Linux命令学习（五）

· 2022-02-20 · # Linux # 命令

一、RAID与LVM

1. RAID

作用：RAID独立磁盘冗余阵列，使用多块硬盘，组成大容量的硬盘组，将数据分成多个片段同时进行读写，以提高读写速度，并通过冗余备份实现数据安全性
RAID0
- 原理：将至少两块硬盘通过硬件或软件方式 “串联” 起来，组成一个大的硬盘卷组，将数据一次写入各个硬盘中
- 图：
- 特点
  - 优点：数据同步传输，读取/写入分开，性能提升较大
  - 缺点：任意一块硬盘损坏，整个系统数据无法使用
  - 硬盘使用率100%，至少2块硬盘才可组建
RAID1
- 原理：把至少两块硬盘 “并联” 起来，写入数据时，数据同时写入到另一硬盘中
- 图：
- 特点
  - 优点：使用硬盘镜像功能，提高数据安全性
  - 缺点：硬盘利用率50%，使用两块硬盘，一块存储，一块备份，成本较大
RAID5
- 产生原因：兼顾读写速度及数据安全，是一种折中方式
- 原理：至少使用三块硬盘，将数据分化存储到不同硬盘中，硬盘中必须存储其他硬盘的校验数据
- 图：
- 特点：
  - 优点：兼顾性能，通过 “奇偶校验” 来替代 “镜像备份”
  - 缺点：硬盘数据安全性较低，硬盘使用率（n-1）*n，硬盘数据出现问题会自动校验恢复
RAID10（主流）
- 本质：RAID1+RAID0
- 原理：至少需要四块硬盘，先制作两两硬盘的RAID1阵列，以保证数据安全性，在两两制作RAID0以提高读写性能
mdadm命令
- 作用：管理系统中的RAID磁盘阵列
- 格式：mdadm -模式参数 RAID设备文件名 -性能参数磁盘成员文件名
- 参数：
  - -C：创建RAID
  - -D：查看RAID详细信息
  - -Q：查看摘要信息
  - -S：停止RAID工作
  - -a：检测设备名称，添加新硬盘
  - -n：指定硬盘数量
  - -l：指定RAID级别
  - -v：显示过程
  - -f：模拟设备损坏
  - -r：移除RAID中的硬盘设备
- 例：创建RAID10
  - mdadm -Cv /dev/md0 -a yes -n 4 -l 10 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde
  - 分析
    
    -Cv：创建RAID并显示过程
    
    /dev/md0：创建的RAID设备文件名
    
    -a yes：检测RAID设备名并确认
    
    -n 4：参与制作的硬盘个数
    
    -l 10：RAID级别为RAID10
    
    最后为参与制作RAID10的硬盘文件名
  - 格式化：mkfs.xfs /dev/md0
  - 建立挂载点目录：mkdir -p /RAID
  - 挂载RAID设备：mount /dev/md0 /RAID
  - 查看RAID信息：mdadm -D /dev/md0
  - 开机挂载：vim /etc/fstab
  - 添加新行：/dev/md0 /RAID xfs defaults 0 0
  - reboot重启
  - df -h查看信息
- RAID10 制作小结
  - mdadm 命令制作
    
    mdadm -Cv /dev/md0 -a yes -n 4 -l 10 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde
  - mkfs.xfs 格式化
  - 建立挂载点目录
  - mount 挂载
  - vim /etc/fstab 开机挂载
  - mdadm -D 查看信息
解散当前RAID
- 注意：在生产环境中若要取消RAID，必须先进行数据备份，否则已存在数据无法使用
- 第一步：备份数据
- 第二步：取消挂载状态 umount /dev/md0
- 第三步：删除开机挂载信息
- 第四步：停止 RAID10 mdadm -S /dev/md0
- 第五步：重启 reboot
RAID损坏修复功能
- 模拟某个硬盘损坏：mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb
- 查看信息：mdadm -D /dev/md0
- 卸载RAID：umount /RAID
- 添加新硬盘：mdadm /dev/md0 -a /dev/sdf
- 查看信息：mdadm -D /dev/md0
RAID备份技术
- 原理：在RAID10中添加一块大容量硬盘，通过新硬盘进行备份数据，防止2块硬盘同时故障，若某块硬盘故障，备份盘会同步恢复，无需人工干预
- 例：创建RAID10+备份盘阵列系统
  - 创建RAID10+备份盘：
    
    mdadm -Cv /dev/md1 -a yes -n 4 -l 10 -x 1 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde /dev/sdf
    
    注意：-x 1表示备份盘，且为1块硬盘，一般命令的最后一个硬盘为备份盘
  - 查看信息：mdadm -D /dev/md1
  - 格式化：mkfs.ext4 /dev/md1
  - 模拟硬盘损坏：mdadm /dev/md1 -f /dev/sdb
  - 注意：/dev/sdf会自动补上，并且自动同步数据

2. LVM逻辑卷管理器

产生原因：硬盘分区及RAID部署后再修改空间大小时就十分不方便，甚至数据会丢失，用户需要动态灵活调整硬盘分区大小时，需要通过LVM技术实现
原理：LVM在磁盘分区与文件系统之间添加一个逻辑层，以提供一个抽象的卷组，使得管理者可以忽略底层磁盘布局，从而实现对分区的灵活调整
图：
分析
- PE：数据基本块，默认为4MB大小
- PV：物理卷，由整个硬盘或分区组成
- VG：卷组，由一个或多个物理卷组成
- LV：逻辑卷，从卷组中切割出的空间，用于创建文件系统，供用户使用

命令：

功能/命令	物理卷（PV）	卷组（VG）	逻辑卷（LV）
扫描	pvscan	vgscan	lvscan
建立	pvcreate	vgcreate	lvcreate
显示	pvdisplay	vgdisplay	lvdisplay
删除	pvremove	vgremove	lvremove
扩大	无	vgextend	lvextend
缩小	无	vgreduce	lvreduce

LV使用过程
- 将硬盘设置为物理卷 -> 创建卷组 -> 将物理卷加入卷组 -> 切割指定大小的逻辑卷 -> 格式化逻辑卷 -> 创建挂载目录 -> 挂载逻辑卷 -> 添加开机挂载项
- 例1：系统中添加两个硬盘，创建物理卷及卷组，划分150MB的逻辑卷并格式化挂载使用
  - 创建物理卷： pvcreate /dev/sdb /dev/sdc
  - 创建卷组并将物理卷加入：vgcreate /dev/VG1 /dev/sdb /dev/sdc
  - 显示卷组信息：vgdisplay /dev/VG1
  - 切割150MB的逻辑卷：lvcreate -n lv1 -L 150M /dev/VG1
    
    注意：lv1逻辑卷默认路径为卷组目录，使用相对路径即可
  - 查看逻辑卷信息：lvdisplay /dev/VG1/lv1
  - 格式化逻辑卷：mkfs.xfs /dev/VG1/lv1
  - 创建挂载目录：mkdir -p /lvm1
  - 挂载：mount /dev/VG1/lv1 /lvm1
  - 开机挂载：添加新行 /dev/VG1/lv1 /lvm1 xfs defaults 0 0
- 例2：基于上例，划分出200MB的逻辑卷使用
  - 划分200M的lv：lvcreate -n lv2 -l 50 /dev/VG1
    
    注意：-n为新建参数，-l为PE（4MB）的个数，-L为实际容量
  - 格式化：mkfs.xfs /dev/VG1/lv2
  - 建立挂载点目录：mkdir -p /lvm2
  - 挂载：mount /dev/VG1/lv2 /lvm2
  - 开机挂载：/dev/VG1/lv2 /lvm2 xfs defaults 0 0
- 逻辑卷的扩容
  - 过程：
    - 卸载设备 -> 扩容到指定容量 -> 重新格式化 -> 重新挂载
  - 例：对lv1逻辑卷扩容到300M
    - 查看lv1信息：lvdisplay /dev/VG1/lv1
    - 卸载设备：umount /dev/VG1/lv1
    - 扩容：lvextend -L 300M /dev/VG1/lv1
    - 格式化：mkfs.xfs -f /dev/VG1/lv1
    - 重新挂载：mount /dev/VG1/lv1 /lvm1
    - 查看信息：lvdisplay /dev/VG1/lv1
  - 注意：
    - 扩容前必须先卸载设备
    - 扩容时注意容量单位换算（-L与-l的区别）
    - 扩容后未格式化，则容量不变
- 逻辑卷的缩容
  - 原则：相对扩容，逻辑卷缩容有风险，需提前备份，缩容前需对逻辑卷进行文件系统完整性检查，以保证数据安全
  - 过程：
    - 卸载设备 -> 文件完整性检查 -> 缩容 -> 重新格式化 -> 重新挂载
  - 例：同上例，对lv2缩容到100MB
    - 卸载设备：umount /dev/VG1/lv2
    - 文件完整性检查：xfs_repair -n /dev/VG1/lv2
    - 缩容：lvreduce -l 25 /dev/VG1/lv2（需要输入y确认，-l 25为物理块个数）
    - 查看信息：lvdisplay /dev/VG1/lv2
    - 重新强制格式化：mkfs.xfs -f /dev/VG1/lv2
    - 挂载：mount /dev/VG1/lv2 /lvm2
    - 查看信息：lsblk
- 删除逻辑卷
  - 删除顺序：逻辑卷 -> 卷组 -> 物理卷（顺序不能错乱）
  - 注意：
    - 删除前必须备份数据
    - 删除时需要输入“y”来确认
  - 过程：
    - 卸载设备 -> 清除fstab开机挂载中的对应数据 -> lvremove删除逻辑卷 -> vgremove删除卷组 -> pvremove删除物理卷
    - 例：将上例所有的LVM数据删除
      - 卸载：umount /dev/VG1/lv1 umount /dev/VG1/lv2
      - 清除fstab对应信息：vim /etc/fstab 删除对应行
      - 删除逻辑卷：lvremove /dev/VG1/lv1 lvremove /dev/VG1/lv2（输入y确认）
      - 删除卷组：vgremove /dev/VG1
      - 删除物理卷：pvremove /dev/sdb /dev/sdc（取消硬盘对物理卷技术的支持）
      - 查看信息：lsblk

原文作者：絷缘
作者邮箱：zhiyuanworkemail@163.com
原文地址：https://zhiyuandnc.github.io/13bSfXXJ9/
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