Linux Raid and LVM

RAID

Introduction to RAID: RAID (Redundant Arrays of Independent Disks) independent redundant hard disk array; developed by the University of California, Berkeley in 1988

Combine multiple hard drives into an "array" to provide better redundancy and performance

Improve IO capability: Disk parallel read and write

Increased durability: disk redundancy to achieve

RAID implementation

hardware RAID

External disk array: provide adaptability through expansion cards

Internal RAID: motherboard integrated RAID controller; configure in BIOS before installing OS

Software RAID

There are levels of RAID; levels: how multiple disks are organized together work differently

Common levels RAID-0, RAID-1, RAID-5, RAID-10, RAID-50, JBOD

RAID-0 stripe set strip

Working principle: Disperse continuous data evenly on multiple hard disks

Performance improvements: read, write

Redundancy: none

Space utilization: n

Number of hard drives: 2, 2+

RAID-1 mirror mirror

How it works: store the same data on each disk

Performance improvement: read performance improved, write performance decreased

Redundancy: yes

Space utilization: 1/2

Number of hard drives: 2, 2n

RAID-4

There is one hard disk to store the parity bit; other hard disks store data; because the disk that stores the parity bit is easily damaged; therefore, RAID-4 is less used

RAID-5 Stripe Set with Parity

Working principle: data and parity information are stored on different disks
Performance improvement: read, write

Redundancy: Yes Allow at most one bad disk

Space utilization: (n-1)/n

Number of hard drives: 3, 3+

RAID-6

Working principle: A check digit is added on the basis of RAID-5; data and two check digit are stored on different hard disks respectively

Performance improvements: read, write

Redundancy: yes, allow up to two bad disks

空间利用率：(n-2)/n

硬盘个数： 4，4+

RAID-10

工作原理：先实现RAID-1再组合成RAID-0

性能提升：读、写

冗余能力：有每组镜像最多只能坏一块

空间利用率：1/2

硬盘个数：4，4+

RAID-01

工作原理：先实现RAID-0再组合成RAID-1

性能提升：读、写

空间利用率：1/2

硬盘个数：4，4+

RAID-50

工作原理：先实现RAID-5再组合成RAID-0

性能提升：读、写

冗余能力：有

空间利用率：(n-2)/n

硬盘个数：6，6+

JBOD

工作原理：将多块磁盘的空间合并一个大的连续空间使用

性能提升：无

冗余能力：无

空间利用率：100%

硬盘个数：至少2块

RAID7 理解为一个独立存储计算机，自身带有操作系统和管理工具，可以独立运行，理论上性能最高的RAID模式

软件RAID

为空余磁盘添加冗余；设备命名为/dev/md0、/dev/md1，...

mdadm 为软RAID提供管理界面；模式化的工具
支持的RAID级别：LINEAR, RAID0, RAID1, RAID4, RAID5, RAID6, RAID10

mdadm [mode] <raiddevice> [options] <component-devices>

-C 装载

-a {yes|no}：自动创建目标raid设备的设备文件

-l #：指定raid级别

-n #：指明使用#个块设备来创建raid

-x #：指明空闲盘个数

-c #：指定chunk大小

mdadm -C /dev/md0 -a yes -l5 -c 256 -n3 -x1 /dev/sda{c,d,e,f}

-D | --detail：显示raid详细信息

mdadm -D /dev/md#

cat /proc/mdstat 显示raid状态

-f：标记指定磁盘为损坏

mdadm /dev/md# -f /dev/DEVICE 模拟磁盘故障

-a：添加磁盘

mdadm /dev/md# -a /dev/DEVICE

mdadm -G /dev/md# -a /dev/DEVICE 添加新成员

-r：移除磁盘

mdadm /dev/md# -r /dev/DEVICE

mdadm -Ds /dev/md# >> /etc/mdadm.conf 生成配置文件

mdadm -S /dev/md# 停止设备

mdadm -As /dev/md# 激活设备

mdadm -R /dev/md# 强制启动

mdadm --zero-superblock /dev/DEVICE 清除raid信息

软件raid实现步骤

1、准备硬盘或分区

2、创建RAID

3、创建文件系统

4、挂载

5、创建RAID配置文件

删除raid

1、取消挂载

2、删除raid配置文件

3、停止raid

4、清除raid信息

5、删除硬盘分区

LVM

LVM(Logical Volume Manager）逻辑卷管理

dm：device mapper，将一个或多个底层块设备组合成一个逻辑设备的模块

设备名 /dev/dm-#
软链接

/dev/vg_name /lv_name --> /etc/dm-#

/dev/vg_name/lv_name --> /etc/dm-#

LVM可弹性更改LVM容量

通过交换PE来进行资料转换，将原来LV内的PE移动到其它设备中以降低LV容量，或将其它设备中的PE添加到LV中以加大容量

PE：Physical Extent 分配卷组空间的单位

PV(Physical Volumes)：物理卷；VG(Volume Group)：卷组；LV(Logical Volumes)：逻辑卷

逻辑卷管理器

允许对卷进行方便操作的抽象层，包括重新设定文件系统大小；在多个物理设备间重新组织文件系统

1、将设备指定为物理卷

物理卷用固定大小的物理区域(PE)来定义

2、用一个或多个物理卷来创建卷组

3、在物理卷上创建逻辑卷

4、可以在逻辑卷上创建文件系统

PV管理工具

pvs | pvdisplay 查看物理卷信息

pvcreate /dev/DEVICE... 创建物理卷

pvremove /dev/DEVICE 删除物理卷

pvmove /dev/DEVICE 把指定设备中数据从一个物理卷中移到同一卷组中另一个物理卷上

VG管理工具

vgs | vgdisplay 查看卷组

vgcreate /dev/DEVICE /dev/DEVICE1... 创建卷组

vgchange [options...] vgname

-s #：改变PE大小

-an：禁用卷组

-ay：激活卷组

vgextend [options...] /dev/vgname/lvname 扩展卷组

-L #：以容量为单位

-l #：以PE数量为单位

-r：扩展容量同时重新设定文件系统大小

vgextend vgname /dev/vgname/lvname 新物理卷加入到旧卷组中

vgreduce vgname /dev/DEVICE 缩减卷组

vgexport vgname 导出卷组

vgimport vgname 导入卷组

vgrename vgname vgrename 重命名卷组

vgremove vgname 删除卷组

LV管理工具

lvs | lvdisplay 查看逻辑卷

lvcreate [options...] vgname

-n：指定逻辑卷名

-L #：指定大小，以容量为单位

-l #：指定大小，以PE个数为单位

lvextend [options...] /dev/vgname/lvname 扩展逻辑卷

-L #：以容量为单位

+#：增加多少

#：指定多少

-l：以PE为单位

-r：扩展容量时同时重新设定文件系统大小

lvreduce [options...] /dev/vgname/lvname 缩减逻辑卷

-L #：指定缩减容量

lvremove vgname 删除逻辑卷

lvrename lvname /dev/vgname/lvrename 重命名逻辑卷

一、创建逻辑卷

pvcreate /dev/sdx /dev/sdy

vgcreate [-s 16M] vgname /dev/sd{x,y}

lvcreate -n lvname -L 50G vgname

二、扩展逻辑卷

1、添加物理硬盘

2、创建物理卷

3、添加物理卷到旧卷组中(扩展卷组)

4、扩展逻辑卷

5、重新设定文件系统大小

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