• 文件系統(tǒng)配額管理
• RAID
• LVM邏輯卷管理器

一、文件系統(tǒng)配額管理

• 文件系統(tǒng)配額：在內(nèi)核中啟用，以文件系統(tǒng)為管理單位，對不同的用戶和用戶組設(shè)置不同的配額管理策略，配額限制單位為節(jié)點和塊

• 軟限制 (soft limit)：超出軟限制報警，但不會禁止繼續(xù)占用文件系統(tǒng)空間

• 硬限制 (hard limit)：超出硬限制直接禁止繼續(xù)占用文件系統(tǒng)空間

• 初始化：

  • 分區(qū)掛載選項：
    編輯/etc/fstab文件，分區(qū)掛載選項增加usrquota（用戶配額）, grpquota（用戶組配額）
  • 初始化數(shù)據(jù)庫：quotacheck命令

• 執(zhí)行

  • 開啟、取消配額：quotaon, quotaoff
  • 編輯配額 edquota

• 實驗：實現(xiàn)在/home分區(qū)對用戶hellopeiyang的磁盤配額，達到80M時報警，最多只能使用100M磁盤空間
  命令：

// step1
vim /etc/fstab    
// step 2
mount -o remount /home
// step 3
setenforce 0
quotacheck -cug /home
// step 4
quotaon /home
quotaon -p /home
edquota hellopeiyang
// step 5
su - hellopeiyang
dd if=/dev/zero of=file001 bs=1M count=81
dd if=/dev/zero of=file001 bs=1M count=150

第1步，修改/etc/fstab文件掛載點為/home的條目的掛載選項，將"defaults"改為"usrquota,grpquota"，表示掛載時開啟對用戶、用戶組的磁盤配額選項

第2步，重新掛載后可以看到，掛載選項新增了usrquota和grpquota選項

第3步，首先用setenforce 0命令禁用會影響磁盤配額操作的SELinux，然后初始化數(shù)據(jù)庫，成功后可以看到/home目錄下新增加的兩個數(shù)據(jù)文件

第4步，開啟配額，按照要求配置hellopeiyang用戶的配額，注意單位為KB。

第5步，切換至hellopeiyang用戶，在用戶家目錄下測試配額是否測試成功?？梢钥吹絼?chuàng)建文件總?cè)萘砍?0M時有報警信息，創(chuàng)建文件總?cè)萘砍?00M時文件寫入失敗，最多只能達到配額設(shè)置的最大值。

二、RAID

（一）RAID基本概念

1. 定義：

RAID(Redundant Arrays of Independent Disks) 獨立磁盤冗余陣列，多個磁盤合成一個陣列來提供更好的性能、冗余

2. 功能：

通過磁盤并行讀寫提高IO能力，通過磁盤冗余提高耐用性

3. 實現(xiàn)方式：

• 外接式RAID：通過擴展卡提供能力
• 內(nèi)接式RAID：主板集成RAID控制器，安裝OS前在BIOS中設(shè)置
• 軟件式RAID：通過OS實現(xiàn)

4. RAID級別：多塊磁盤組織在一起的不同工作方式

主要應(yīng)用的RAID級別：

• RAID 0 ，又稱條帶卷
  磁盤組織方式：

（1）讀、寫性能提升；
（2）可用空間：N*min(S1,S2,...)
（3）無容錯能力
（4）最少磁盤數(shù)：2

• RAID 1 ，又稱鏡像卷
  磁盤組織方式：

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

• RAID 4
  磁盤組織方式：

（1）讀、寫性能提升；
（2）可用空間：(N-1)*min(S1,S2,...)
（3）有容錯能力：允許最多1塊磁盤損壞，但由于校驗盤故障率遠高于其他磁盤，已被RAID5取代
（4）最少磁盤數(shù)：3

• RAID 5
  磁盤組織方式：

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

• RAID 6
  磁盤組織方式：

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

• RAID 10
  磁盤組織方式：

（1）讀、寫性能提升
（2）可用空間：N*min(S1,S2,...)/2
（3）有容錯能力：每組鏡像最多只能壞一塊
（4）最少磁盤數(shù)：4

• RAID 01
  磁盤組織方式：

（1）讀、寫性能提升
（2）可用空間：N*min(S1,S2,...)/2
（3）有容錯能力：容錯能力不及RAID10
（4）最少磁盤數(shù)：4

（二）軟件RAID

1、RAID設(shè)備命名規(guī)則：

/dev/md#，#指數(shù)字，如/dev/md0, /dev/md1, /dev/md2

2、軟件RAID實現(xiàn)

• mdadm 工具介紹：
  Linux軟件RAID管理工具，支持的RAID級別：
  RAID0, RAID1, RAID4, RAID5, RAID6, RAID10

• mdadm 語法格式：
  mdadm [mode] <raiddevice> [options] <component-devices>

• mode 模式：
  創(chuàng)建(Create)、裝配(Assemble)、監(jiān)控(Monitor)、管理(Manage)

• <raiddevice> : 設(shè)備名，如/dev/md1

• <component-devices>: 任意塊設(shè)備，可以是磁盤或磁盤分區(qū)

• 創(chuàng)建模式-C

-n #            //使用#個塊設(shè)備來創(chuàng)建此RAID
-l #            //指明要創(chuàng)建的RAID的級別
-a {yes|no}     //自動創(chuàng)建目標RAID設(shè)備的設(shè)備文件
-c CHUNK_SIZE   //指明塊大小
-x #            //指明空閑盤的個數(shù)

• 顯示RAID詳細信息-D，語法：mdadm -D /dev/md#

• 管理模式

-f     //標記指定磁盤損壞
-a     //添加磁盤
-r     //移除磁盤

• 觀察md狀態(tài)：cat /proc/mdstat

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

• 停止設(shè)備：mdadm -S /dev/md0

• 激活設(shè)備：mdadm -A -s /dev/md0

• 強制啟動：mdadm -R /dev/md0

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

3、實驗：軟件RAID基本操作

• 現(xiàn)有5塊硬盤/dev/sdb, /dev/sdc, /dev/sdd, /dev/sde, /dev/sdf，大小均為20G。
  （1）將五塊硬盤分別分出1個1G大小的分區(qū)，先將前四塊硬盤的第一個分區(qū)構(gòu)建RAID5，命名為/dev/md0，其中第四塊硬盤作為空閑硬盤。建立后，對RAID設(shè)備建立ext4文件系統(tǒng)。

fdisk /dev/sdb   fdisk /dev/sdc...    //分區(qū)時注意一定要改變system id為fd
mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1
// 含義：-C指創(chuàng)建，-a yes指自動創(chuàng)建RAID設(shè)備文件，-l 5指RAID級別為5，-n 3指活動設(shè)備數(shù)為3，
         -x 1指空閑設(shè)備數(shù)為1

（2）檢查RAID設(shè)備情況，并將配置文件保存到/etc/mdadm.conf

mdadm -D /dev/md0
mdadm -D -s >> /etc/mdadm.conf

紅框標注中分別表示了RAID級別，活動、空閑設(shè)備數(shù)量，chunk的默認大小，每個磁盤設(shè)備的具體狀態(tài)

（3）將第五塊硬盤的第一個分區(qū)加入到/dev/md0上

mdadm –G /dev/md0 –n4 -a /dev/sdf1     
//-G 指改變活動磁盤陣列的大小，-n4 指活動設(shè)備數(shù)為4，-a指添加磁盤

（4）模擬第一塊硬盤出現(xiàn)故障，查看第四塊硬盤的分區(qū)是否自動頂替故障設(shè)備

mdadm /dev/md0  -f /dev/sdb1
mdadm -D /dev/md0

紅框中顯示/dev/sdb1已經(jīng)發(fā)生故障，而之前空閑的/dev/sde1自動頂替/dev/sdb1的位置

（5）移除故障設(shè)備

mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb1
mdadm -D /dev/md0

紅框顯示故障設(shè)備/dev/sdb1已經(jīng)被移除

（6）停止RAID設(shè)備

mdadm -S /dev/md0

三、LVM 邏輯卷管理器

（一）LVM邏輯卷管理器的基本概念

• LVM是在磁盤分區(qū)和文件系統(tǒng)之間添加的一個邏輯層，來為文件系統(tǒng)屏蔽下層磁盤分區(qū)布局，提供一個抽象的存儲卷，在存儲卷上建立文件系統(tǒng)

• LVM允許在多個物理設(shè)備間重新組織文件系統(tǒng)，創(chuàng)建邏輯卷的大體過程如下：

  • 將設(shè)備指定為物理卷PV(Physical Volumes)
  • 物理卷用固定大小的物理區(qū)域PE(Physical Extent)定義
  • 將一個或多個物理卷創(chuàng)建成為卷組VG(Volumes Group)
  • 在卷組上建立的邏輯卷LV(Logical Volumes)由PE構(gòu)成
  • 在邏輯卷上建立文件系統(tǒng)

• LVM彈性更改邏輯卷容量原理：
  通過交換PE實現(xiàn)彈性更改容量，將邏輯卷的PE轉(zhuǎn)移到其他邏輯卷中以降低容量，從其他邏輯卷轉(zhuǎn)移PE到邏輯卷以增加容量

（二）LVM邏輯卷管理器實現(xiàn)

• 物理卷PV管理工具

  • 顯示pv信息
    pvs：簡要顯示pv信息
    pvdisplay：詳細顯示pv信息
  • 創(chuàng)建pv
    pvcreate /dev/DEVICE

• 卷組VG管理工具

  • 顯示卷組
    vgs：簡要顯示vg信息
    vgdisplay：詳細顯示vg信息
  • 創(chuàng)建卷組
    vgcreate [-s #UNIT] VG /dev/DEVICE
  • 管理卷組
    vgextend VG /dev/DEVICE 擴充卷組
    vgreduce VG /dev/DEVICE 壓縮卷組
  • 刪除卷組
    vgremove

• 邏輯卷LV管理工具

  • 顯示邏輯卷
    lvs：簡要顯示lv信息
    lvdisplay：詳細顯示lv信息
  • 創(chuàng)建邏輯卷
    lvcreate -L #[UNIT] -n NAME VG： -L指定大小
    lvcreate -l #%{FREE | VG} -n NAME VG ：-l指定百分比，后跟VG指卷組總?cè)萘?，F(xiàn)REE指卷組未用容量
  • 管理邏輯卷
    lvextend -L [+]#[UNIT] /dev/VG_NAME/LV_NAME
    lvreduce -L [-]#[UNIT] /dev/VG_NAME/LV_NAME
  • 刪除邏輯卷
    lvremove /dev/VG_NAME/LV_NAME
  • 重設(shè)文件系統(tǒng)大小
    fsadm [options] resize device [new_size[UNIT]]
    resize2fs [options] device [new_size]：僅用于ext2, ext3, ext4

• 實驗3-1：實現(xiàn)邏輯卷：
  有三塊硬盤/dev/sdb(20GB), /dev/sdc(10GB), /dev/sdd(5GB)
  （1）創(chuàng)建分區(qū)/dev/sdb1(1GB), /dev/sdc1(2GB)
  （2）將/dev/sdb1, /dev/sdc1和/dev/sdd創(chuàng)建為物理卷
  （3）將三個物理卷創(chuàng)建為卷組vg0
  （4）在卷組vg0上創(chuàng)建兩個邏輯卷：第一個邏輯卷/dev/vg0/lv0(2GB)，第二個邏輯卷/dev/vg0/lv1，其大小為卷組剩余空間的50%
  （5）給兩個邏輯卷創(chuàng)建文件系統(tǒng)，均為ext4

fdisk /dev/sdb   fdisk /dev/sdc               //分區(qū)時注意一定要改變system id為8e
pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd         //創(chuàng)建物理卷
vgcreate vg0 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd     //創(chuàng)建卷組vg0
lvcreate -L 2G -n lv0 vg0          //創(chuàng)建邏輯卷lv0
lvcreate -l 50%FREE -n lv1 vg0     //創(chuàng)建邏輯卷lv1
mkfs -t ext4 /dev/vg0/lv0          //建立邏輯卷lv0的文件系統(tǒng)
mkfs -t ext4 /dev/vg0/lv1          //建立邏輯卷lv1的文件系統(tǒng)

• 實驗3-2：擴展邏輯卷：
  接實驗3-1，現(xiàn)在邏輯卷大?。?dev/vg0/lv0為2GB，/dev/vg0/lv1為3GB?，F(xiàn)在需要將/dev/vg0/lv0擴展至3GB，/dev/vg0/lv1擴展至6GB。當前卷組vg0大小為8GB，無法直接擴展兩個邏輯卷。另有未創(chuàng)建文件系統(tǒng)的磁盤分區(qū)/dev/sde1，大小為2GB。
  （1）將/dev/sde1加入到卷組vg0中
  （2）拓展邏輯卷lv0，并且擴展lv0的文件系統(tǒng)
  （3）一條命令實現(xiàn)拓展邏輯卷lv1和其文件系統(tǒng)

vgdisplay                          //查看當前卷組容量是否滿足邏輯卷擴展要求
fdisk /dev/sde1                    //改變system id為8e
pvcreate /dev/sde1                 //將/dev/sde1創(chuàng)建為物理卷
vgextend vg0 /dev/sde1             //將/dev/sde1添加到卷組vg0中
lvextend -L +1G /dev/vg0/lv0       //將邏輯卷lv0大小添加1GB至3GB
resize2fs /dev/vg0/lv0 3G          //將邏輯卷lv0的文件系統(tǒng)擴展大小至3GB
lvextend -r -L 6G /dev/vg0/lv1     //將邏輯卷lv1和其文件系統(tǒng)一并擴展至6GB，
                                   -r選項指同步擴展文件系統(tǒng)大小

• 實驗3-3：縮減邏輯卷：
  接實驗3-2，將邏輯卷lv1的大小縮減至5GB

fsck -f /dev/vg0/lv1            //縮減邏輯卷前必須檢查磁盤，-f指強制執(zhí)行
resize2fs /dev/vg0/lv1 5G       //縮減邏輯卷文件系統(tǒng)大小
lvreduce -L 5G /dev/vg0/lv1     //縮減邏輯卷大小

• 實驗3-4：從邏輯卷中刪除正在使用的物理分區(qū)（或磁盤）：
  接實驗3-3，當前邏輯卷lv0大小3GB、邏輯卷lv1大小5GB，卷組vg0大小10GB，卷組空閑容量2GB。物理卷/dev/sdc1大小2GB，可以直接在邏輯卷管理中刪除此分區(qū)。

vgdisplay                  //查看卷組空間情況
pvdisplay                  //查看邏輯卷空間情況
pvmove /dev/sdc1     
//雖然卷組空間滿足刪除/dev/sdc1的要求，但/dev/sdc1的PE已經(jīng)占滿，所以需要將數(shù)據(jù)移動至其他物理卷
vgreduce vg0 /dev/sdc1     //卷組中刪除物理卷/dev/sdc1
pvremove /dev/sdc1         //將物理卷/dev/sdc1刪除

紅框中顯示/dev/sdc1的PE已經(jīng)全部占滿，需要先做數(shù)據(jù)遷移，才能從卷組中刪除

• 實驗3-5：遷移邏輯卷：
  接實驗3-4，將邏輯卷/dev/vg0/lv1和/dev/vg0/lv2遷移至另一個服務(wù)器系統(tǒng)中
  （1）為了防止出現(xiàn)重名，將卷組改名為newvg0
  （2）將邏輯卷改名：lv0改為newlv0，lv1改為newlv1
  （3）凍結(jié)卷組newvg0
  （4）將卷組導(dǎo)出，拆除硬盤，安裝到新的服務(wù)器中
  （5）將卷組導(dǎo)入到新的服務(wù)器中
  （6）啟用卷組newvg

vgrename vg0 newvg0                 //卷組改名
lvrename /dev/newvg0/lv0 newlv0     //邏輯卷改名
lvrename /dev/newvg0/lv1 newlv1     //邏輯卷改名
vgchange -an newvg0                 //凍結(jié)卷組
vgexport newvg0                     //導(dǎo)出
------拆除硬盤，安裝至新的服務(wù)器（虛擬機以虛擬磁盤文件的剪切粘貼實現(xiàn)）------
pvscan                              //掃描物理卷
vgimport newvg0                     //導(dǎo)入卷組
vgchange -ay newvg0                 //啟用卷組

• 特別注意：以上實驗均未涉及掛載過程，實際工作中邏輯卷必須掛載才能夠正常使用，所以涉及邏輯卷擴展、縮減、刪除、遷移操作前必須先卸載邏輯卷，待設(shè)置完成后再進行掛載操作，否則會導(dǎo)致嚴重的后果。

（三）LVM邏輯卷管理器快照

• 快照是特殊的邏輯卷

• 快照的工作邏輯：

  • 生成快照時只是給快照分配一定的空間，所以快照建立時間很快
  • 當原邏輯卷的內(nèi)容有改變時，將舊數(shù)據(jù)復(fù)制進快照中
  • 建立的快照大小達到原邏輯卷大小的15-20%即可

• 快照必須與原邏輯卷同在一個卷組VG

• 實驗3-6：邏輯卷快照的建立和恢復(fù)

1.為現(xiàn)有邏輯卷創(chuàng)建快照

lvcreate -L 300M -s -n snap-lv0 -p r /dev/vg0/lv0

2.掛載快照

mkdir -p /mnt/snap
mount -o ro /dev/vg0/snap-lv0 /mnt/snap

3.恢復(fù)快照

umount /dev/vg0/snap-lv0
umount /dev/vg0/lv0
lvconvert --merge /dev/vg0/snap-lv0

第一個紅框顯示的是邏輯卷lv0內(nèi)文件file原內(nèi)容，之后對邏輯卷lv0進行了快照操作，然后對file文件進行了修改，第二個紅框顯示的是修改后的file文件內(nèi)容，此時恢復(fù)快照，第三個紅框顯示file文件內(nèi)容恢復(fù)至快照前的樣子。