Linux系统管理——高级文件系统管理

Posted 2020-10-21

1、设定文件系统配额

1.1、要求

    在内核中执行    
    以文件系统为单位启用
    对不同组或者用户的策略不同
    根据块或者节点进行限制
        执行软限制（soft limit）
        硬限制（hard limit）

1.2、初始化

    分区挂载选项：usrquota、 grpquota
    初始化数据库：quotacheck

1.3、为用户设定配额

执行：

    开启或者取消配额：quotaon、 quotaoff    
    直接编辑配额：edquota username
    在shell中直接编辑：
        etquota usename 4096 5120 40 50 /foo
    定义原始标准用户
        dquota -p user1 user2

报告配额状态

    用户调查：quota username
    配额概述：repquota /mountpoint
    其它工具：warnquota

2、raid阵列

RAID:

    Redundant Arrays of Inexpensive（Independent） Disks

    多个磁盘合成一个“阵列”来提供更好的性能、冗余，或者两者都提供。

优势：

提高IO能力：
    磁盘并行读写；
    
提高耐用性；
    磁盘冗余来实现；
    
级别：多块磁盘组织在一起的工作方式有所不同；

RAID实现的方式：
    外接式磁盘阵列：通过扩展卡提供适配能力。
    内接式RAID：主板集成RAID控制器；安装OS前在Bios里配置。
    软件RAID：通过OS实现。

RAID级别：

    RAID-0：条带卷，strip
    RAID-1: 镜像卷，mirror
    RAID-2
    ..
    RAID-5
    RAID-6
    RAID-10
    RAID-01
    RAID-50
    JBOD：Just a Bunch Of Disks；
        功能：将多块磁盘的空间合并一个大的连续空间使用
        可用空间：sum(S1,S2,...)

常用级别：
    RAID-0, RAID-1, RAID-5, RAID-10, RAID-50,JBOD

2.1、软raid的实现

mdadm：
    为软RAID提供管理界面；
    
为空余磁盘添加冗余

结合内核中的md(multi devices)

RAID设备可命名为/dev/md0、 /dev/md1、 /dev/md2、/dev/md3等；

2.1、语法

语法：

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

支持的RAID级别：

    LINEAR, RAID0, RAID1, RAID4,RAID5, RAID6, RAID10

模式：

    创建：-C    
    装配: -A
    监控: -F
    管理：-f, -r, -a

<raiddevice>: /dev/md#
<component-devices>: 任意块设备

-C: 创建模式    
    -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
    
-D：显示raid的详细信息；
    mdadm -D /dev/md#

管理模式：
    -f: 标记指定磁盘为损坏
    -a: 添加磁盘
    -r: 移除磁盘
观察md的状态：
    cat /proc/mdstat

2.2、软RAID配置示例

    使用mdadm创建并定义RAID设备    
        mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sdb1
        /dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1
        
    用文件系统对每个RAID设备进行格式化
        mke2fs -j /dev/md0
        
    测试RAID设备
    
    使用mdadm检查RAID设备的状况
        mdadm --detail|D /dev/md0
        
    增加新的成员
        mdadm –G /dev/md0 –n4 -a /dev/sdf1

2.3、软RAID测试和修复

    模拟磁盘故障： 
        mdadm /dev/md0 -f /dev/sda1
        
    移除磁盘：
        mdadm /dev/md0 –r /dev/sda1
        
    从软件RAID磁盘修复磁盘故障：
        替换出故障的磁盘然后开机
        在备用驱动器上重建分区
        mdadm /dev/md0 -a /dev/sda1
    
    mdadm、 /proc/mdstat及系统日志信息；

2.4、软RAID管理

    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 激活
    强制启动：mdadm –R /dev/md0
    
    删除raid信息：mdadm --zero-superblock /dev/sdb1

3、逻辑卷管理器（LVM）

作用：

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

    将设备指定为物理卷；   
    用一个或者多个物理卷来创建一个卷组；
    物理卷是用固定大小的物理区域（Physical Extent，PE）来定义的；
    在物理卷上创建的逻辑卷；
    是由物理区域（PE）组成；
    可以在逻辑卷上创建文件系统；

dm: device mapper：将一个或多个底层块设备组织成一个逻辑设备的模块；

设备名：/dev/dm-#

软链接：

    /dev/mapper/VG_NAME-LV_NAME    
    /dev/mapper/vol0-root
    /dev/VG_NAME/LV_NAME
    /dev/vol0/root

删除逻辑卷必须先删除LV，再删除VG，最后删除PV

3.1、管理工具

pv管理工具：
    显示pv信息
        pvs：简要pv信息显示
        pvdisplay
    创建pv
        pvcreate /dev/DEVICE

vg管理工具：

    显示卷组
        vgs
        vgdisplay
    创建卷组
        vgcreate [-s #[kKmMgGtTpPeE]] VolumeGroupName
        PhysicalDevicePath [PhysicalDevicePath...]
    管理卷组
        vgextend VolumeGroupName PhysicalDevicePath
        [PhysicalDevicePath...]
        vgreduce VolumeGroupName PhysicalDevicePath
        [PhysicalDevicePath...]
    删除卷组
        先做pvmove，再做vgremove

lv管理工具：
    显示逻辑卷
        lvs
        Lvdisplay
    创建逻辑卷
        lvcreate -L #[mMgGtT] -n NAME VolumeGroup
        lvcreate -l 60%VG -n mylv testvg
        lvcreate -l 100%FREE -n yourlv testvg
    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[BKMGTEP]]
        resize2fs [-f] [-F] [-M] [-P] [-p] device [new_size]

3.2、扩展和缩减逻辑卷实现

扩展逻辑卷：

    lvextend -L [+]#[mMgGtT]     /dev/VG_NAME/LV_NAME
    
    resize2fs /dev/VG_NAME/LV_NAME
    
    lvresize -r -l +100%FREE /dev/VG_NAME/LV_NAME

缩减逻辑卷：

    umount /dev/VG_NAME/LV_NAME
     
    e2fsck -f /dev/VG_NAME/LV_NAME
    
    resize2fs /dev/VG_NAME/LV_NAME #[mMgGtT]
    
    lvreduce -L [-]#[mMgGtT] /dev/VG_NAME/LV_NAME
    
    mount

跨主机迁移卷组：

源计算机上：
    1 在旧系统中，umount所有卷组上的逻辑卷
    2 vgchange –a n vg0
      lvdisplay
    3   vgexport vg0
        pvscan
        vgdisplay
        拆下旧硬盘

在目标计算机上：
    4 在新系统中安装旧硬盘，并vgimport vg0.
    5 vgchange –ay vg0
    6 mount所有卷组上的逻辑卷

创建逻辑卷示例：

创建物理卷
    pvcreate /dev/sda3
为卷组分配物理卷
    vgcreate vg0 /dev/sda3
从卷组创建逻辑卷
    lvcreate -L 256M -n data vg0
    mke2fs -j /dev/vg0/data
    mount /dev/vg0/data /mnt/data

3.3、逻辑卷管理器快照

    快照是特殊的逻辑卷，它是在生成快照时存在的逻辑卷的准确拷贝；    
    对于需要备份或者复制的现有数据集临时拷贝以及其它操作来说，
    快照是最合适的选择；
    快照只有在它们和原来的逻辑卷不同时才会消耗空间；

    在生成快照时会分配给它一定的空间，但只有在原来的逻辑卷或
    者快照有所改变才会使用这些空间；

    当原来的逻辑卷中有所改变时，会将旧的数据复制到快照中。
    快照中只含有原来的逻辑卷中更改的数据或者自生成快照后的快
    照中更改的数据；

    建立快照的卷大小只需要原始逻辑卷的15%～20%就够了,也可
    以使用lvextend放大快照；

    快照就是将当时的系统信息记录下来，就好像照相一般，若
    将来有任何数据改动了，则原始数据会被移动到快照区，没
    有改动的区域则由快照区和文件系统共享；

    由于快照区与原本的LV共用很多PE的区块，因此快照去与被
    快照的LV必须在同一个VG.系统恢复的时候的文件数量不能高
    于快照区的实际容量；

使用LVM快照：

    为现有逻辑卷创建快照：
        lvcreate -l 64 -s -n data-snapshot -p r /dev/vg0/data
    挂载快照：
        mkdir -p /mnt/snap
        mount -o ro /dev/vg0/data-snapshot /mnt/snap
    恢复快照：
        umount /dev/vg0/data-snapshot
        umount /dev/vg0/data
        lvconvert --merge /dev/vg0/data-snapshot
    删除快照：
        umount /mnt/databackup
        lvremove /dev/vg0/databackup