- 文件系统配额管理
- RAID
- LVM逻辑卷管理器
一、文件系统配额管理
文件系统配额：在内核中启用，以文件系统为管理单位，对不同的用户和用户组设置不同的配额管理策略，配额限制单位为节点和块
软限制 (soft limit)：超出软限制报警，但不会禁止继续占用文件系统空间
硬限制 (hard limit)：超出硬限制直接禁止继续占用文件系统空间
-
初始化：
- 分区挂载选项：
编辑/etc/fstab文件，分区挂载选项增加usrquota（用户配额）, grpquota（用户组配额） - 初始化数据库：quotacheck命令
- 分区挂载选项：
-
执行
- 开启、取消配额：quotaon, quotaoff
- 编辑配额 edquota
实验：实现在/home分区对用户hellopeiyang的磁盘配额，达到80M时报警，最多只能使用100M磁盘空间
命令：
// step1
vim /etc/fstab
// step 2
mount -o remount /home
// step 3
setenforce 0
quotacheck -cug /home
// step 4
quotaon /home
quotaon -p /home
edquota hellopeiyang
// step 5
su - hellopeiyang
dd if=/dev/zero of=file001 bs=1M count=81
dd if=/dev/zero of=file001 bs=1M count=150
第1步，修改/etc/fstab文件挂载点为/home的条目的挂载选项，将"defaults"改为"usrquota,grpquota"，表示挂载时开启对用户、用户组的磁盘配额选项
第2步，重新挂载后可以看到，挂载选项新增了usrquota和grpquota选项
第3步，首先用setenforce 0命令禁用会影响磁盘配额操作的SELinux，然后初始化数据库，成功后可以看到/home目录下新增加的两个数据文件
第4步，开启配额，按照要求配置hellopeiyang用户的配额，注意单位为KB。
第5步，切换至hellopeiyang用户，在用户家目录下测试配额是否测试成功。可以看到创建文件总容量超出80M时有报警信息，创建文件总容量超出100M时文件写入失败，最多只能达到配额设置的最大值。
二、RAID
（一）RAID基本概念
1. 定义：
RAID(Redundant Arrays of Independent Disks) 独立磁盘冗余阵列，多个磁盘合成一个阵列来提供更好的性能、冗余
2. 功能：
通过磁盘并行读写提高IO能力，通过磁盘冗余提高耐用性
3. 实现方式：
- 外接式RAID：通过扩展卡提供能力
- 内接式RAID：主板集成RAID控制器，安装OS前在BIOS中设置
- 软件式RAID：通过OS实现
4. RAID级别：多块磁盘组织在一起的不同工作方式
主要应用的RAID级别：
- RAID 0 ，又称条带卷
磁盘组织方式：
（1）读、写性能提升；
（2）可用空间：N*min(S1,S2,...)
（3）无容错能力
（4）最少磁盘数：2
- RAID 1 ，又称镜像卷
磁盘组织方式：
（1）读性能提升、写性能略有下降；
（2）可用空间：1*min(S1,S2,...)
（3）有冗余能力
（4）最少磁盘数：2
- RAID 4
磁盘组织方式：
（1）读、写性能提升；
（2）可用空间：(N-1)*min(S1,S2,...)
（3）有容错能力：允许最多1块磁盘损坏，但由于校验盘故障率远高于其他磁盘，已被RAID5取代
（4）最少磁盘数：3
- RAID 5
磁盘组织方式：
（1）读、写性能提升
（2）可用空间：(N-1)*min(S1,S2,...)
（3）有容错能力：允许最多1块磁盘损坏
（4）最少磁盘数：3
- RAID 6
磁盘组织方式：
（1）读、写性能提升
（2）可用空间：(N-2)*min(S1,S2,...)
（3）有容错能力：允许最多2块磁盘损坏
（4）最少磁盘数：4
- RAID 10
磁盘组织方式：
（1）读、写性能提升
（2）可用空间：N*min(S1,S2,...)/2
（3）有容错能力：每组镜像最多只能坏一块
（4）最少磁盘数：4
- RAID 01
磁盘组织方式：
（1）读、写性能提升
（2）可用空间：N*min(S1,S2,...)/2
（3）有容错能力：容错能力不及RAID10
（4）最少磁盘数：4
（二）软件RAID
1、RAID设备命名规则：
/dev/md#，#指数字，如/dev/md0, /dev/md1, /dev/md2
2、软件RAID实现
mdadm 工具介绍：
Linux软件RAID管理工具，支持的RAID级别：
RAID0, RAID1, RAID4, RAID5, RAID6, RAID10mdadm 语法格式：
mdadm [mode] <raiddevice> [options] <component-devices>mode 模式：
创建(Create)、装配(Assemble)、监控(Monitor)、管理(Manage)<raiddevice> : 设备名，如/dev/md1
<component-devices>: 任意块设备，可以是磁盘或磁盘分区
创建模式
-C
-n # //使用#个块设备来创建此RAID
-l # //指明要创建的RAID的级别
-a {yes|no} //自动创建目标RAID设备的设备文件
-c CHUNK_SIZE //指明块大小
-x # //指明空闲盘的个数
显示RAID详细信息
-D，语法：mdadm -D /dev/md#管理模式
-f //标记指定磁盘损坏
-a //添加磁盘
-r //移除磁盘
观察md状态：
cat /proc/mdstat生成配置文件：
mdadm -D -s >> /etc/mdadm.conf停止设备：
mdadm -S /dev/md0激活设备：
mdadm -A -s /dev/md0强制启动：
mdadm -R /dev/md0删除raid信息：
mdadm --zero-superblock /dev/sdb1
3、实验：软件RAID基本操作
- 现有5块硬盘/dev/sdb, /dev/sdc, /dev/sdd, /dev/sde, /dev/sdf，大小均为20G。
（1）将五块硬盘分别分出1个1G大小的分区，先将前四块硬盘的第一个分区构建RAID5，命名为/dev/md0，其中第四块硬盘作为空闲硬盘。建立后，对RAID设备建立ext4文件系统。
fdisk /dev/sdb fdisk /dev/sdc... //分区时注意一定要改变system id为fd
mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1
// 含义：-C指创建，-a yes指自动创建RAID设备文件，-l 5指RAID级别为5，-n 3指活动设备数为3，
-x 1指空闲设备数为1
（2）检查RAID设备情况，并将配置文件保存到/etc/mdadm.conf
mdadm -D /dev/md0
mdadm -D -s >> /etc/mdadm.conf
红框标注中分别表示了RAID级别，活动、空闲设备数量，chunk的默认大小，每个磁盘设备的具体状态
（3）将第五块硬盘的第一个分区加入到/dev/md0上
mdadm –G /dev/md0 –n4 -a /dev/sdf1
//-G 指改变活动磁盘阵列的大小，-n4 指活动设备数为4，-a指添加磁盘
（4）模拟第一块硬盘出现故障，查看第四块硬盘的分区是否自动顶替故障设备
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1
mdadm -D /dev/md0
红框中显示/dev/sdb1已经发生故障，而之前空闲的/dev/sde1自动顶替/dev/sdb1的位置
（5）移除故障设备
mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb1
mdadm -D /dev/md0
红框显示故障设备/dev/sdb1已经被移除
（6）停止RAID设备
mdadm -S /dev/md0
三、LVM 逻辑卷管理器
（一）LVM逻辑卷管理器的基本概念
LVM是在磁盘分区和文件系统之间添加的一个逻辑层，来为文件系统屏蔽下层磁盘分区布局，提供一个抽象的存储卷，在存储卷上建立文件系统
-
LVM允许在多个物理设备间重新组织文件系统，创建逻辑卷的大体过程如下：
- 将设备指定为物理卷PV(Physical Volumes)
- 物理卷用固定大小的物理区域PE(Physical Extent)定义
- 将一个或多个物理卷创建成为卷组VG(Volumes Group)
- 在卷组上建立的逻辑卷LV(Logical Volumes)由PE构成
- 在逻辑卷上建立文件系统
- LVM弹性更改逻辑卷容量原理：
通过交换PE实现弹性更改容量，将逻辑卷的PE转移到其他逻辑卷中以降低容量，从其他逻辑卷转移PE到逻辑卷以增加容量
（二）LVM逻辑卷管理器实现
-
物理卷PV管理工具
- 显示pv信息
pvs：简要显示pv信息
pvdisplay：详细显示pv信息 - 创建pv
pvcreate /dev/DEVICE
- 显示pv信息
-
卷组VG管理工具
- 显示卷组
vgs：简要显示vg信息
vgdisplay：详细显示vg信息 - 创建卷组
vgcreate [-s #UNIT] VG /dev/DEVICE - 管理卷组
vgextend VG /dev/DEVICE 扩充卷组
vgreduce VG /dev/DEVICE 压缩卷组 - 删除卷组
vgremove
- 显示卷组
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逻辑卷LV管理工具
- 显示逻辑卷
lvs：简要显示lv信息
lvdisplay：详细显示lv信息 - 创建逻辑卷
lvcreate -L #[UNIT] -n NAME VG：-L指定大小
lvcreate -l #%{FREE | VG} -n NAME VG ：-l指定百分比，后跟VG指卷组总容量，FREE指卷组未用容量 - 管理逻辑卷
lvextend -L [+]#[UNIT] /dev/VG_NAME/LV_NAME
lvreduce -L [-]#[UNIT] /dev/VG_NAME/LV_NAME - 删除逻辑卷
lvremove /dev/VG_NAME/LV_NAME - 重设文件系统大小
fsadm [options] resize device [new_size[UNIT]]
resize2fs [options] device [new_size]：仅用于ext2, ext3, ext4
- 显示逻辑卷
实验3-1：实现逻辑卷：
有三块硬盘/dev/sdb(20GB), /dev/sdc(10GB), /dev/sdd(5GB)
（1）创建分区/dev/sdb1(1GB), /dev/sdc1(2GB)
（2）将/dev/sdb1, /dev/sdc1和/dev/sdd创建为物理卷
（3）将三个物理卷创建为卷组vg0
（4）在卷组vg0上创建两个逻辑卷：第一个逻辑卷/dev/vg0/lv0(2GB)，第二个逻辑卷/dev/vg0/lv1，其大小为卷组剩余空间的50%
（5）给两个逻辑卷创建文件系统，均为ext4
fdisk /dev/sdb fdisk /dev/sdc //分区时注意一定要改变system id为8e
pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd //创建物理卷
vgcreate vg0 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd //创建卷组vg0
lvcreate -L 2G -n lv0 vg0 //创建逻辑卷lv0
lvcreate -l 50%FREE -n lv1 vg0 //创建逻辑卷lv1
mkfs -t ext4 /dev/vg0/lv0 //建立逻辑卷lv0的文件系统
mkfs -t ext4 /dev/vg0/lv1 //建立逻辑卷lv1的文件系统
- 实验3-2：扩展逻辑卷：
接实验3-1，现在逻辑卷大小：/dev/vg0/lv0为2GB，/dev/vg0/lv1为3GB。现在需要将/dev/vg0/lv0扩展至3GB，/dev/vg0/lv1扩展至6GB。当前卷组vg0大小为8GB，无法直接扩展两个逻辑卷。另有未创建文件系统的磁盘分区/dev/sde1，大小为2GB。
（1）将/dev/sde1加入到卷组vg0中
（2）拓展逻辑卷lv0，并且扩展lv0的文件系统
（3）一条命令实现拓展逻辑卷lv1和其文件系统
vgdisplay //查看当前卷组容量是否满足逻辑卷扩展要求
fdisk /dev/sde1 //改变system id为8e
pvcreate /dev/sde1 //将/dev/sde1创建为物理卷
vgextend vg0 /dev/sde1 //将/dev/sde1添加到卷组vg0中
lvextend -L +1G /dev/vg0/lv0 //将逻辑卷lv0大小添加1GB至3GB
resize2fs /dev/vg0/lv0 3G //将逻辑卷lv0的文件系统扩展大小至3GB
lvextend -r -L 6G /dev/vg0/lv1 //将逻辑卷lv1和其文件系统一并扩展至6GB，
-r选项指同步扩展文件系统大小
- 实验3-3：缩减逻辑卷：
接实验3-2，将逻辑卷lv1的大小缩减至5GB
fsck -f /dev/vg0/lv1 //缩减逻辑卷前必须检查磁盘，-f指强制执行
resize2fs /dev/vg0/lv1 5G //缩减逻辑卷文件系统大小
lvreduce -L 5G /dev/vg0/lv1 //缩减逻辑卷大小
- 实验3-4：从逻辑卷中删除正在使用的物理分区（或磁盘）：
接实验3-3，当前逻辑卷lv0大小3GB、逻辑卷lv1大小5GB，卷组vg0大小10GB，卷组空闲容量2GB。物理卷/dev/sdc1大小2GB，可以直接在逻辑卷管理中删除此分区。
vgdisplay //查看卷组空间情况
pvdisplay //查看逻辑卷空间情况
pvmove /dev/sdc1
//虽然卷组空间满足删除/dev/sdc1的要求，但/dev/sdc1的PE已经占满，所以需要将数据移动至其他物理卷
vgreduce vg0 /dev/sdc1 //卷组中删除物理卷/dev/sdc1
pvremove /dev/sdc1 //将物理卷/dev/sdc1删除
红框中显示/dev/sdc1的PE已经全部占满，需要先做数据迁移，才能从卷组中删除
- 实验3-5：迁移逻辑卷：
接实验3-4，将逻辑卷/dev/vg0/lv1和/dev/vg0/lv2迁移至另一个服务器系统中
（1）为了防止出现重名，将卷组改名为newvg0
（2）将逻辑卷改名：lv0改为newlv0，lv1改为newlv1
（3）冻结卷组newvg0
（4）将卷组导出，拆除硬盘，安装到新的服务器中
（5）将卷组导入到新的服务器中
（6）启用卷组newvg
vgrename vg0 newvg0 //卷组改名
lvrename /dev/newvg0/lv0 newlv0 //逻辑卷改名
lvrename /dev/newvg0/lv1 newlv1 //逻辑卷改名
vgchange -an newvg0 //冻结卷组
vgexport newvg0 //导出
------拆除硬盘，安装至新的服务器（虚拟机以虚拟磁盘文件的剪切粘贴实现）------
pvscan //扫描物理卷
vgimport newvg0 //导入卷组
vgchange -ay newvg0 //启用卷组
- 特别注意：以上实验均未涉及挂载过程，实际工作中逻辑卷必须挂载才能够正常使用，所以涉及逻辑卷扩展、缩减、删除、迁移操作前必须先卸载逻辑卷，待设置完成后再进行挂载操作，否则会导致严重的后果。
（三）LVM逻辑卷管理器快照
快照是特殊的逻辑卷
-
快照的工作逻辑：
- 生成快照时只是给快照分配一定的空间，所以快照建立时间很快
- 当原逻辑卷的内容有改变时，将旧数据复制进快照中
- 建立的快照大小达到原逻辑卷大小的15-20%即可
快照必须与原逻辑卷同在一个卷组VG
实验3-6：逻辑卷快照的建立和恢复
1.为现有逻辑卷创建快照
lvcreate -L 300M -s -n snap-lv0 -p r /dev/vg0/lv0
2.挂载快照
mkdir -p /mnt/snap
mount -o ro /dev/vg0/snap-lv0 /mnt/snap
3.恢复快照
umount /dev/vg0/snap-lv0
umount /dev/vg0/lv0
lvconvert --merge /dev/vg0/snap-lv0
第一个红框显示的是逻辑卷lv0内文件file原内容，之后对逻辑卷lv0进行了快照操作，然后对file文件进行了修改，第二个红框显示的是修改后的file文件内容，此时恢复快照，第三个红框显示file文件内容恢复至快照前的样子。
