磁盤管理（disk manage） - 01-16-AM
RAID磁盤陣列
應用場景：公司購買了5塊2G的硬盤，要求工程師將這5塊硬盤用某種技術從邏輯上組合成一個大
容量的存儲空間（如2G*5=10G）。此時我們就需要用到raid磁盤陣列或LVM邏輯卷管理技術。
Raid：是冗餘磁盤陣列的縮寫，簡稱磁盤陣列。
Raid功能：提供了容量組合、高讀寫性能、同步備份等功能。
raid實現方式：
硬raid：用raid磁盤陣列卡來實現。通過raid卡專用的軟件來管理磁盤。在開機時按某個快捷鍵就可以進
入raid卡的管理軟件界面。只需要在界面中選擇raid等級和磁盤即可創建出所需要的raid設備。
軟raid：用操作系統中提供的raid軟件來實現磁盤陣列功能。成本低，性能比硬Raid低，因爲軟raid會佔
用一定的cpu資源。
注意：標準的機架式服務器上的硬盤通常需要先將硬盤通過raid管理界面轉換成邏輯盤，然後才能在裝系
統時識別到這些硬盤。
服務器的類型：塔式、機架式、刀片式。
服務器的應用級別：入門級、部門級、企業級等。
Raid等級：（根據功能不同來分類）n爲單塊硬盤的容量
等級號 名稱 硬盤數 總容量 允許壞盤數(最大值) 功能
0 條帶化 >=2塊 2n+n 0塊(冗餘) 高讀寫性能
，容量組合
1 鏡像化 =2塊 n 1塊(冗餘) 同步備份，
數據安全
5 分佈式奇偶校驗的條帶化 >=3塊 3n-n 1塊(冗餘) 高讀寫性能
，數據安全
6 雙組分佈式奇偶校驗的條帶化 >=4塊 4n-2n 2塊(冗餘) 高讀寫性能
，數據安全
10 鏡像化+條帶化 4+2n塊 總容量的50% 壞一半(冗餘) 容量組合+同
步備份
linux系統中的軟raid管理工具軟件：mdadm
查mdadm命令由哪個Rpm包提供：yum provides mdadm
查軟件是否安裝了：rpm -q mdadm
安裝mdadm軟件：yum install -y mdadm
mdadm命令選項：
-C 即create,創建raid設備
-l 即level，指定raid等級號，等級可以是0、1、5、6、10等
-n 即number，指定raid中的磁盤設備數量
-x 即spare空格，指定raid設備中的熱備(備胎、替補)磁盤數量
-D 即detail詳細，顯示raid設備的詳細信息
-s 即scan掃描，掃描出系統中所有的raid設備
-v 即verbose，顯示執行過程
-S 即stop，停用指定的raid設備
-A 即active，激活（啓用）指定的raid設備
-a 即add,在指定的raid設備組中添加新的成員
-f 即faulty錯誤的，指定raid設備組中有故障的磁盤
-r 即remove移除，在指定的raid設備組中刪除有故障的磁盤
練習準備：將linux虛擬機關機，給虛擬機添加5塊SCSI接口的2GB的硬盤，創建快照“5塊2G硬盤”，然後
將虛擬機開機，執行lsblk命令顯示磁盤塊設備列表。
Raid練習：要求將linux系統虛擬機的5塊2G的硬盤用raid 5進行管理，將前4塊硬盤組建成一個名稱爲md5
的Raid 5，其中raid 5的活動磁盤爲前3塊硬盤，第4塊硬盤做爲熱備(備胎、替補)磁盤。
操作思路：
顯示磁盤設備列表：lsblk
顯示raid設備列表：mdadm -Dsv
創建名稱爲md5的raid 5設備：mdadm -C md5 -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sd{b..e}
顯示名稱爲md5的raid 5設備的詳細信息：mdadm -D /dev/md/md5
顯示raid設備列表：mdadm -Dsv
生成raid配置文件：mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf
附加操作：
顯示磁盤設備列表：lsblk
停用md5這個raid設備：mdadm -S /dev/md/md5
啓用md5這個raid設備：mdadm -A /dev/md/md5
警告：要想在停用raid設備之後再啓用，必須保證mdadm.conf配置文件存在。
練習：模擬md5這個Raid5設備中的sdc硬盤損壞，然後從md5陣列中移除sdc這個成員，然查看md5設備的詳
細信息。將sdc硬盤從服務器上拆下，再裝一塊新硬盤到Sdc硬盤的槽位上。再將sdf硬盤加入到md5這個
raid 5設備組中。
顯示名稱爲md5的raid 5設備的詳細信息：mdadm -D /dev/md/md5
指定sdc硬盤爲壞盤(fail)：mdadm /dev/md/md5 -f /dev/sdc
顯示名稱爲md5的raid 5設備的詳細信息：mdadm -D /dev/md/md5
將sdc硬盤從md5這個raid組中移除(remove)：mdadm /dev/md/md5 -r /dev/sdc
將sdf硬盤添加(add)到md5這個raid組中：mdadm /dev/md/md5 -a /dev/sdf
顯示名稱爲md5的raid 5設備的詳細信息：mdadm -D /dev/md/md5
練習：執行lsblk命令，再查看md5這個Raid設備的詳細信息，然後將其停用，用lsblk顯示塊設備信息，刪
除/etc/mdadm.conf配置文件。
練習：linux服務器上有5塊2G的硬盤，要求用raid技術將sdc、sdd、sde硬盤創建一個名稱爲md1的raid1
設備，其中的sde硬盤作爲熱備磁盤，顯示md1設備的詳細信息，執行lsblk命令，創建mdadm.conf配置文
件。
練習：將上一個練習的md1這個raid設備格式化成xfs文件系統，創建/mnt/data目錄，然後使用fstab自動
掛載配置文件將/dev/md/md1設備自動掛載到/mnt/data目錄，用mount -av做自動掛載測試，用lsblk或
df命令查看已掛載的設備信息。複製/etc/host*文件到/mnt/data目錄中。
顯示raid設備列表：mdadm -Dsv
格式化：mkfs.xfs /dev/md/md1
創建目錄：mkdir -pv /mnt/data
fstab自動掛載：vi /etc/fstab 添加如下內容
/dev/md/md1 /mnt/data xfs defaults 0 0
自動掛載測試：mount -av
顯示已掛載的設備：lsblk 或 df
複製文件：cp -v /etc/host* /mnt/data/
Raid小結：
1.什麼是raid?軟raid（通過操作系統提供的軟件進行管理）、硬raid（通過Raid硬件卡來實現管理）？
2.常見的Raid等級？每種raid等級的功能是什麼，最少需要幾塊磁盤？
3.raid創建的完整管理流程：創建raid－－〉生成mdamd.conf配置文件－－〉格式化Raid設備－－〉掛載
raid設備－－〉寫入新數據。
raid的刪除管理流程：卸載raid設備－－〉停用raid設備－－〉刪除mdadm.conf配置文件。
4.熟悉在centos系統中用mdadm工具對raid進行查、增、刪、改的管理操作。
raid的缺點：
raid陣列組中的後期無法添加新的成員來擴充整體容量。例如，用2塊硬盤創建raid 0，後期無
法在raid 0再增加新的硬盤。由此就產生了下面要講的LVM邏輯卷管理功能。
－－
LVM邏輯卷管理：
LVM概念：
LVM的主要功能：容量組合，動態調整容量大小。
LVM是將多塊硬盤從邏輯上組合成一個大容量的存儲空間（即VG卷組），最終要劃分成小的LV邏輯捲來使用
這些空間。
LVM的管理流程：先給硬盤分區（也可以不分區），再創建PV物理卷(volnume)，再創建VG卷組，再創建LV
邏輯卷，再mkfs格式化LV，再mount手動或fstab自動掛載LV,再寫入數據。
物理磁盤Physical Device: 整個硬盤設備或使用fdisk、cfdisk命令建立的硬盤分區
物理卷（PV,Physical Volume） ：用pvcreate在硬盤上創建PE的結果。查PV的結果用pvdisplay。
卷組（VG,Volume Group） ：由一個或多個物理卷（PV）組成的整體。
邏輯卷（LV,Logical Volume） ：從卷組（VG）中切割出的空間，用於格式化(即創建文件系統)，大小
由PE的個數決定。
物理擴展（PE,Physical Extent）：是卷組中的最小容量單元，每個PE默認爲4MB的基本塊。
邏輯擴展（LE,Logical Extent）:LV中的最小單元。默認的每個LE大小跟PE的大小一致。
LVM管理的命令表：
功能/命令 物理卷管理 卷組管理 邏輯卷管理
掃描scan pvscan vgscan lvscan
建立create pvcreate vgcreate lvcreate
顯示display pvdisplay vgdisplay lvdisplay
狀態status pvs vgs lvs
刪除remove pvremove vgremove lvremove
擴展(增加容量)extend vgextend lvextend或lvresize
縮容（縮小容量）reduce vgreduce lvreduce或lvresize
調整系統中看到的容量:resize2fs
LVM練習：服務器上有5塊2G的硬盤，要求用LVM進行管理。將sdb、sdc創建成PV，再將他們創建成一個名稱
爲myvg的卷組，在卷組中創建一個3G的名稱爲mylv的邏輯卷，將mylv格式化成ext4文件系統，將mylv手動
掛載到/mnt/mydata目錄中，複製/etc/host*文件到掛載點目錄。
LVM的管理流程：先給硬盤分區（也可以不分區），再創建PV物理卷(volnume)，再創建VG卷組，再創建LV
邏輯卷，再mkfs格式化LV，再mount手動或fstab自動掛載LV,再寫入數據。
顯示磁盤塊設備列表：lsblk
查PV狀態：pvs
創建PV物理卷：pvcreate /dev/sdb /dev/sdc
顯示所有的PV詳細信息：pvdisplay [/dev/sdb /dev/sdc]
查VG狀態：vgs
創建名稱爲myvg的卷組，將sdb、sdc拉進卷組中：vgcreate myvg /dev/sdb /dev/sdc
查myvg這個VG詳細信息：vgdisplay myvg
查看VG狀態：vgs
創建容量爲3G，名稱爲mylv的LV邏輯卷：lvcreate -L 3G -n mylv myvg
查LV狀態：lvs
查mylv這個LV的詳細信息：lvdisplay /dev/myvg/mylv
掃描並顯示系統中所有的LV設備：lvscan
格式化：mkfs.ext4 /dev/myvg/mylv
創建掛載點目錄：mkdir -pv /mnt/mydata
手動掛載：mount /dev/myvg/mylv /mnt/mydata
顯示已掛載的設備信息：lsblk 或 df -h
寫入文件：cp -v /etc/host* /mnt/mydata
LVM擴容練習：查看現有的PV、VG、LV狀態信息，將sdd和sde加入到myvg這個卷組中，將mylv的容量從3G
調整到7G，將mylv的文件系統容量信息同步更新成7G。
LVM擴容思路：先檢查VG的剩餘容量，看是否需要擴VG容量，然後擴LV容量，最後刷新LV的文件系統容量值
。
查PV狀態：pvs
查VG狀態：vgs
查LV狀態：lvs
將sdd、sde創建成PV：pvcreate /dev/sdd /dev/sde
查VG狀態：vgs
在myvg這個卷組中擴容添加sdd、sde這兩個成員：vgextend myvg /dev/sdd /dev/sde
查VG狀態：vgs
查LV狀態：lvs
將mylv容量擴充爲7G：方法一：lvextend -L +4G /dev/myvg/mylv
方法二：lvresize -L 7G /dev/myvg/mylv
查LV狀態：lvs
顯示磁盤分區的文件系統使用狀態：df -h 會發現mylv的容量還是3G，信息不同步
同步文件系統的容量信息：resize2fs /dev/myvg/mylv
顯示磁盤分區的文件系統使用狀態：df -h 發現mylv的容量變成了7G
－－
LVM縮容練習：查看現有的PV、VG、LV狀態信息，先將mylv的文件系統容量信息縮減成1G，然後將mylv的
容量從7G調整到1G，手動掛載mylv到/mnt/mydata目錄，用ls查看掛載點目錄中的文件名列表，並用cat查
看掛載點目錄中的hosts文件內容是否正常。將sdb硬盤中的數據遷移到sdd硬盤中，將myvg這個卷組中sdb
、sdc、sde硬盤從組中移除。
LVM縮容思路：先用df -h檢查文件系統的使用狀態信息，卸載要縮容的LV的文件系統，然後用e2fsck掃描
檢查文件系統數據,然後用resize2fs調整文件系統容量，然後縮減lv的容量爲文件系統容量值，重新手動
掛載LV。然後縮減VG的容量，刪除不需要的PV。
參考步驟：
顯示磁盤空間使用狀態：df -h
卸載掛載點所對應的設備：umount /mnt/mydata
掃描檢查磁盤設備 ：e2fsck -f /dev/myvg/mylv
調整文件系統容量爲1G：resize2fs /dev/myvg/mylv 1G
顯示LV的狀態：lvs
LV的容量縮減：
方法一：lvresize -L 1G /dev/myvg/mylv
方法二：lvreduce -L -6G /dev/myvg/mylv
顯示LV的狀態：lvs
手動掛載指定設備：mount /dev/myvg/mylv /mnt/mydata
顯示指定目錄的文件列表：ls /mnt/mydata
顯示指定文件的全文內容：cat /mnt/mydata/hosts
VG卷組的縮容(縮減容量)：
顯示VG狀態：vgs
顯示PV狀態：pvs
遷移sdb磁盤的數據到sdd硬盤中：pvmove /dev/sdb /dev/sdd
顯示PV狀態：pvs
顯示VG狀態：vgs
卷組的縮容在myvg卷組中移除sdb、sdc、sde這三個成員：vgreduce myvg /dev/sd{b,c,e}
顯示VG狀態：vgs
顯示pvg狀態：pvs
－－
LVM快照(即snapshot備份)管理：
LVM快照的工作原理：LVM的快照卷也是一個LV邏輯卷，快照卷跟源邏輯卷共享數據，當用戶修改
源邏輯卷中的文件時，LVM後臺程序會自動將修改之前的文件複製一份到快照卷中。
待續……