11.Linux磁盘管理——lvm,raid

目录

• 11.Linux磁盘管理——lvm,raid
  • 7. 逻辑卷 lvm
    • 7.1 为何要用 lvm
    • 7.2 什么是 lvm
    • 7.3 lvm相关术语
    • 7.4 lvm配置实践
      • 7.4.1 环境与思路
      • 7.4.2 创建物理卷
      • 7.4.3 创建卷组
      • 7.4.4 创建逻辑卷
      • 7.4.5 挂载使用
    • 7.5 lvm 卷组管理
      • 7.5.1 扩大卷组
      • 7.5.2 缩小卷组
    • 7.6 lvm 逻辑卷管理
      • 7.6.1 扩展逻辑卷
      • 7.6.2删除逻辑卷
  • 8. 磁盘阵列RAID
    • 8.1 什么是RAID
    • 8.2 为什么需要RAID
    • 8.3 实现RAID的几种模式
      • 8.3.1 RAID0
      • 8.3.2 RAID1
      • 8.3.3 RAID5
      • 8.3.4 RAID10
    • 8.4 实现RAID的方式
      • 8.4.1 硬RAID(服务器 | raid卡)
      • 8.4.2 软RAID(软件)
    • 8.5 软RAID配置实战
      • 8.5.1 RAID环境准备
      • 8.5.2 RAID0实战
      • 8.5.3 RAID1实战
      • 8.5.4 RAID5实战

11.Linux磁盘管理——lvm,raid

7. 逻辑卷 lvm

7.1 为何要用 lvm

• 当刚开始安装 Linux 系统时，往往不能确定每个分区
  使用的空间大小，只能凭经验分配不科学；
  • 如果分区设置的过大，就浪费了磁盘空间；
  • 如果分区设置的过小，就会导致空间不够；
• 如何希望分配的空间过大或过小，都能动态调整，则
  需要使用到 LVM 逻辑卷；

7.2 什么是 lvm

• LVM 是 Logical Volume Manager 逻辑卷管理的简
  写，它是对磁盘分区管理的一种机制；
• LVM 优点：
  • LVM 可以创建和管理逻辑卷，而不是直接使用物理
    硬盘。
  • LVM 可以弹性的管理逻辑卷的扩大缩小，操作简
    单，而不损坏已存储的数据；
  • LVM 可以随意将新的硬盘添加到 LVM ，以直接扩展
    已经存在的逻辑卷。
• LVM 缺点：
  • LVM 如果有一个磁盘损坏,整个 lvm 都坏了， lvm
    只有动态扩展作用
  • 解决办法：用 RAID + LVM = 既有冗余又有动态扩
    展；

7.3 lvm相关术语

• 物理卷(PV)：将常规的磁盘通过 pvcreate 命令对其
  进行初始化，形成了物理卷。(面粉)
• 卷组(VG)：把多个物理卷组成一个逻辑的整体，这样
  卷组的大小就是多个盘之和。(大面团)
• 逻辑卷(LV)：从卷组中划分需要的空间大小出来，用
  户仅需对其格式化然后即可挂载使用。(切成馒头)
• 基本单元(PE)：分配的逻辑大小的最小单元，默认
  4MB，假设分配100MB的空间，则需要创建25个PE

7.4 lvm配置实践

7.4.1 环境与思路

• 准备三块物理磁盘，建议在虚拟机关闭状态添加，以便更好的实验；
• 1.创建物理卷，将普通磁盘转换为物理卷
• 2.创建卷组， 将物理卷加入到卷组中
• 3.在卷组中划分逻辑卷，然后挂载使用

7.4.2 创建物理卷

1.将磁盘转换为物理卷，并加入 pv

[root@linux-node1 ~]# pvcreate /dev/sdb
Physical volume "/dev/sdb" successfully
created.

2.检查 pv 创建情况

[root@linux-node1 ~]# pvs
PV     VG   Fmt Attr PSize  PFree
/dev/sdb     lvm2 ---   1.00g 1.00g

7.4.3 创建卷组

1.创建名为 datavg 的卷组，然后将物理卷加入进卷组

[root@linux-node1 ~]# vgcreate datavg /dev/sdb
Volume group "datavg" successfully created

2.检查卷组(发现存在一个PV卷)

[root@linux-node1 ~]# vgs
VG    #PV #LV #SN Attr  VSize  VFree
datavg  1  0  0 wz--n- 1020.00m 1020.00m

7.4.4 创建逻辑卷

1.分配 datavg 逻辑卷， -n 指定逻辑卷名称， -L 指定逻
辑卷大小;

#1.分配100M空间给lv1逻辑卷
[root@linux-node1 ~]# lvcreate -L 100M -n lv1 datavg
Logical volume "datalv1" created.

2.检查逻辑卷

[root@linux-node1 ~]# lvscan
ACTIVE       '/dev/datavg/lv1' [100.00
MiB] inherit

7.4.5 挂载使用

1.格式化逻辑卷

[root@linux-node1 ~]# mkfs.xfs
/dev/datavg/lv1

2.创建目录并挂载

[root@linux-node1 ~]# mkdir /lv1
[root@linux-node1 ~]# mount /dev/datavg/lv1
/lv1/
[root@linux-node1 ~]# df -h
Filesystem         Size Used
Avail Use% Mounted on
...
/dev/mapper/datavg-lv1  97M  5.2M  92M 
6% /lv1

7.5 lvm 卷组管理

7.5.1 扩大卷组

1.准备新的磁盘加入至 pv ，然后检查卷组当前的大小；

[root@node~]# pvcreate /dev/sdc
[root@node~]# vgs
VG        #PV #LV #SN Attr  VSize
 VFree
datavg       1  1  0 wz--n-
1020.00m 920.00m

2.使用 vgextend 扩展卷组

[root@node ~]# vgextend datavg /dev/sdc
Volume group "datavg" successfully extended

3.再次检查，发现卷组已经扩大

[root@node ~]# vgs
VG        #PV #LV #SN Attr  VSize
 VFree
datavg       2  1  0 wz--n- 
1.99g 1.89g

7.5.2 缩小卷组

• 假设想移除 /dev/sdb 磁盘，建议先将 sdb 磁盘数
  据先迁移到 sdc 磁盘，然后在移除；
• 注意：同一卷组的磁盘才可以进行在线迁移
  1.检查当前逻辑卷 VG 中 PV 使用情况

[root@node ~]# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sdb vg1 lvm2 a -- 2.00g 1.76g
/dev/sdc vg1 lvm2 a -- 2.00g 2.00g

2.pvmove 在线数据迁移，将 sdb 的数据迁移至 sdc

[root@node ~]# pvmove /dev/sdb
/dev/sdb: Moved: 100.00%

3.检查是否将 sdb 数据迁移至 sdc

[root@node~]# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sdb vg1 lvm2 a -- 2.00g 2.00g
/dev/sdc vg1 lvm2 a -- 2.00g 1.76g

4.从卷组中移除 sdb 磁盘

[root@node ~]# vgreduce datavg
/dev/sdb
Removed "/dev/sdb" from volume group
"datavg"

7.6 lvm 逻辑卷管理

7.6.1 扩展逻辑卷

• 扩展逻辑卷：取决于 vg 卷中是否还有剩余的容量
• 注意扩展逻辑卷不能超过卷组 VG 的总大小

[root@node~]# vgs
VG        #PV #LV #SN Attr  VSize 
VFree
datavg       1  1  0 wz--n-
1020.00m 920.00m

1.扩展 lv 逻辑卷，增加 800M 分配给逻辑卷

[root@node ~]# lvextend -L +800M /dev/datavg/lv1
#也可以选择分配卷组中多少百分比给逻辑卷
[root@node ~]# lvextend -l +50%FREE
/dev/datavg/lv1

2.扩展逻辑卷后需要更新fs文件系统

[root@node ~]# xfs_growfs
/dev/datavg/lv1 #xfs文件格式扩容
[root@node ~]# resize2fs
/dev/datavg/lv1  #ext文件格式扩容

7.6.2删除逻辑卷

1.选卸载挂载点，然后在移除逻辑卷

[root@oldxu ~]# umount /dev/datavg/lv1
[root@oldxu ~]# lvremove /dev/datavg/lv1

2.删除 vg

[root@oldxu ~]# vgremove datavg

3.删除 pv

[root@oldxu ~]# pvremove /dev/sdb
[root@oldxu ~]# pvremove /dev/sdc

8. 磁盘阵列RAID

8.1 什么是RAID

• RAID 简称磁盘阵列，那什么是阵列：
• 古代打仗时会对士兵进行排兵布阵，其目的在于提高
  士兵整体的作战能力，而不是某个士兵的战斗力。
• 那么回到磁盘中，我们可以将多块盘组合进行排列，
  提高磁盘的整体读写能力，和冗余能力，通常我们将
  其称为磁盘阵列。

8.2 为什么需要RAID

• 1.提升读写能力：（在RAID中，可以让很多磁盘同时
  传输数据，因为多块磁盘在逻辑上感觉是一个磁盘，
  所以使用RAID可以达到单个磁盘的几倍、几十倍甚至
  上百倍的速率。100MB/s --> 300MB/s）
• 2.保证数据安全：（硬盘非常的脆弱，它经常会坏
  掉，所以有了RAID。它的目的是将好多个硬盘组合在
  一起；就算坏掉一块盘，也不影响服务器对外提供服
  务，保证磁盘高可用； abc b ac）
• RAID可以预防数据丢失，但并不能百分百保证数据不
  丢，所以在使用RAID的同时还需要备份数据。

8.3 实现RAID的几种模式

8.3.1 RAID0

• RAID0条带卷，最少两块盘。读写性能好，但没有容
  错机制。坏一块磁盘数据全丢。

  • 磁盘空间使用率：100%，成本低
  • 读性能： N * 单块磁盘的读性能 ；
  • 写性能： N * 单块磁盘的写性能 ；
  • 冗余：无，任何一块磁盘损坏都将导致数据不可用；
  • 应用场景：无状态服务（web）；

8.3.2 RAID1

• RAID1 镜像卷，写入性能一般、读取性能快、有容错
  机制，但磁盘有50%浪费

  • 磁盘空间使用率： 50% 成本较高。
  • 读性能： N * 单块磁盘的读性能 ；
  • 写性能： 1 * 单块磁盘的写性能 ；
  • 冗余：在这一对镜像盘中有一块磁盘可以使用，那么无影响；
  • 应用场景：系统盘；

8.3.3 RAID5

• RAID5 校验卷，至少3块相同大小的盘，并且只允许
  坏一块盘，有效空间 (N-1) ，读写速度快。坏掉一块
  盘，读的性能会下降；

  • 磁盘空间利用率： (N-1) ，即只浪费一块磁盘用于
    奇偶校验；
  • 读性能： (n-1)*单块磁盘的读性能 ，接近 RAID0
    的读性能；
  • 写性能： (n-1)*单块磁盘的写性能 ，写入数据需要
    做校验值；性能会下降；
  • 冗余：只允许一块磁盘损坏； 修复时间会比较
    长，修复过程中可能会出现其他盘损坏的；
  • 应用场景：常规选择 （all） ；

8.3.4 RAID10

• RAID10 ，先做 RAID1 ，在做 RAID0
  • 磁盘空间利用率： 50%
  • 读性能：
  • 写性能：
  • 冗余：只要一对镜像盘中有一块磁盘可以使用就没问题。
  • 应用场景：数据库（db）；
    

8.4 实现RAID的方式

8.4.1 硬RAID(服务器 | raid卡)

• 硬 RAID 使用硬件阵列卡；在安装操作系统之前进入
  BIOS 配置

• raid列表

  • raid0
  • raid1
  • raid5
    • 选择磁盘

8.4.2 软RAID(软件)

• 软 RAID 通过操作系统软件来实现，性能远不如硬
  RAID ， 仅测试效果

8.5 软RAID配置实战

8.5.1 RAID环境准备

由于使用操作系统模拟的软RAID，所以需要在虚拟机上
添加 9 块硬盘，来完成实验；

• 2.创建软 RAID 命令 mdadm ，如果没有使用 yum
  install mdadm 安装即可
  • mdadm 磁盘阵列命令选项
  • 创建模式：
    • –C ：创建阵列；
    • -l ：指定指定级别；
    • -n ：指定设备数量；
    • -v ：指定设备名称；
    • -x ：指定备用磁盘；
  • 管理模式:
    • --add
    • –remove
    • --fail

8.5.2 RAID0实战

• 创建 RAID0 实验环境：

raid种类	磁盘	热备盘
raid0	sdb,sdc

1.创建 raid0

[root@node ~]# mdadm -C -v /dev/md0 -l 0
-n 2 /dev/sdb /dev/sdc

2.查看阵列信息

[root@node ~]# mdadm -Ds
[root@node ~]# mdadm -D /dev/md0

3.格式化磁盘并分区挂载

[root@node ~]# mkfs.xfs /dev/md0
[root@node ~]# mkdir /raid0
[root@node ~]# mount /dev/md0 /raid0/
[root@node ~]# df -h

8.5.3 RAID1实战

• 1）创建 RAID1 ，并添加1个热备盘；
• 2）模拟磁盘故障，看备用盘是否会自动顶替故障盘；
• 3）从 raid1 中移出故障盘；
• 创建 RAID1 实验环境：

raid种类	磁盘	热备盘
raid1	sdd,sde	sdf

• 1.准备 sdb、sdc 两块盘，然后创建阵列为 RAID1 ，
  准备 sdd 为备用盘。

#1.创建raid1阵列
[root@node ~]# mdadm -C -v /dev/md1 -l 1 -
n 2 /dev/sdd /dev/sde -x1 /dev/sdf

• 2.格式化磁盘并分区挂载；

[root@node ~]# mkfs.xfs -f /dev/md1
[root@node ~]# mkdir /raid1
[root@node ~]# mount /dev/md1 /mnt/raid1/

3.使用 --fail 模拟 RAID1 中数据盘 /dev/sde 出现故障，观察 /dev/sdf 备用盘能否自动顶替故障盘；

[root@node ~]# mdadm /dev/md1 --fail
/dev/sde

4.检查当然 raid 状态

[root@node ~]# # mdadm -D /dev/md1
 Number  Major  Minor  RaidDevice
State
   0    8    96     0  
active sync  /dev/sdd
   2    8    128     1  
spare rebuilding  /dev/sdf # 热备盘已经
在同步数据
   1    8    112     -  
faulty  /dev/sde  #故障盘

5.移除损坏的磁盘

[root@node ~]# mdadm /dev/md1 -r /dev/sde

8.5.4 RAID5实战

• 1）使用三块盘创建 RAID5 ，使用 -x 添加热备盘
• 2）模拟损坏一块磁盘，然后查看备用盘是否能顶用
  (此时是三块磁盘)
• 3）然后在模拟一块磁盘损坏，检查数据是否损坏 (此
  时是二块磁盘)
  创建 RAID5 实验环境：

raid种类	磁盘	热设备
raid5	sdg,sdh,sdi	sdj

1.创建 raid5 也可以在最后-x添加备用盘

[root@node~]# mdadm -C -v /dev/md5 -l 5 -
n 3 /dev/sdg /dev/sdh /dev/sdi -x1 /dev/sdj

2.格式化磁盘并分区挂载

[root@node ~]# mkfs.xfs -f /dev/md5
[root@node ~]# mkdir /mnt/raid5
[root@node ~]# mount /dev/md5 /raid5/
[root@node ~]# echo "Raid" > /raid5/file
[root@node ~]# mdadm -D /dev/md5

3.模拟一块磁盘损坏，查看 /dev/sdj 备用磁盘是否会顶上

[root@node ~]# mdadm /dev/md5 --fail
/dev/sdg
[root@node ~]# mdadm -D /dev/md5

4.将故障的 /dev/sdg 盘剔除；

[root@node ~]# mdadm /dev/md5 -r /dev/sdg

5.再次模拟一块磁盘损坏，检查数据是否丢失；

[root@oldxu ~]# mdadm /dev/md5 --fail
/dev/sdg
[root@oldxu ~]# mdadm -D /dev/md5