標
    容量：500GB、1TB、2T ... 8T
    轉速：7200rpm/s  10000rpm/s  15000rpm/s
    傳輸速率：MB/s
    緩存：硬盤的緩存大小也一定程度上影響磁盤的讀寫性能

二、磁盤的分區、格式化
    磁盤分區引導類型
    MBR:早期的分區標準，誕生于1982年，支持分區最大2T，支持主分區最多4個。通常存儲在硬盤0磁道0扇區512bytes大小的空間。
    GPT:最新的分區標準，支持最多128個主分區，支持最大8Z的硬盤大小
    磁盤的分區工具
    fdisk：  支持MBR分區標準
    gdisk：  支持GPT分區標準
    parted：兩種分區標準均可支持，通過命令行直接分區，需謹慎使用
    ①、fdisk:
    用法：fdisk /dev/device
    交互指令：
    n   創建新的分區
    d   刪除分區
    p   顯示當前分區表
    o   定義分區標準為msdos
    t   更改分區類型
    l   列出所有支持的分區類型
    q   不保存退出
    w   保存退出
    通過命令行直接創建第一塊分區
    echo -e "n\n p\n1\n \n +2G\n w\n" | fdisk /dev/sdx
    ②、gdisk:
    用法：gdisk /dev/device
    交互指令：
    o   定義分區表類型為GPT分區
    n   創建新分區
    d   刪除分區
    p   打印分區表
    l   列出系統支持的所有分區類型
    t   更改分區類型
    q   退出不保存
    w   保存退出
     ③、parted:
     用法：
    parted /dev/device  交互式創建分區
    parted [options] /dev/device [cmd] options...   直接通過命令行創建分區
    示例：
    parted  /dev/sdb mklabel msdos  定義分區引導類型為MBR
    parted /dev/sdb mkpart primary 1 1G     創建一塊1G大小的分區，1 和 1G 分別代表起始點
    parted /dev/sdb print           打印分區

格式化工具
    mkfs.[type] 通用格式化工具 
    mke2fs      ext系列格式化工具
    mkswap  格式化交換分區
     Linux下常見文件系統
    ext2  ext3  ext4  xfs  btrfs  swap   iso9660  nfs  ......
     ①、mkfs
    -t  指定文件系統類型，mkfs -t  type  等價于  mkfs.type
    -L  指定卷標
        mkfs.xfs /dev/sdb1  將分區格式化成xfs分區
     ②、mke2fs   
     用法：mke2fs  [options] /dev/device
     options:
    -t  指定文件系統類型 ext2/ext3/ext4
    -b  指定塊大小 1024/2048/4096
    -L  指定卷標  -L 'LABEL'
    -m  管理員預留空間  -m  5 ：預留5%
    -O  啟用或關閉功能模塊 如：-O ^has_journal 關閉日志功能
    -N  創建多少個inode號
    -i  指定多少個直接對應一個inode號
      示例：mke2fs  -t ext4 -b 2048 -L 'FIRST' -m 5 -O ^has_journal -i 2048 /dev/sdb1
       tune2fs  -l  /dev/sdb1       查看文件系統是否創建成功

三、磁盤配額
      磁盤配額作用對象是目錄，并且該目錄必須掛載到一個單獨的分區。其主要作用是限制用戶創建文件大小及文件數量。
      創建流程：
    ①、對目錄重新掛載，使其啟用配額功能模塊
          方法1：mount -o remount,usrquota,grpquota /home    ##前提：/home必須單獨掛載到一個分區
          方法2：修改/etc/fstab，功能選項定義為defaults,usrquota,grpquota，然后使用remount重新掛載
    ②、關閉selinux
          setenforce 0  不關閉selinux，以下創建過程會報錯
    ③、初始化數據庫
          quotacheck        ##執行該命令，可以在/home目錄下創建quota.user及quota.group兩個數據庫
    ④、開啟配額功能
          quotaon /home
    ⑤、編輯配額
          edquota username  調整文件限制大小及數量
    ⑥、測試
          su - username 切換到該用戶進行配額測試

四、RAID磁盤陣列
      RAID磁盤陣列，誕生于1988年加利福尼亞伯克利分校，其主要作用是能夠將多塊硬盤合并到一起管理，并且能夠提高磁盤的讀寫性能及冗余能力
      RAID常見分類
    RAID 0 ; RAID 1 ; RAID10 ; RAID5 ; RAID6
      RAID0特征：
    冗余能力：無
    最少磁盤數：2
    讀寫性能：提升
    磁盤利用率：100%
      RAID 1特征：
    冗余能力；有
    最少磁盤數：2
    讀寫性能：讀提升、寫下降
    磁盤利用率：50%
     RAID10 特征：
    冗余能力：有
    最少磁盤數：4
    讀寫性能：提升
    磁盤利用率：50%
     RAID 5 特征：
    冗余能力：有
    最少磁盤數：3
    讀寫性能：提升
    磁盤利用率：(n-1)/n%
    RAID 6特征：類似raid5，有兩塊校驗盤
    冗余能力：有  
    最少磁盤數：4
    讀寫性能：提升
    磁盤利用率：(n-2)/n%  
四、邏輯卷管理器（LVM）
      LVM主要的作用是將多塊硬盤，邏輯的組合成一塊硬盤，稱為卷組(vg)，然后用戶可以在卷組的基礎上創建一定空間大小的邏輯卷(lv)，相比使用單獨使用硬盤分區的好處是，邏輯卷和卷組都可以根據用戶的需求，隨意調整大小，而不會對數據造成損壞。LVM還有一個優點就是，可以對用戶數據創建快照，實現簡單高效的備份用戶數據。但相比RAID陣列磁盤，LVM沒有冗余功能，也不能提高磁盤的讀寫性能。因此，建議LVM和RAID陣列磁盤配合使用。
     創建邏輯卷流程    ##sdb sdc是兩塊新增的硬盤
    ①、創建物理卷pv   (physical volume)
          pvcreate /dev/sd{b,c} ##可使用pvdisplay查看是否創建成功
    ②、創建卷組vg      (volume group)    
          vgcreate -s 16M vg_test /dev/sd{b,c}   ##創建卷組，并將pv加入卷組，-s 指定PE大小
          ##PE：創建lv的基本單元，pe數值不應太小，否則，磁盤上可能產生碎片，影響磁盤性能。
    ③、創建邏輯卷lv      (logical volume)
          lvcreate -L 2G -n lv_test vg_test ##創建一塊2G大小的邏輯卷
        ④、創建文件系統
          mkfs.xfs /dev/vg_test/lv_test     ##創建xfs文件系統
    ⑤、掛載
          mount /dev/vg_test/lv_test /mnt/lv_test
     擴展邏輯卷
    lvextend -r -L +3G lv_test      ##將空間和文件系統一起擴展
     縮減邏輯卷
    ①、取消掛載
          umount /mnt/lv_test
    ②、檢查文件系統
         e2fsck -f /dev/vg_test/lv_test
    ③、縮減文件系統
         resize2fs|xfs_grows lv_test 5G     ##resize2fs針對ext系列文件系統縮減，xfs_grows針對xfs文件系統縮減
    ④、縮減空間
         lvreduce -L 5G /dev/vg_test/lvtest ##注意，文件系統和空間縮減大小必須一致
     移除磁盤/dev/sdb流程
    ①、將/dev/sdb數據轉移
          pvmove /dev/sdb
    ②、數據轉移完成后，將/dev/sdb從磁盤移除
          vgreduce /dev/sdb
    ③、刪除pv
          pvremove /dev/sdb
     創建快照
    lvcreate snap_test -L 1G -s -p r /dev/vg_test/lv_test
    -L  指定快照大小
    -s  指定該邏輯卷為快照
    -p r    配置該快照為只讀