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关于 Linux 存储管理深入理解

[日期:2018-02-01] 来源:Linux社区  作者: [字体: ]

关于 Linux 存储管理深入理解

物理硬盘 ==> 分区规划 ==> 格式化 ==> 读/写文档

分区
MBR 不大于2TB
传统MBR分区模式
1~4个主分区 //理论上
0~3个主分区+1个扩展分区(n个逻辑分区) //实际上
注意事项
– MBR分区表只能记录4个主分区,编号范围1-4
– 当有必要使用4个以上分区时,需要建立扩展分区(占主分区编号),扩展分区最多只能有1个
– 扩展分区作为一个中间性质的容器,从其中再划分出的分区空间即为逻辑分区
格式化
赋予文件系统
数据在空间中,存储的规则,排列的方式
NTFS(windows 默认)
EXT4 RHEL6默认
XFS RHEL7默认
SWAP 虚拟内存
目录结构
/ 根目录 :存放所有数据(Linux系统的起点)
/dev 设备文件
磁盘表示方式
hd,表示IDE设备
sd,表示SCSI设备
硬盘分区管理
磁道:track 每个磁道 63 个扇区
扇区:sector 每个扇区 512 个字节
磁头:head
柱面:cylinder 柱面大小=磁道容量盘面数量
硬盘总容量=柱面数
磁头数单磁道扇区数单个容量扇区大小(一般初始为512字节)
MBR/msdos 分区模式
1~4个主分区,或者0~3个主分区+1个扩展分区(n个逻辑分区)
最大支持容量位2.2TB的磁盘
扩展分区不能格式化

一,查看但前有那些磁盘

    [root@localhost ~]# ls /dev/vd*
    /dev/vda  /dev/vda1  /dev/vdb
    [root@localhost ~]# lsblk
    NAME   MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
    vda    253:0    0  10G  0 disk 
    └─vda1 253:1    0  10G  0 part /
    vdb    253:16   0  10G  0 disk 

二.如何划分分区
使用fdisk分区工具(之支持MBR)
查看分区
fdisk -l
例:

    [root@localhost ~]# fdisk -l /dev/vdb
    磁盘 /dev/vdb:10.7 GB, 10737418240 字节,20971520 个扇区
    Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
    扇区大小(逻辑/物理):512 字节 / 512 字节
    I/O 大小(最小/最佳):512 字节 / 512 字节

修改硬盘的分区表
fdisk 硬盘设备
例:

    [root@localhost ~]# fdisk /dev/vdb
    欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。
    更改将停留在内存中,直到您决定将更改写入磁盘。
    使用写入命令前请三思。
    Device does not contain a recognized partition table
    使用磁盘标识符 0xada4991d 创建新的 DOS 磁盘标签。
    命令(输入 m 获取帮助):          

常用交互指令
m 列出指令帮助
p 查看现在的分区表
n 新建分区
d 删除分区
q 放弃更改并退出
w 保存更改并退出
例:

    [root@localhost ~]# lsblk
    NAME   MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
    vda    253:0    0  10G  0 disk 
    └─vda1 253:1    0  10G  0 part /
    vdb    253:16   0  10G  0 disk 
    ├─vdb1 253:17   0   1G  0 part /part1
    ├─vdb2 253:18   0   2G  0 part /part2
    └─vdb3 253:19   0   3G  0 part /part3   

三.格式化分区
常用的格式化工具
mkfs 工具集
mkfs.文件系统 分区设备路径
mkfs.ext3 分区设备路径
mkfs.ext4 分区设备路径
mkfs.xfs 分区设备路径
mkfs.vfat -F 32 分区设备路径
例:

    [root@localhost ~]# mkfs.
    mkfs.btrfs   mkfs.ext2    mkfs.ext4    mkfs.minix   mkfs.vfat    
    mkfs.cramfs  mkfs.ext3    mkfs.fat     mkfs.msdos   mkfs.xfslinux7有)    

四.挂载使用

    [root@localhost ~]# mkdir /part1
    [root@localhost ~]# mkdir /part2
    [root@localhost ~]# mkdir /part3
    [root@localhost ~]# mount /dev/vdb1 /part1
    [root@localhost ~]# mount /dev/vdb2 /part2
    [root@localhost ~]# mount /dev/vdb3 /part3

五.查看挂载使用情况

    [root@localhost ~]# df -h
    文件系统                     容量  已用  可用 已用% 挂载点
    /dev/vda1                     10G  3.1G  6.9G   31% /
    devtmpfs                     906M     0  906M    0% /dev
    tmpfs                        921M   80K  921M    1% /dev/shm
    tmpfs                        921M   17M  904M    2% /run
    tmpfs                        921M     0  921M    0% /sys/fs/cgroup
    172.25.254.254:/home/guests   10G  3.2G  6.9G   32% /home/guests
    /dev/vdb1                    976M  1.3M  908M    1% /part1
    /dev/vdb2                    2.0G  6.0M  1.8G    1% /part2
    /dev/vdb3                    3.0G   33M  3.0G    2% /part3

扩展:
缓解根分区压力
可以将新建一个分区vdb5
mount /dev/vdb5 /mnt
cp -r /home/ /mnt/
rm -rf /home/

umount /mnt/
mount /dev/vdb5 /home
六.划分扩展分区

# fdisk  /dev/vdb
   p 查看分区表                 
   n 创建新的分区
      ----->回车---->起始回车----->结束回车  将所有空间给扩展分区

   p 查看分区表
   n 创建新的分区----->起始回车------>结束+1G
   n 创建新的分区----->起始回车------>结束+1G
   p 查看分区表
   w 保存并退出
[root@localhost ~]# ls /dev/vdb*
/dev/vdb  /dev/vdb1  /dev/vdb2  /dev/vdb3
[root@localhost ~]# partprobe       #刷新分区表
[root@localhost ~]# ls /dev/vdb*
/dev/vdb  /dev/vdb1  /dev/vdb2  /dev/vdb3  /dev/vdb4  /dev/vdb5  /dev/vdb6
[root@localhost ~]# lsblk 
NAME   MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
vda    253:0    0  10G  0 disk 
└─vda1 253:1    0  10G  0 part /
vdb    253:16   0  10G  0 disk 
├─vdb1 253:17   0   1G  0 part /part1
├─vdb2 253:18   0   2G  0 part /part2
├─vdb3 253:19   0   3G  0 part /part3
├─vdb4 253:20   0   1K  0 part 
├─vdb5 253:21   0   1G  0 part 
└─vdb6 253:22   0   1G  0 part

开机自动挂载 /etc/fstab

设备路径    挂载点     类型   参数     备份标记     检测顺序
/dev/vdb3   /part3  xfs defaults      0        0
/dev/vdb2   /part2  ext4    defaults      0        0
[root@server0 ~]# vi /etc/fstab 
[root@server0 ~]# tail -2 /etc/fstab 
/dev/vdb3 /part3 xfs defaults 0 0
/dev/vdb2 /part2 ext4 defaults 0 0

验证:
mount -a
检测/etc/fstab开机自动挂载配置文件,格式是否正确
检测/etc/fstab中,书写完成,但当前没有挂载的设备,进行挂载
df -h
补充: blkid 文件目录 #查看分区UUID

总结
1.lsblk 查看硬盘信息
2.fdisk 分区
3.partprobe 刷新 新的分区表
4.mkfs.xfs 格式化分区
5.mount 挂载测试
6./etc/fstab 开机自动挂载

练习: 划分/dev/vdc[1-3]主分区10G,划分扩展分区,在划分两个逻辑分区10G

fdisk /dev/vdc

   p 查看分区表    
   n 创建新的分区
      ------>回车--->回车--->回车--->在last结束时+10G         
   n 创建新的分区
      ----->回车---->起始回车----->结束回车  将所有空间给扩展分区
   p 查看分区表
   n 创建新的分区----->起始回车------>结束+10G
   p 查看分区表
   w 保存并退出

LVM逻辑卷
1.管理分散的空间
2.逻辑卷动态的扩大与缩减
LVM工作方式
零散空间存储 ---> 整合的虚拟磁盘 ---> 虚拟的分区
物理卷PV 卷组VG 逻辑卷LV
首先将众多的物理卷组(PV)成卷组(VG),在从卷组中划分出逻辑卷(LV)
LVM管理工具集
scan 扫描
create 创建
display 显示
remove 删除
extends 扩展
一.创建物理卷与卷组
vgcreate 卷组名 空闲分区
lvcreate -L 大小 -n 名称 卷组名

[root@server0 ~]# vgcreate myvg /dev/vdc[1-2]
  Physical volume "/dev/vdc1" successfully created
  Physical volume "/dev/vdc2" successfully created
[root@server0 ~]# pvs           #显示物理卷基本信息
  PV         VG   Fmt  Attr PSize  PFree 
  /dev/vdc1  myvg lvm2 a--  10.00g 10.00g
  /dev/vdc2  myvg lvm2 a--  10.00g 10.00g
[root@server0 ~]# vgs           #显示卷组基本信息
  VG   #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree 
  myvg   2   0   0 wz--n- 19.99g 19.99g

二.创建逻辑卷(逻辑卷的大小不能超过卷组)
lvcreate -L 逻辑卷大小 - n 逻辑卷的名称 卷组名

    [root@server0 ~]# lvcreate -L 16G -n mylv myvg
      Logical volume "mylv" created
    [root@server0 ~]# vgs
      VG   #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree
      myvg   2   1   0 wz--n- 19.99g 3.99g
    [root@server0 ~]# lvs
      LV   VG   Attr       LSize  Pool Origin Data%  Move Log Cpy%Sync Convert
      mylv myvg -wi-a----- 16.00g  

三.使用逻辑卷

    [root@server0 ~]# mkfs.ext4 /dev/myvg/mylv 
    [root@server0 ~]# mkdir /lvm
    [root@server0 ~]# vim /etc/fstab 
    ...
    /dev/myvg/mylv /lvm ext4 defaults 0 0
    ...
    [root@server0 ~]# mount -a
    [root@server0 ~]# df -h

逻辑卷扩展(支持线上操作)
lvextend -L 新大小 /dev/卷组名/逻辑卷名
一.卷组有足够的剩余空间
1.直接扩展逻辑卷的空间

    [root@server0 ~]# lvs
      LV   VG   Attr       LSize  Pool Origin Data%  Move Log Cpy%Sync Convert
      mylv myvg -wi-a----- 16.00g   
    [root@server0 ~]# lvextend -L 18G /dev/myvg/mylv 
      Extending logical volume mylv to 18.00 GiB
      Logical volume mylv successfully resized
    [root@server0 ~]# lvs
      LV   VG   Attr       LSize  Pool Origin Data%  Move Log Cpy%Sync Convert
      mylv myvg -wi-ao---- 18.00g      
    [root@server0 ~]# df -h
    文件系统               容量  已用  可用 已用% 挂载点
    /dev/vda1               10G  3.1G  7.0G   31% /
    devtmpfs               906M     0  906M    0% /dev
    tmpfs                  921M   80K  921M    1% /dev/shm
    tmpfs                  921M   17M  904M    2% /run
    tmpfs                  921M     0  921M    0% /sys/fs/cgroup
    /dev/vdb3              3.0G   33M  3.0G    2% /part3
    /dev/vdb2              2.0G  6.0M  1.8G    1% /part2
    /dev/mapper/myvg-mylv   16G   45M   15G    1% /lvm
2.扩展文件系统的大小
    扩展ext4文件系统:resize2fs /dev/myvg/mylv

        [root@server0 ~]# resize2fs /dev/myvg/mylv 
        resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
        Filesystem at /dev/myvg/mylv is mounted on /lvm; on-line resizing required
        old_desc_blocks = 2, new_desc_blocks = 3
        The filesystem on /dev/myvg/mylv is now 4718592 blocks long.

        [root@server0 ~]# df -h
        文件系统               容量  已用  可用 已用% 挂载点
        /dev/vda1               10G  3.1G  7.0G   31% /
        devtmpfs               906M     0  906M    0% /dev
        tmpfs                  921M   80K  921M    1% /dev/shm
        tmpfs                  921M   17M  904M    2% /run
        tmpfs                  921M     0  921M    0% /sys/fs/cgroup
        /dev/vdb3              3.0G   33M  3.0G    2% /part3
        /dev/vdb2              2.0G  6.0M  1.8G    1% /part2
        /dev/mapper/myvg-mylv   18G   44M   17G    1% /lvm

    扩展xfs文件系统:xfs_growfs /dev/myvg/mylv

二.卷组没有剩余空间
vgextend 卷组名 空闲分区

[root@server0 ~]# vgs
  VG   #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree
  myvg   2   1   0 wz--n- 19.99g 1.99g

1.先扩展卷组

    [root@server0 ~]# vgextend myvg /dev/vdc3
      Physical volume "/dev/vdc3" successfully created
      Volume group "myvg" successfully extended         

2.扩展逻辑卷的空间
3.扩展文件系统大小

逻辑卷缩减 (运维几乎不用)
先缩减文件系统 在缩减空间

[root@server0 ~]# resize2fs /dev/myvg/mylv 10G
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem at /dev/myvg/mylv is mounted on /lvm; on-line resizing required
resize2fs: On-line shrinking not supported
[root@server0 ~]# umount /lvm
[root@server0 ~]# resize2fs /dev/myvg/mylv 10G
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
请先运行 'e2fsck -f /dev/myvg/mylv'.
[root@server0 ~]# e2fsck -f /dev/myvg/mylv 
e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)
第一步: 检查inode,块,和大小
第二步: 检查目录结构
第3步: 检查目录连接性
Pass 4: Checking reference counts
第5步: 检查簇概要信息
/dev/myvg/mylv: 11/1638400 files (0.0% non-contiguous), 146871/6553600 blocks
[root@server0 ~]# resize2fs /dev/myvg/mylv 10G
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Resizing the filesystem on /dev/myvg/mylv to 2621440 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/myvg/mylv is now 2621440 blocks long.
[root@server0 ~]# mount -a
[root@server0 ~]# df -h
文件系统               容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/vda1               10G  3.1G  7.0G   31% /
devtmpfs               906M     0  906M    0% /dev
tmpfs                  921M   80K  921M    1% /dev/shm
tmpfs                  921M   17M  904M    2% /run
tmpfs                  921M     0  921M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/vdb3              3.0G   33M  3.0G    2% /part3
/dev/vdb2              2.0G  6.0M  1.8G    1% /part2
/dev/mapper/myvg-mylv  9.8G   37M  9.3G    1% /lvm

PE:卷组划分空间的单位,4M(默认)
创建卷组的时候设置PE大小
vgcreate -s PE大小 卷组名 空闲分区
lvcreate -l PE的个数 -n 逻辑卷名 卷组名
RHEL6 CE
请创建一个逻辑卷 大小位250M,名字为lvmtest (因为PE默认时4M 分区只会分给252M )

[root@server0 ~]# vgchange -s 1M myvg 
Volume group "myvg" successfully changed
[root@server0 ~]# vgdisplay
...
 PE Size               1.00 MiB
...
[root@server0 ~]# lvcreate -l 250  -n test myvg         # 250个PE(1M)
或是  
[root@server0 ~]# lvcreate -L 250M  -n test myvg

管理交换空间
相当于虚拟内存
当物理内存不够用时,使用磁盘空间来模拟内存
在一定成都上缓解内存不足的问题
交换分区:以空闲分区充当的交换空间

    [root@server0 ~]# mkswap /dev/vdc5          #格式化SWAP命令
    正在设置交换空间版本 1,大小 = 10485756 KiB  
    无标签,UUID=7034ba6a-908d-49c3-b213-c75be9c94625
    [root@server0 ~]# swapon /dev/vdc5          #启动交换空间
    [root@server0 ~]# swapon -s             #查看SWAP状态
    文件名             类型      大小  已用  权限
    /dev/vdc5                               partition   10485756    0   -1
    [root@server0 ~]# mkswap /dev/vdc6
    [root@server0 ~]# swapon /dev/vdc6
    [root@server0 ~]# swapon -s
    文件名             类型      大小  已用  权限
    /dev/vdc5                               partition   10485756    0   -1
    /dev/vdc6                               partition   10485756    0   -2
    [root@server0 ~]# swapoff /dev/vdc5         #停止交换空间
    [root@server0 ~]# swapon -s
    文件名             类型      大小  已用  权限
    /dev/vdc6                               partition   10485756    0   -1

开机自动挂载

    [root@server0 ~]# vi /etc/fstab
    ...
    /dev/vdc5 swap swap defaults 0 0
    ...
    [root@server0 ~]# swapon -a             #专用于检测swap分区
    [root@server0 ~]# swapon -s
    文件名             类型      大小  已用  权限
    /dev/vdc5                               partition   10485756    0   -2
    /dev/vdc6                               partition   10485756    0   -1  
   使用UUID 完成开机自动挂载
    blkid 文件目录  #查看设备UUID的信息
    [root@server0 ~]# blkid /dev/vdc6
    /dev/vdc6: UUID="85202124-a90a-4a7b-a2ce-4d2ba6b68d4b" TYPE="swap" 
    [root@server0 ~]# vi /etc/fstab 
    ...
    UUID="85202124-a90a-4a7b-a2ce-4d2ba6b68d4b" swap swap defaults 0 0
    ...
    [root@server0 ~]# swapon -s             #查看挂载情况
    文件名             类型      大小  已用  权限
    /dev/vdc5                               partition   10485756    0   -1
    [root@server0 ~]# swapon -a             #挂载
    [root@server0 ~]# swapon -s
    文件名             类型      大小  已用  权限
    /dev/vdc5                               partition   10485756    0   -1
    /dev/vdc6                               partition   10485756    0   -2

RAID 磁盘阵列
廉价冗余磁盘阵列(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)
通过硬件/软件技术,将多个较小/低速的磁盘整合成一个大磁盘
阵列的价值:提升I/O效率,硬件级别的数据冗余
不同RAID级别的功能,特性个不相同

RAID 0 ,条带模式(至少要两块磁盘)
同一个文档分散存放在不同磁盘
并行写入以提高效率
磁盘存储利用率:100%
缺点:没有可靠性
RAID 1 ,镜像模式(至少要两块磁盘)
一个文档复制成多份,分别写入不同磁盘
多份备份提高可靠性,效率无提升
磁盘存储利用率:<=50%
缺点:效率不高
RAID 5 ,高性价比模式(至少需要三块) #常用
相当于RAID 0 和RAID 1 的折中方案
需要至少一块磁盘的容量来存放校验数据
能够通过校验值和一部份数据推理出缺失的文件
一般买四块 多出的一块做热备份 有一个坏了顶替上 将坏掉的数据移交到其中
磁盘存储利用率:N-1/N
RAID 6 高性价比/可靠模式(一般银行用)
-相当于扩展的RAID5阵列,提供2份独立校验方案
-需要至少两块磁盘的容量来存放校验数据
磁盘存储利用率:N-2/N
RAID 0+1 (先做RAID 0 再作 1 )/RAID 1+0(先做RAID 1 再作 0)(至少四块)
至少要四块 RAID 0+1 底层两两先做RAID 0 然后两两结合 在作RAID 1
-整合RAID 0 ,RAID 1 的优势
-并行存取提高效率,镜像写入提高可靠性
磁盘存储利用率:<=50%
RAID阵列实现方式
硬RAID :由RAID控制卡管理阵列
-主板-->阵列卡-->磁盘-->操作系统-->数据
软RAID :由操作系统来管理阵列
-主板 -- > 磁盘 -- > 操作系统 -- > RAID软件 -- >数据

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