Linux--LVM逻辑卷与磁盘配额

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一、管理LVM逻辑卷

• 许多 Linux 使用者在安装操作系统的时候都会遇见这样的困境：如何精确评估和分配各个硬盘分区的容量，如果当初估计不准确，一旦系统分区不够用时可能不得不备份、删除相关数据，甚至被迫重新规划分区并重装操作系统，以满足应用系统的需求
• 本文将通过对 LVM 逻辑卷管理机制IDE学习，掌握动态调整 Linux 分区容量的方法

1.LVM概述

• LVM 是 Linux 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次的磁盘分区布局，能够在保持现有数据不变的情况下动态调整磁盘容量，从而提高磁盘管理的灵活性
• 在安装 CentOS 系统的过程中选择自动分区时，就会默认采用 LVM 分区方案，不需再进行手动配置
• 需要主机：“/boot”分区不能基于 LVM 创建，必须独立出来

1.1 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,用于记录LVM的属性,并把存储空间分割成默认大小为4MB的基本单元(PE)，从而构成物理卷

1.2 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
  

1.3 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，从这一个整体中“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
• 使用 mkfs 等工具在逻辑卷上创建文件系统后，就可以挂载到 Linux 系统中的目录下使用
  

1.4 小结

通过上述对物理卷、卷组、逻辑卷的解释可以看出，建立 LVM 分区管理机制的过程：

1. 首先，将普通分区或整个硬盘创建为物理卷
2. 接下来，将物理上比较分散的各物理卷的存储空间组成一个逻辑整体，及卷组
3. 最后，基于卷组这个整体，分割出不同的数据存储空间，形成逻辑卷
4. 逻辑卷才是最终用户可以格式化并挂载使用的存储单位

2.管理LVM

LVM管理命令主要分为三大类：PV物理卷管理、VG卷组管理、LV逻辑卷管理，对应的命令程序以“pv”、“vg”、“lv”开头

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	lvcreate
Display显示	pvdisplay	vgdisplay	Ivdisplay
Remove删除	pvremove	vgremove	lvremove
Extend扩展	——	vgextend	Ivextend
Reduce减少	——	vgreduce	Ivreduce

注：当想要扩展逻辑卷大小使用“lvextend”命令扩展时，扩展之前不能在该逻辑卷中，该逻辑卷可以不解挂载就能编辑，也可解挂载之后编辑，而且扩展的空间之前一定要有"+",否则则是将原来的空间更改为20G，而不是扩展，这里将逻辑卷扩展20G

umount 逻辑卷

lvextend -L +20G 逻辑卷

lvdispaly 逻辑卷
#查看扩容后的逻辑卷空间大小

3.LVM应用实例

• 案例环境：公司准备在Internet中搭建邮件服务器(CentOS7.3系统平台) ,面向全国各地的员工及部分VIP客户提供电子邮箱空间
• 需求描述：由于用户数量众多,邮件存储需要大量的空间,考虑到动态扩容的需要,计划增加三块SCSI硬盘并构建LVM逻辑卷(挂载到"/"目录下的某个目录下)专门用于存放邮件数据
• 根据上述案例环境和需求，推荐的操作步骤如下所述：

1. 关闭服务器主机，正确挂载三块 SCSI 新硬盘，每块硬盘大小40G，总共120G
   
2. 开启服务器主机，执行“fdisk -l”命令进行检查，确认已识别新增的硬盘
   
3. 在新磁盘中进行分区，将每块硬盘的所有空间划分为一个独立的主分区，并将分区类型改为“8e”
   
   另外两个磁盘也是相同操作，全部修改完成后检查一下确认结果
   
4. 将分区转换为物理卷
   
5. 将上述物理卷整合，创建名为 zxc 的卷组
   
6. 在 zxc 卷组中创建一个名为 zxc123 的逻辑卷，容量设置为 90G
   
7. 使用 mkfs 命令对逻辑卷 zxc 进行格式化，并挂载至一个目录下
   
8. 使用 lvextend 命令为逻辑卷 zxc123 扩充 20G 容量，再使用 xfs_growfs /dev/zxc/zxc123 命令更新系统识别的文件系统大小
   
9. 补充：若格式化为 EXT4 文件系统类型，则使用 resize2fs 命令更新系统识别的文件系统大小

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二、磁盘配额

1.实现磁盘配额的条件

1. 需要Linux内核支持
2. 安装软件包（一般系统都是默认安装的）
   

2.Linux磁盘限额的特点

1. 作用范围：针对指定的文件系统(分区)
2. 限制对象：用户帐号、组帐号
3. 限制类型：磁盘容量、文件数量（节点号）
4. 限制方法：软限制、硬限制

3.设置磁盘配额

• 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，同时也可能会出现服务程序崩溃、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，不同的文件系统使用不同磁盘配额配置管理工具
• 例如, XFS 文件系统通过 xfs_quota 工具进行管理;EXT3/4 文件系统通过 quota 工具进行管理

4.基于CentOS7设置磁盘

4.1 检查是否已安装相关软件包

rpm -q xfsprogs quota

yum -y install xfsprogs quota

4.2 以支持配额功能的方式挂载文件系统

#自动挂载
vim /etc/fstab

/dev/zxc/zxc123                           /zxc123                 xfs     defaults,usrquota,grpquota    0 0


mount -a

4.3 编辑用户和组账号的配额设置

useradd xiaoxu
#创建一个新用户
passwd xiaoxu
#设置密码来激活该新用户

xfs_quota -x -c 'limit -u bsoft=80M bhard=100M isoft=40 ihard=50 xiaoxu' /zxc111/

常用参数	解释
-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
-u	指定用户账号对象
-g	指定组账号对象
bsoft	设置磁盘容量的软限制数值（默认单位为KB）
bhard	设置磁盘容量的硬限制数值（默认单位为KB）
isoft	设置磁盘文件数的软限制数值
ihard	设置磁盘文件数的硬限制数值

#仅限制磁盘容量
xfs_quota -x -c 'limit -u bsoft=80M bhard=100M xiaoxu' /zxc111/

#仅限制文件数
xfs_quota -x -c 'limit -u isoft=40 ihard=50 xiaoxu' /zxc111/

#查看 xiaoxu 磁盘容量限制
xfs_quota -c 'quota -uv xiaoxu' /zxc111/

4.4 验证磁盘配额功能

chmod 777 /zxc111/
su xiaoxu
cd /zxc111/

#验证磁盘容量超限
dd if=/dev/zero of=/opt/ddtest.txt bs=10M count=12
（每次给10M，连续给12次）

参数命令	解释
dd 命令	是一个设备转换和连续复制命令
“if=”	指定输入设备(或文件)
“of=”	指定输出设备(或文件)
“bs=”	指定读取数据块的大小
“count=”	指定读取数据块的数量
/dev/zero	“零"设备文件，可以无限的提供空字符。常用来生成一个特定大小的文件

xfs_quota -x -c 'limit -u bsoft=80M bhard=100M isoft=4 ihard=5 xiaoxu' /zxc111/
##限制文件数，文件数软限制为4个，硬限制为5个

xfs_quota -c 'quota -i -uv xiaoxu' /zxc111/
#查看文件数限制

#验证磁盘文件数超限
touch {1..101}.txt

4.5 查看配额使用情况

#查看所有可用分区的磁盘容量配额使用情况
xfs_quota -x -c 'report -a'

#查看磁盘容量和文件数的报告
xfs_quota -x -c 'report -abih'