磁盘管理（disk manage） - 01-16-AM
RAID磁盘阵列
应用场景：公司购买了5块2G的硬盘，要求工程师将这5块硬盘用某种技术从逻辑上组合成一个大
容量的存储空间（如2G*5=10G）。此时我们就需要用到raid磁盘阵列或LVM逻辑卷管理技术。
Raid：是冗余磁盘阵列的缩写，简称磁盘阵列。
Raid功能：提供了容量组合、高读写性能、同步备份等功能。
raid实现方式：
硬raid：用raid磁盘阵列卡来实现。通过raid卡专用的软件来管理磁盘。在开机时按某个快捷键就可以进
入raid卡的管理软件界面。只需要在界面中选择raid等级和磁盘即可创建出所需要的raid设备。
软raid：用操作系统中提供的raid软件来实现磁盘阵列功能。成本低，性能比硬Raid低，因为软raid会占
用一定的cpu资源。
注意：标准的机架式服务器上的硬盘通常需要先将硬盘通过raid管理界面转换成逻辑盘，然后才能在装系
统时识别到这些硬盘。
服务器的类型：塔式、机架式、刀片式。
服务器的应用级别：入门级、部门级、企业级等。
Raid等级：（根据功能不同来分类）n为单块硬盘的容量
等级号 名称 硬盘数 总容量 允许坏盘数(最大值) 功能
0 条带化 >=2块 2n+n 0块(冗余) 高读写性能
，容量组合
1 镜像化 =2块 n 1块(冗余) 同步备份，
数据安全
5 分布式奇偶校验的条带化 >=3块 3n-n 1块(冗余) 高读写性能
，数据安全
6 双组分布式奇偶校验的条带化 >=4块 4n-2n 2块(冗余) 高读写性能
，数据安全
10 镜像化+条带化 4+2n块 总容量的50% 坏一半(冗余) 容量组合+同
步备份
linux系统中的软raid管理工具软件：mdadm
查mdadm命令由哪个Rpm包提供：yum provides mdadm
查软件是否安装了：rpm -q mdadm
安装mdadm软件：yum install -y mdadm
mdadm命令选项：
-C 即create,创建raid设备
-l 即level，指定raid等级号，等级可以是0、1、5、6、10等
-n 即number，指定raid中的磁盘设备数量
-x 即spare空格，指定raid设备中的热备(备胎、替补)磁盘数量
-D 即detail详细，显示raid设备的详细信息
-s 即scan扫描，扫描出系统中所有的raid设备
-v 即verbose，显示执行过程
-S 即stop，停用指定的raid设备
-A 即active，激活（启用）指定的raid设备
-a 即add,在指定的raid设备组中添加新的成员
-f 即faulty错误的，指定raid设备组中有故障的磁盘
-r 即remove移除，在指定的raid设备组中删除有故障的磁盘
练习准备：将linux虚拟机关机，给虚拟机添加5块SCSI接口的2GB的硬盘，创建快照“5块2G硬盘”，然后
将虚拟机开机，执行lsblk命令显示磁盘块设备列表。
Raid练习：要求将linux系统虚拟机的5块2G的硬盘用raid 5进行管理，将前4块硬盘组建成一个名称为md5
的Raid 5，其中raid 5的活动磁盘为前3块硬盘，第4块硬盘做为热备(备胎、替补)磁盘。
操作思路：
显示磁盘设备列表：lsblk
显示raid设备列表：mdadm -Dsv
创建名称为md5的raid 5设备：mdadm -C md5 -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sd{b..e}
显示名称为md5的raid 5设备的详细信息：mdadm -D /dev/md/md5
显示raid设备列表：mdadm -Dsv
生成raid配置文件：mdadm -Dsv > /etc/mdadm.conf
附加操作：
显示磁盘设备列表：lsblk
停用md5这个raid设备：mdadm -S /dev/md/md5
启用md5这个raid设备：mdadm -A /dev/md/md5
警告：要想在停用raid设备之后再启用，必须保证mdadm.conf配置文件存在。
练习：模拟md5这个Raid5设备中的sdc硬盘损坏，然后从md5阵列中移除sdc这个成员，然查看md5设备的详
细信息。将sdc硬盘从服务器上拆下，再装一块新硬盘到Sdc硬盘的槽位上。再将sdf硬盘加入到md5这个
raid 5设备组中。
显示名称为md5的raid 5设备的详细信息：mdadm -D /dev/md/md5
指定sdc硬盘为坏盘(fail)：mdadm /dev/md/md5 -f /dev/sdc
显示名称为md5的raid 5设备的详细信息：mdadm -D /dev/md/md5
将sdc硬盘从md5这个raid组中移除(remove)：mdadm /dev/md/md5 -r /dev/sdc
将sdf硬盘添加(add)到md5这个raid组中：mdadm /dev/md/md5 -a /dev/sdf
显示名称为md5的raid 5设备的详细信息：mdadm -D /dev/md/md5
练习：执行lsblk命令，再查看md5这个Raid设备的详细信息，然后将其停用，用lsblk显示块设备信息，删
除/etc/mdadm.conf配置文件。
练习：linux服务器上有5块2G的硬盘，要求用raid技术将sdc、sdd、sde硬盘创建一个名称为md1的raid1
设备，其中的sde硬盘作为热备磁盘，显示md1设备的详细信息，执行lsblk命令，创建mdadm.conf配置文
件。
练习：将上一个练习的md1这个raid设备格式化成xfs文件系统，创建/mnt/data目录，然后使用fstab自动
挂载配置文件将/dev/md/md1设备自动挂载到/mnt/data目录，用mount -av做自动挂载测试，用lsblk或
df命令查看已挂载的设备信息。复制/etc/host*文件到/mnt/data目录中。
显示raid设备列表：mdadm -Dsv
格式化：mkfs.xfs /dev/md/md1
创建目录：mkdir -pv /mnt/data
fstab自动挂载：vi /etc/fstab 添加如下内容
/dev/md/md1 /mnt/data xfs defaults 0 0
自动挂载测试：mount -av
显示已挂载的设备：lsblk 或 df
复制文件：cp -v /etc/host* /mnt/data/
Raid小结：
1.什么是raid?软raid（通过操作系统提供的软件进行管理）、硬raid（通过Raid硬件卡来实现管理）？
2.常见的Raid等级？每种raid等级的功能是什么，最少需要几块磁盘？
3.raid创建的完整管理流程：创建raid－－〉生成mdamd.conf配置文件－－〉格式化Raid设备－－〉挂载
raid设备－－〉写入新数据。
raid的删除管理流程：卸载raid设备－－〉停用raid设备－－〉删除mdadm.conf配置文件。
4.熟悉在centos系统中用mdadm工具对raid进行查、增、删、改的管理操作。
raid的缺点：
raid阵列组中的后期无法添加新的成员来扩充整体容量。例如，用2块硬盘创建raid 0，后期无
法在raid 0再增加新的硬盘。由此就产生了下面要讲的LVM逻辑卷管理功能。
－－
LVM逻辑卷管理：
LVM概念：
LVM的主要功能：容量组合，动态调整容量大小。
LVM是将多块硬盘从逻辑上组合成一个大容量的存储空间（即VG卷组），最终要划分成小的LV逻辑卷来使用
这些空间。
LVM的管理流程：先给硬盘分区（也可以不分区），再创建PV物理卷(volnume)，再创建VG卷组，再创建LV
逻辑卷，再mkfs格式化LV，再mount手动或fstab自动挂载LV,再写入数据。
物理磁盘Physical Device: 整个硬盘设备或使用fdisk、cfdisk命令建立的硬盘分区
物理卷（PV,Physical Volume） ：用pvcreate在硬盘上创建PE的结果。查PV的结果用pvdisplay。
卷组（VG,Volume Group） ：由一个或多个物理卷（PV）组成的整体。
逻辑卷（LV,Logical Volume） ：从卷组（VG）中切割出的空间，用于格式化(即创建文件系统)，大小
由PE的个数决定。
物理扩展（PE,Physical Extent）：是卷组中的最小容量单元，每个PE默认为4MB的基本块。
逻辑扩展（LE,Logical Extent）:LV中的最小单元。默认的每个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 卷组管理 逻辑卷管理
扫描scan pvscan vgscan lvscan
建立create pvcreate vgcreate lvcreate
显示display pvdisplay vgdisplay lvdisplay
状态status pvs vgs lvs
删除remove pvremove vgremove lvremove
扩展(增加容量)extend vgextend lvextend或lvresize
缩容（缩小容量）reduce vgreduce lvreduce或lvresize
调整系统中看到的容量:resize2fs
LVM练习：服务器上有5块2G的硬盘，要求用LVM进行管理。将sdb、sdc创建成PV，再将他们创建成一个名称
为myvg的卷组，在卷组中创建一个3G的名称为mylv的逻辑卷，将mylv格式化成ext4文件系统，将mylv手动
挂载到/mnt/mydata目录中，复制/etc/host*文件到挂载点目录。
LVM的管理流程：先给硬盘分区（也可以不分区），再创建PV物理卷(volnume)，再创建VG卷组，再创建LV
逻辑卷，再mkfs格式化LV，再mount手动或fstab自动挂载LV,再写入数据。
显示磁盘块设备列表：lsblk
查PV状态：pvs
创建PV物理卷：pvcreate /dev/sdb /dev/sdc
显示所有的PV详细信息：pvdisplay [/dev/sdb /dev/sdc]
查VG状态：vgs
创建名称为myvg的卷组，将sdb、sdc拉进卷组中：vgcreate myvg /dev/sdb /dev/sdc
查myvg这个VG详细信息：vgdisplay myvg
查看VG状态：vgs
创建容量为3G，名称为mylv的LV逻辑卷：lvcreate -L 3G -n mylv myvg
查LV状态：lvs
查mylv这个LV的详细信息：lvdisplay /dev/myvg/mylv
扫描并显示系统中所有的LV设备：lvscan
格式化：mkfs.ext4 /dev/myvg/mylv
创建挂载点目录：mkdir -pv /mnt/mydata
手动挂载：mount /dev/myvg/mylv /mnt/mydata
显示已挂载的设备信息：lsblk 或 df -h
写入文件：cp -v /etc/host* /mnt/mydata
LVM扩容练习：查看现有的PV、VG、LV状态信息，将sdd和sde加入到myvg这个卷组中，将mylv的容量从3G
调整到7G，将mylv的文件系统容量信息同步更新成7G。
LVM扩容思路：先检查VG的剩余容量，看是否需要扩VG容量，然后扩LV容量，最后刷新LV的文件系统容量值
。
查PV状态：pvs
查VG状态：vgs
查LV状态：lvs
将sdd、sde创建成PV：pvcreate /dev/sdd /dev/sde
查VG状态：vgs
在myvg这个卷组中扩容添加sdd、sde这两个成员：vgextend myvg /dev/sdd /dev/sde
查VG状态：vgs
查LV状态：lvs
将mylv容量扩充为7G：方法一：lvextend -L +4G /dev/myvg/mylv
方法二：lvresize -L 7G /dev/myvg/mylv
查LV状态：lvs
显示磁盘分区的文件系统使用状态：df -h 会发现mylv的容量还是3G，信息不同步
同步文件系统的容量信息：resize2fs /dev/myvg/mylv
显示磁盘分区的文件系统使用状态：df -h 发现mylv的容量变成了7G
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LVM缩容练习：查看现有的PV、VG、LV状态信息，先将mylv的文件系统容量信息缩减成1G，然后将mylv的
容量从7G调整到1G，手动挂载mylv到/mnt/mydata目录，用ls查看挂载点目录中的文件名列表，并用cat查
看挂载点目录中的hosts文件内容是否正常。将sdb硬盘中的数据迁移到sdd硬盘中，将myvg这个卷组中sdb
、sdc、sde硬盘从组中移除。
LVM缩容思路：先用df -h检查文件系统的使用状态信息，卸载要缩容的LV的文件系统，然后用e2fsck扫描
检查文件系统数据,然后用resize2fs调整文件系统容量，然后缩减lv的容量为文件系统容量值，重新手动
挂载LV。然后缩减VG的容量，删除不需要的PV。
参考步骤：
显示磁盘空间使用状态：df -h
卸载挂载点所对应的设备：umount /mnt/mydata
扫描检查磁盘设备 ：e2fsck -f /dev/myvg/mylv
调整文件系统容量为1G：resize2fs /dev/myvg/mylv 1G
显示LV的状态：lvs
LV的容量缩减：
方法一：lvresize -L 1G /dev/myvg/mylv
方法二：lvreduce -L -6G /dev/myvg/mylv
显示LV的状态：lvs
手动挂载指定设备：mount /dev/myvg/mylv /mnt/mydata
显示指定目录的文件列表：ls /mnt/mydata
显示指定文件的全文内容：cat /mnt/mydata/hosts
VG卷组的缩容(缩减容量)：
显示VG状态：vgs
显示PV状态：pvs
迁移sdb磁盘的数据到sdd硬盘中：pvmove /dev/sdb /dev/sdd
显示PV状态：pvs
显示VG状态：vgs
卷组的缩容在myvg卷组中移除sdb、sdc、sde这三个成员：vgreduce myvg /dev/sd{b,c,e}
显示VG状态：vgs
显示pvg状态：pvs
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LVM快照(即snapshot备份)管理：
LVM快照的工作原理：LVM的快照卷也是一个LV逻辑卷，快照卷跟源逻辑卷共享数据，当用户修改
源逻辑卷中的文件时，LVM后台程序会自动将修改之前的文件复制一份到快照卷中。
待续……