Linux基础——RAID和LVM

Posted 2021-04-15 L宝宝聊IT

一、RAID

独立冗余磁盘阵列

条带化技术，分散存储在多个盘上

(做切割数据的，存在盘上的对应位置，在外观看来就是条带状的)

raid的一种

raid级别，仅仅代表raid的组成方式是不一样的，没有上下级之分

raid级别：速度、可用性

利用校验码的形式来保证数据的可靠性（比较麻烦）浪费比例1/n

 raid类型：

1、raid0 （条带）

性能提升：读写

冗余能力：不具备

空间利用率：n 至少两块盘

2、raid1 （镜像）

性能提升：写性能下降，读性能提高

冗余能力：具备

空间利用率：1/2 正好两个

3、raid0+1（同组都可以坏，不能是不同组的相同标号坏）利用率都是1/2

raid1+0（同组不能都坏掉） 用的多

性能表现：读写提升

冗余能力：具备

空间利用率：1/2 至少4块

4、raid4校验码机制 校验码盘的压力大 性能瓶颈

5、raid5 轮换成为校验盘的机制

性能表现：读写提升

冗余能力：具备

空间利用率：（n-1)/n 至少3块

6、raid6 多了一块校验盘，校验方式有所改变

7、raid5+0 性能表现：读写提升

冗余能力：具备

空间利用率：（n-2)/n 至少6块

8、JBOD （Just a Bunch Of Disks，磁盘簇）是在一个底板上安装的带有多个磁盘驱动器的存储设备。通常又称为Span。

简单将多个盘罗列，对应用程序来说就是一块盘，可以储存单个较大文件

下面简单做一下raid的实验来介绍软件raid的基本命令：

1、创建raid1、raid0、raid10并且模拟读写，查看读写速度，耗时

2、增加热备磁盘

3、模拟损坏

4、移除损坏的磁盘

5、实现开机自动挂载设备

6、把raid恢复原初始状态

操作步骤：

1、首先为虚拟机添加足够的磁盘并使用fdisk /dev/sd#命令分区，以及把分区格式改为fd格式。

以下是暂时的分区sdb和sdc分别分了四个主分区，sdb1和sdb2做raid1 、sdb3和sdb4做raid0、sdc的四个分区做raid10

2、Raid1

（1）使用mdadm命令创建raid列阵

分别使用命令：

mdadm -D  /dev/md#   查看RAID设备的详细信息

cat /proc/mdstat   查看raid状态

（2）格式化raid设备文件md1

（3）挂载raid设备文件

3、raid0和raid10的步骤和raid1的步骤大致一样。下面是raid0和raid10简单的操作步骤，如下图：

（1）raid0和raid10的raid阵列

（2）格式化raid设备

（3）挂载raid设备文件

4、模拟读写，查看读写速度，耗时

5、新建分区sdd1并为raid10增加热备磁盘

6、模拟/dev/sdc4损坏

7、移除损坏的磁盘

8、修改/etc/fstab文件，实现开机自动挂载设备

9、把raid恢复原初始状态，只需要停止阵列并初始化磁盘即可

其它磁盘也需要格式化

二、LVM

对于普通的分区，扩展度不高，一旦分区格式化完成，很难灵活的再增加或者减少分区大小。为了解决这个问题，可以使用LVM（逻辑卷）。基本过程是把物理磁盘或者分区初始化称为物理卷（PV），然后把PV加入VG（卷组），最后在VG上划分逻辑的分区（LVM），LVM可以当做普通的分区进行格式化和挂载。

将准备的磁盘或分区创建PV

可以执行pvdisplay查看PV的详细信息，pvremove删除PV

创建完PV，之后，需要创建VG，然后添加PV到VG中

可以通过vgdisplay查看具体的信息，注意PE的Size是4M，这个是增减的最小计算单位

注：创建VG时:使用–s选项的作用是在创建时指定PE块（物理扩展单元）的大小，默认是4M。

如：# vgcreate volGroup03 -s 8M /dev/sdb[12]

我们可以继续往vg里面添加新的分区

若事先没有把sdb3转化为pv，而是直接添加到vg里面，不过一旦添加了他自动就初始化成pv了。

可以添加当然也可以减少pv。  #vgreduce vg00 /dev/sdb3

VG准备就绪，可以创建了LVM了

注意看他的大小其实是112M，因为PE的大小是4M，这个4M是最小单位，不能破开，因此28个PE就是112M

注：大L可以直接指定大小，小l是指定多少个PE的值

也可以设置剩余空间的百分比

删除逻辑卷   #lvremove /dev/vg00/lv01

对已经创建的逻辑卷，可以当做普通分区一样格式化和挂载

修改/etc/fstab文件实现开机自动挂载。

扩展一个逻辑卷，增加300M，首先要确保卷组有大于300M的空闲空间。

执行lvextend扩展逻辑卷大小

注意逻辑卷的文件系统仍然是109M没有改变，我们还需要填充文件系统的空白。

RHEL7可以用xfs_growfs来扩大XFS文件系统，也可以直接用resize2fs 来处理设备

注意的是 XFS系统只能增长，不能减少！因此如果需要减少LVM的话，分区只能使用ext4了

执行df查看扩展后的文件系统

逻辑卷快照

LVM提供一个极妙的设备，它是snapshot。允许管理员创建一个新的块装置，在某个时间点提供了一个精确的逻辑卷副本，快照提供原始卷的静态视图LVM 快照通过把文件系统的改变记录到一个快照分区，因此当你创建一个快照分区时，你不需要使用和你正创建快照的分区一样大小的分区,所需的空间大小取决于快照的使用，所以没有可循的方法来设置此大小。如果快照的大小等于原始卷的大小那么快照永远可用。

快照是特殊的逻辑卷，只可以对逻辑卷做快照。逻辑卷快照和需要做快照的逻辑卷必须在同一个卷组里面

现在在我们的系统中有个逻辑卷/dev/vg00/lv00，我们用lvdisplay来查询一下这个逻辑卷

可以看到，这个逻辑卷/dev/vg00/lv00的大小是309M。我们将这个逻辑卷/dev/vg00/lv00挂载到/data下面。复制一些数据到/data里面去。方便等下做试验

现在我们就为逻辑卷/dev/vg00/lv00来做快照

执行lvscan查看创建好的逻辑卷

可以看到/dev/vg00/lv00是原始逻辑卷，而/dev/vg00/lvsp00是快照

执行lvdisplay或lvs命令查看逻辑信息

可以看到逻辑卷快照创建成功了，

注意：这个快照卷建好之后，是不需要格式化也不需要进行挂载的。格式化或挂载都会出现的错误提示的。

模拟将原逻辑卷中的数据删除

如何恢复原逻辑卷的数据？有两方式可以恢复删除的数据

方式一：先将原逻辑卷卸除挂载#umount /dev/vg00/lv00

然后挂载逻辑卷快照即可 #mount /dev/vg00/lvsp00 /data，就可以正常访问数据了

方式二：可以通过lvconvert把快照的内容重新写回原有的lvm

先将原逻辑卷卸除挂载#umount /dev/vg00/lv00

执行lvconvert将快照的数据合并到原逻辑卷 #lvconvert  --merge /dev/vg00/lvsp00

最后挂载原逻辑卷，查看数据是否恢复成功

注：当我们把原逻辑卷里面的数据给删除了，逻辑卷快照里面的数据还在，所以可以用快照恢复数据。而当我们在逻辑卷里面添加数据，快照是不会发生改变的，是没有这个文件的。因为快照只会备份当时逻辑卷的一瞬间。

三、ssm

使用ssm（系统存储管理器）进行逻辑管理

逻辑卷管理器（LVM）是一种极其灵活的磁盘管理工具，它让用户可以从多个物理硬驱创建逻辑磁盘卷，并调整大小，根本没有停机时间。最新版本的CentOS/RHEL 7现在随带系统存储管理器（又叫ssm），这是一种统一的命令行界面，由红帽公司开发，用于管理各种各样的存储设备。目前，有三种可供ssm使用的卷管理后端：LVM、Btrfs和Crypt

准备ssm，在CentOS/RHEL 7上，你需要首先安装系统存储管理器。可以通过rpm或yum工具安装

首先我们来检查关于可用硬盘和LVM卷的信息。下面这个命令将显示关于现有磁盘存储设备、存储池、LVM卷和存储快照的信息。

#ssm  list

在这个例子中，有两个物理设备（“/dev/sda”和“/dev/sdb”）、二个存储池（“rhel和vg00”）,以及存储池rhel中创建的两个LVM卷（“dev/rhel/root”和“/dev/rhel/swap”），存储池vg00中创建的一个LVM卷（/dev/vg00/lv00）。

下面来讲解如何通过ssm创建、管理逻辑卷和逻辑卷快照

至少新添加一块磁盘，执行ssm命令显示现有磁盘存储设备、存储池、LVM卷的信息

可以看到有两块空闲磁盘（sdc、sdd）

创建新的LVM池/卷

在这个示例中，不妨看一下如何在物理磁盘驱动器上创建新的存储池和新的LVM卷。如果使用传统的LVM工具，整个过程相当复杂，需要准备分区，需要创建物理卷、卷组、逻辑卷，最后还要建立文件系统。不过，若使用ssm，整个过程一蹴而就！

下面这个命令的作用是，创建一个名为mypool的存储池，创建存储池中名为lv01的500MB大小的LVM卷，使用XFS文件系统格式化卷，并将它挂载到/mnt/test下。

验证ssm创建的结果

或执行ssm list

将物理磁盘(sdd)添加到LVM池

新设备添加到存储池后，存储池会自动扩大，扩大多少取决于设备的大小。检查名为mypool的存储池的大小执行ssm list查看

接下来，我们来扩大现有的LVM卷

扩大LVM卷，不妨将/dev/mypool/lv01卷的大小增加300MB。

如果你在存储池中有额外空间，可以扩大存储池中现有的磁盘卷。为此，使用ssm命令的resize选项

执行ssm list查看扩大后逻辑卷

可以看到逻辑卷扩大到800M，即在原来的基础上增加了300M，但文件系统大小（Fs size）还没有改变，仍然是原来的大小。

为了让文件系统识别增加后的卷大小，你需要“扩大”现有的文件系统本身。有不同的工具可用来扩大现有的文件系统，这取决于你使用哪种文件系统。比如说，有面向EXT2/EXT3/EXT4的resize2fs、面向XFS的xfs_growfs以及面向Btrfs的btrfs，不一而足。

在这个例子中，我们使用CentOS7，XFS文件系统在默认情况下创建。因而，我们使用xfs_growfs来扩大现有的XFS文件系统。

扩大XFS文件系统后，查看结果

或执行#df  -hT

可以看到LVM扩展成功

逻辑卷快照

对现有的LVM卷（比如/dev/mypool/lv01）生成快照

一旦快照生成完毕，它将作为一个特殊的快照卷存储起来，存储了原始卷中生成快照时的所有数据

每次原LVM中的数据更改，都可以手动执行ssm  snapshot生成快照

当原LVM数据损坏就可以用快照恢复了

方式一：先将原逻辑卷卸除挂载  #umount /dev/mypool/lv01

然后挂载逻辑卷快照即可 #mount /dev/mypool/snap20150512T101821 /mnt/test，就可以正常访问数据了

方式二：可以通过lvconvert把快照的内容重新写回原有的lvm

先将原逻辑卷卸除挂载#umount /dev/mypool/lv01

执行lvconvert将快照的数据合并到原逻辑卷 #lvconvert  --merge /dev/ mypool/snap20150512T101821

最后挂载原逻辑卷，查看数据是否恢复成功

有磁ssm的具体用法可以参考ssm的帮助手删页

如：删除LVM卷#ssm remove <volume>

删除存储池#ssm  remove <pool-name>