Linux系统下RAID和LVM的实现
发布时间：2014-09-05 15:01:58作者：知识屋
Linux系统下RAID和LVM的实现
一、本为中主要介绍RAID常用的RAID0、RAID1、RAID01、RAID10、RAID5格式的RAID卷和LVM卷的建立和测试
一、本为中主要介绍RAID常用的RAID0、RAID1、RAID01、RAID10、RAID5格式的RAID卷和LVM卷的建立和测试
二、磁盘阵列是一种把若干硬磁盘驱动器按照一定的要求组成一个整体，整体磁盘阵列由阵列控制器管理的系统。冗余磁盘阵列RAID技术1987年由加州大学伯克利分销提出的。
三、RAID基本结束
RAID：Redundant Array of Inexpensive Disks，全称为廉价磁盘冗余阵列。
RAID的基本特性就是组合，捆绑2个或多个物理磁盘成组，形成一个单一的逻辑盘。在RAID内数据以块（chunks）的形式写入组合套中。另一个特性是具备数据校验功能，该校验可以用于RAID级别2、3、4、5、的额外信息，当磁盘失败的情况发生时，校验功能结合完好的磁盘中的数据，可以重建失效的磁盘上的数据。
RAID的优点：提高磁盘的存储容量，多磁盘并行工作，提高了数据的传输率，由于数据的校验功能，提高了数据的可靠性！
四、RAID各个级别的介绍
1、RAID0：条带技术，亦称为带区集。
所需硬盘：至少2块
处理数据：把数据分块写入组成RAID的磁盘内，从而提升了I/O速率。
容错功能：不提供冗余功能，如果有一个磁盘损坏，则所有数据无法使用
磁盘利用率：nS
磁盘容量：n
2、RAID1：镜像技术，亦称为磁盘镜像。
所需硬盘：至少2块
处理数据：把数据写入一个磁盘上后再复制到此磁盘的镜像盘上进行备份，从而造成写入能力减慢，但是读出的时候速度快。
容错功能：提供冗余功能，只有保证两个磁盘中的有一个为好的，系统就可以使用此卷内的数据。
磁盘利用率：1/2
磁盘容量: n/2
3、RAID10：镜像和条带技术
所需硬盘：至少4块
处理数据：先把数据按照RAID1的方式进行镜像存储组合，然后把组合后的RAID1卷当成物理卷进行RAID0组合。从而读、写功能都得到了提高。
容错功能：利用RAID1技术对数据提供容错功能。
磁盘利用率：1/2
磁盘容量: n/2
4、RAID01：条带和镜像技术
所需硬盘：至少4块
处理数据：先把数据按照RAID0的方式进行存储组合，然后把组合后的RAID0卷当成物理卷进行RAID1组合。从而读、写功能都得到了提高。
容错功能：利用RAID1技术对数据提供容错功能。
磁盘利用率：1/2
磁盘容量: n/2
5、RAID5：校验码技术
所需硬盘：至少3块
处理数据：把数据分别写入其中的n-1块磁盘上，然后在另外一块磁盘上存储数据的校验码，提高了数据的读写能力。
容错功能：根据效验码提供冗余功能，
磁盘利用率：（n-1）/n
磁盘容量: n-1
6、RAID50：校验码和条带存储技术
所需硬盘：至少6块
处理数据：先把磁盘安装RAID5进行数据存储，然后再把RAID5安装RAID0的方式组合起来，这样既提供了读写能力，也提供了数据冗余功能。
容错功能：提供冗余功能
磁盘利用率：（n-2）/n
磁盘容量: n-2
五、RAID在linux系统上的实现：
1、RAID的实现有两种方式：硬RAID和软RAID，
硬RAID是在硬件上进行RAID阵列的假设，要求主机上面具有RAID卡和RAID控制器。然后在计算机BIOS里进行设置，此处先不做详细介绍。
软RAID：linux系统内核内提供了md模块，来提供在linux系统内进行RAID磁盘阵列架设所需要的服务和支持。
2、mdadm命令;linux系统上建立RAID卷的命令，这是个模式化的命令
创建模式：
-C:新建RAID卷
专用选项：
-l：选择RAID级别
-n：硬盘设备个数
-a：自动为其创建设备文件，后跟yes、no
-c：指定chunk（数据库）大小，为2的整数次方默认为64K
-x：指定空闲盘个数--提供冗余，磁盘损坏后直接加载上去
Fg：创建raid0
madadm -C /dev/md0 -a yes -l 0 -n 2 /dev/sda{6,7}
Mke2fs -j /dev/md0
Mount /dev/mdo /mnt
管理模式：
-f | --fail ：模拟磁盘为损坏盘
Fg： mdadm /dev/md0 --fail /dev/sda7
-a | --add :新增硬盘
Fg：mdadm /dev/md0 -a /dev/sda8
-r | --remove ：移除损坏的硬盘
监控模式：
-F
增长模式：
-G
装配模式：
-A
Fg:mdadm -A /dev/md0 /dev/sda8 /dev/sda9
3、查看当前系统的RAID信息：
-D：显示RAID的相关信息
--detail：显示信息
4、停止RAID阵列
-S | --stop
5、将当前RAID信息保存至配置文件，一便以后进行装配
Mdadm -D --scan > /dev/mdadm.conf
装配：mdadm -A /dev/md#
六、RAID小练习：
创建一个空间大小为10G的RAID5设备；其chuck大小为32k；要求此设备开机时可以自动挂载至/backup目录；
1、先建立3个大小为5G的磁盘分别为sda{5,6,7}，文件格式为fd.
fdisk /dev/sda
n
+5G
t
fd
w
Partprobe
创建完成以后查看磁盘效果如下图
2、创建RAID5，并制定chunk为32K，结果如下图
3、建立完成，同步结束后效果如下图：
4、格式化md0并挂载至/backup目录,并设置为开机启动
mke2fs -j /dev/md0
monut /dev/md0 /backup
设置为开机启动:
Vim /etc/fstab
七、LVM：由linux内核模块DM：Device Mapper提供，简称为逻辑设备。
1、LVM设备能提供RAID和LVM2、块照、多路径等功能，在linux系统内通常利用MD来进行RAID，利用DM来设置LVM2。
2、逻辑卷分为三层：
第一层：逻辑卷LV（Logical Volume）
第二层：卷组VG（Volume Group）
第三层：物理卷PV（Physiacl Volum）
在创建LVM的时候是从第三层向第一层进行一层一层的创建的，第三层的物理卷在linux系统内文件系统为8e。
3、物理层PV的创建：
pvcreate ：创建PV 、pvmore：挪动数据、pvremove：擦除PV卷、pvdisplay：显示物理卷的信息、pvscan：扫描并显示系统上的pv卷、pvs：查看pv信息
Fg：创建物理卷
pvcreate /dev/sda{10,11}
4、卷组的创建：
vgcreate ：创建Vg 、vgmore：移除、vgremove：删除vg、vgdisplay：显示vg的信息、vgs：查看vg信息
Vgcreate -s #：指定pe大小，默认为4Mb，默认单位为mb
Fg：创建vg
Vgcreate myvg /dev/sda{10,11}
5、逻辑卷的创建：
lvcreate、lvreduce、、lvremove（移除lv，后加路径）、lvextend、lvdisplay（查看lv相关信息）、lvs（查看lv信息）
Lvcreate -L #：指定lv卷的大小
Lvcreate -n NAME：指定lv的名字
Fg：创建个50M的lv卷
Lvcreate -L 50M -n mylv myvg
mke2fs -j /dev/myvg/mylv
6、扩展逻辑卷
LVM的扩展：先扩展物理卷，再扩展逻辑卷
lvextend：扩展物理边界
Lvextend -L [+]# /PATH/TO/PV：+是至增加多大，不接+号时，则为扩展到多大
resize2fs：扩展逻辑边界
resize2fs /PATH/TO/LV 5G：扩展逻辑边界到5G
resize2fs -p /PATH/TO/LV ：有多大扩展到多大
7、缩减逻辑卷
LVM缩减：先缩减逻辑边界，再缩减物理卷边界、
1、不能在线缩减，得先卸载
2、确保缩减后的空间大小能储存原来所有文件
3、在缩减之前应该强行检查文件，以确保文件系统处于一致性状态。
e2fsck -f：强行检查文件
df -lh：检查利用率
umount：缩减之前必须先卸载
e2fsck -f：强行检查文件
resize2fs /PATH/TO/LV 5G:缩减逻辑卷到5G
lvreduce -L [-]# /PATH/TO/PV: 缩减物理卷
重新挂载。
8、快照卷：
1、生命周期为整个数据时长：在这段时长内，数据的增长量不能超出块照卷大小：
2、快照卷应该是只读的
3、跟原卷在同一卷组内
创建快照命令：
lvcreate
-s ：指定类型为块照
-p r|w：表示指定权限
Fg：创建、还原过程
lvcreate -s -L # SLV_NAME -p -r /PATH/TO/LV
tar jcf /tmp/usrs.tar.bz2 块照挂载点内的内容
tar -xf /tmp/users.tar.bz2 解压缩
八、LVM创建练习
创建一个由两个物理卷组成的大小为15G的卷组myvg，要求其PE大小为16M；而后在此卷组中创建一个大小为5G的逻辑卷mylv，此逻辑卷要能在开机后自动挂载至/mnt目录；然后对mylv进行扩展2G
1、创建两个物理卷大小分别为7G和8G的sda{8,9},并设置为lvm格式的磁盘格式8e。
fdisk /dev/sda
n
+7G
T
8e
W
pvcreate /dev/sda{8,9}
2、创建卷组myvg
Vgcreate -s 16 myvg /dev/sda{7,8}
3、创建逻辑卷mylv
lvreate -L 5G -n mylv /dev/myvg
4、逻辑卷要能在开机后自动挂载至/mnt目录
Mke2fs -j /dev/myvg/mylv
mount /dev/myvg/mylv /mnt
Vim /etc/fstab内加入启动项
5、对然后对mylv进行扩展3G
Lvextend -L +3G /dev/myvg/mylv
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