Linux中的LVM分区与使用与系统设置磁盘配额（对用户的组的磁盘限额：干货）

一、LVM 概述

• LVM 是 Linux 操作系统中对磁盘分区进行管理的一种逻辑机制，它是建立在硬盘和分区之上、文件系统之下的一个逻辑层，在建立文件系统时屏蔽了下层的磁盘分区布局，因此能够在保持现有数据不变的情况下动态调整磁盘容量，从而增强磁盘管理的灵活性。
• 分区类型的ID 标记号改为“8e”，表示该分区是 Linux LVM 类型的，支持 LVM 机制。

1、PV（Physical Volume，物理卷）

• 物理卷是 LVM 机制的基本存储设备，通常对应为一个普通分区或整个硬盘。创建物理卷时，会在分区或硬盘的头部创建一个保留区块，于记录 LVM 的属性，并把存储空间分割成默认大小为 4MB 的基本单元（Physical Extent，PE），从而构成物理卷用。
  

2、VG（Volume Group，卷组）

• 由一个或多个物理卷组成一个整体，即称为卷组，在卷组中可以动态地添加或移除物理卷，许多个物理卷可以分别组成不同的卷组，卷组的名称由用户自行定义。
  

3、LV（Logical Volume，逻辑卷）

• 逻辑卷建立在卷组之上，与物理卷没有直接关系。对于逻辑卷来说，每一个卷组就是一 个整体，从这个整体中“切出”一小块空间，作为用户创建文件系统的基础，这一小块空间就 称为逻辑卷。
  

二、LVM 的管理命令

• LVM 管理命令主要包括三大类：物理卷（PV）管理、卷组（VG）管理、逻辑卷（LV） 管理，对应的命令程序文件分别以“pv”、“vg”、“lv”开头。
• Reduce（减少）和Remove（移除）慎用，只要卷组创建成功，已经写入过数据了，就不要在使用了。
• 创建LVM的流程是，先创建物理卷再创建卷组再创建逻辑卷。

功能	PV 管理命令	VG 管理命令	LV 管理命令
Scan（扫描）	pvscan	vgscan	lvscan
Create（建立）	pvcreate	vgcreate l	vcreate
Display（显示）	pvdisplay	vgdisplay	lvdisplay
Remove（移除）	pvremove	vgremove	lvremove
Extend（扩展）	不支持	vgextend	lvextend
Reduce（减少）	不支持	vgreduce	lvreduce

1、物理卷管理

• [root@localhost ~]# pvscan
  pvscan 命令用于扫描系统中所有的物理卷，并输出相关信息

• [root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb1
  pvcreate 命令用于将分区或整个硬盘转换成物理卷，主要是添加 LVM 属性信息并划分
  PE 存储单位。该命令需要使用硬盘或分区的设备文件作为参数（可以有多个）

• [root@localhost ~]# pvdisplay /dev/sdb1
  pvdisplay 命令用于显示物理卷的详细信息，需要使用指定的物理卷作为命令参数，默认时将显示所有物理卷的信息

• [root@localhost ~]# pvremove /dev/sdb1
  pvremove 命令用于将物理卷还原成普通分区或磁盘，不再用于 LVM 体系，被移除的物理卷将无法被 pvscan 识别

2、卷组管理

• [root@localhost ~]# vgscan
  vgscan 命令用于扫描系统中已建立的 LVM 卷组及相关信息

• [root@localhost ~]# vgcreate wu /dev/sdb1
  vgcreate 命令用于将一个或多个物理卷创建为一个卷组，第一个命令参数用于设置新卷组的名称，其后依次指定需要加入该卷组的物理卷作为参数

• [root@localhost ~]# vgdisplay wu
  vgdisplay 命令用于显示系统中各卷组的详细信息，需要使用指定卷组名作为命令参数
  （未指定卷组时将显示所有卷组的信息）

• [root@localhost ~]# vgremove wu
  vgremove 命令用于删除指定的卷组，将指定卷组名称作为参数即可。删除时应确保该卷组中没有正在使用的逻辑卷

• [root@localhost ~]# vgextend wu /dev/sdb2
  vgextend 命令用于扩展卷组的磁盘空间。将新创建的物理卷添加到以创建卷组中。

3、逻辑卷的管理

• [root@localhost ~]# lvscan
  lvscan 命令用于扫描系统中已建立的逻辑卷及相关信息。

• [root@localhost ~]# lvcreate -L 10G -n ta wu
  lvcreate –L 容量大小 -n 逻辑卷名 卷组名
  lvcreate 命令用于从指定的卷组中分割空间，以创建新的逻辑卷。需要指定逻辑卷大小、名称及所在的卷组名作为参数

• [root@localhost ~]# lvdisplay /dev/web_document/bdqn
  lvdisplay 命令用于显示逻辑卷的详细信息，可以指定逻辑卷的设备文件作为参数，也可以使用卷组名作为参数，以显示该卷组中所有逻辑卷的信息

• [root@localhost ~]# lvextend -L +10G /dev/wu/ta
  lvextend -L +大小 /dev/卷组名/逻辑卷名
  lvextend 命令用于动态扩展逻辑卷的空间，当目前使用的逻辑卷空间不足时，可以从所在卷组中分割额外的空间进行扩展。只要指定需增加的容量大小及逻辑卷设备文件位置即可， 前提条件是该卷组中还有尚未分配的磁盘空间，否则需要先扩展卷组容量。另外，调整逻辑卷的容量后，需要执行“xfs_growfs /dev/卷组名/逻辑卷名”命令以便 Linux 操作系统重新识别文件系统的大小。xfs_growfs 是针对 XFS 文件系统的在线调整文件系统大小的命令。
  [root@localhost ~]# xfs_growfs /dev/wu/ta

• [root@localhost ~]# lvremove /dev/wu/ta
  lvremove 命令用于删除指定的逻辑卷，直接使用逻辑卷的设备文件作为参数即可

三、系统设置磁盘配额

1、磁盘配额介绍

• 当 Linux 根分区的磁盘空间耗尽时，Linux 操作系统将无法再建立新的文件（包括程序运行的临时文件），从而出现服务程序崩溃、系统无法启动等故障。为了避免在服务器中出现类似磁盘空间不足的问题，可以启用磁盘配额功能，对用户在指定文件系统（分区）中使用的磁盘空间、文件数量进行限制，以防止个别用户恶意或无意间占用大量磁盘空间，从而保持系统存储空间的稳定性和持续可用性。
• 在 CentOS 系统中，内核已经定制了支持 Linux 文件系统的磁盘配额功能，并且在系统中配置和管理磁盘配额的工具由 xfsprogs 软件包的 xfs_quota 配额管理程序提供。
• 在 CentOS 系统中，不同的文件系统使用不同磁盘配额配置管理工具。XFS 文件系统通过 xfs_quota 工具进行管理。

安装管理软件包

[root@localhost ~]# rpm -q xfsprogs
xfsprogs-4.5.0-8.el7.x86_64
[root@localhost ~]# rpm -ql xfsprogs | grep xfs_quota
/usr/sbin/xfs_quota
/usr/share/man/man8/xfs_quota.8.gz   //安装成功

1）磁盘配额的作用范围

xfs_quota 设置的磁盘配额功能，只在指定的文件系统（分区）内有效，用户使用其他未设置配额的文件系统时，将不会受到限制。

2）磁盘配额的限制对象

xfs_quota 主要针对系统中指定的用户账号、组账号进行限制，没有被设置限额的用户或组将不受影响。对组账号设置配额后，组内所有用户使用的磁盘容量、文件数量的总和不能超过限制。

3）磁盘配额的限制类型

• 磁盘容量：限制用户能够使用的磁盘数据块（Block）大小，也就是限制磁盘空间大小，默认单位为 KB。
• 文件数量：限制用户能够拥有的文件个数。在 Linux 操作系统中，每一个文件都有一个对应的数字标记，称为 i 结点（Inode）编号，这个编号在同一个文件系统内是唯一的，因此 xfs_quota 通过限制 i 结点的数量来实现对文件数量的限制。

4）磁盘配额的限制方法

• 软限制：指定一个软性的配额数值（如 480MB 磁盘空间、180 个文件），在固定的宽限期（默认为七天）内允许暂时超过这个限制，但系统会给出警告信息。

• 硬限制：指定一个硬性的配额数值（如 500MB 磁盘空间、200 个文件），是绝对禁止用户超过的限制值，当达到硬限制值时，系统也会给出警告并禁止继续写入数 据。硬限制的配额值应大于相应的软限制值，否则软限制将失效。

• 在实施磁盘配额的实际过程中，只有当用户（或组）、文件系统（分区）及配额数值都满足限额条件时，xfs_quota 才会对操作进行限制。

2、磁盘配额管理

1）以支持配额功能的方式挂载文件系统

• 除了内核和 xfs_quota 软件的支持以外，实施磁盘配额功能还有一个前提条件，即指定的分区必须已经挂载且支持磁盘配额功能。
• 在配置调试过程中，可以使用带“-o usrquota,grpquota”选项的 mount 命令挂载指定的分区，以便增加对用户、组配额功能的支持。
• XFS 文件系统只有在首次挂载时才启动磁盘限额功能。

[root@localhost ~]# mkdir /ceshi
[root@localhost ~]# mount -o usrquota,grpquota /dev/wu/ta /ceshi   //临时挂载
[root@localhost ~]# chmod 777 /ceshi/    //为后续测试方便,允许任何用户写入数据
[root@localhost ~]# vi /etc/fstab	//设置永久挂载
……	//省略部分信息
/dev/dev/wu/ta  /ceshi  xfs  defaults,usrquota,grpquota     0 0

2）编辑用户和组账号的配额设置

配额设置的基本命令格式：

xfs_quota -x -c ‘limit -u bsoft=N bhard=N isoft=N ihard=N 用户名’ 挂载点

常用选项含义

• xfs_quota 是配置设置管理命令。
• “-x”表示启动专家模式，在当前模式下允许对配额系统进行修改的所有管理命令可用
• “-c”表示直接调用管理命令。xfs_quota 命令可以以交互方式进行。如果上述设置其用户磁盘配额的命令不加“-c”选项，那么命令执行后失败，并切入“xfs_quota>”环境下，以交互方式配置管理磁盘配额
• “-u”或“-g”选项可用于指定用户或组的配额设置
• bsoft:：设置磁盘容量的软限制数值。
• bhard：设置磁盘容量的硬限制数值。
• isoft：设置磁盘文件数的硬限制数值。
• ihard：设置磁盘文件数的软限制数值。

对用户wlm的磁盘配额限制：

[root@localhost ~]# xfs_quota -x -c 'limit -u bsoft=80M bhard=100M isoft=40 ihard=50 wlm' /ceshi/
//限制用户wlm磁盘容量软限制 80MB、磁盘容量硬限制 100MB、文件数软限制 40、文件数硬限制 50
[root@localhost ~]# xfs_quota -x -c 'limit -u bsoft=80M bhard=100M wlm' /ceshi/
//仅限制磁盘容量
[root@localhost ~]# xfs_quota -x -c 'limit -u isoft=40 ihard=50 zhangsan' /ceshi/
//仅限制文件数
[root@localhost ~]# xfs_quota -c 'quota -uv zhangsan' /ceshi/
//查看 wlm 磁盘容量限制
[root@localhost ~]# xfs_quota -c 'quota -i -uv zhangsan' /ceshi/
//查看 wlm 文件数限制

对user组的磁盘配额限制：

[root@localhost ~]#	xfs_quota -x -c 'limit -g bsoft=1G bhard=2G isoft=2000 ihard=2500 user' /ceshi/
//限制user组的磁盘容量软限制 1GB、磁盘容量硬限制 2GB、文件数软限制 2000、文件数硬限制2500。
[root@localhost ~]# xfs_quota -c 'quota -gv user' /ceshi/   //查看user 组的磁盘容量限制
[root@localhost ~]# xfs_quota -c 'quota -i -gv user' /ceshi/   //查看user 组的文件数限制

3）验证磁盘限额功能

验证工具：
dd 转换工具。dd 命令是一个设备转换和复制命令，分别使用“if=”选项指定输入设备（或文件）、“of=”选项指定输出设备（或文件）、“bs=” 选项指定读取数据块的大小、“count=”指定读取数据块的数量。
设备文件/dev/zero ：相当于一个垃圾箱，里面由一个取之不尽用之不竭的垃圾文件，常用于测试写入。

对用户wlm的磁盘限额测试

[root@localhost ~]#  su - wlm
[wlm@localhost ~]$ cd /ceshi/
[wlm@localhost mailbox]$ dd if=/dev/zero of=file bs=1M count=60
记录了 60+0 的读入
记录了 60+0 的写出	//在软限制范围内时成功写入数据
62914560 字节(63 MB)已复制，0.381649 秒，165 MB/秒
[wlm@localhost mailbox]$ ls -lh file
-rw-rw-r-- 1 wlm wlm 60M 5 月	5 22:53 file
[zhangsan@localhost mailbox]$ dd if=/dev/zero of=file bs=1M count=90 
记录了 90+0 的读入
记录了 90+0 的写出	//未超出硬限制前仍能写入数据
94371840 字节(94 MB)已复制，0.136925 秒，689 MB/秒
[wlm@localhost mailbox]$ ls -lh file
-rw-rw-r-- 1 wlm wlm 90M 5 月	5 22:57 file 
[wlm@localhost mailbox]$ dd if=/dev/zero of=file bs=1M count=120 
dd: 写入"myfile" 出错: 超出磁盘限额
记录了 101+0 的读入
记录了 100+0 的写出	//超出硬限制的数据将被截断,无法写入
104857600 字节(105 MB)已复制，0.12214 秒，859 MB/秒
[wlm@localhost mailbox]$ ls -lh file
-rw-rw-r-- 1 wlm wlm 100M 5 月	5 22:57 file

4）查看配额使用情况

• 若需要了解在文件系统中用户或组的配额使用情况，可以使用 report 命令查看。结合“-u” 和“-g”选项分别查看指定用户和组的配额使用情况；结合“-a”选项可以查看所有可用分区的配额使用报告。

[root@localhost ~]# xfs_quota -x -c 'report -a'
//查看所有可用分区用户和组的磁盘容量配额使用情况
[root@localhost ~]# xfs_quota -x -c 'report -abi'
//结合“-i”与“-b”选项使用可同时查看用户和组的磁盘容量配额和文件配额使用情况