磁盤管理—進步之路

引導目錄：

*磁盤分區

    *分區工具

*磁盤格式化

    *文件系統類型

*磁盤修復

    *磁盤修復工具

*分區的掛載

*掛載實例

*RAID

    *主要對RAID0、一、5進行介紹

*LVM（邏輯卷）

    *邏輯卷的建立

    *快照

經過近乎兩週的磁盤管理學習，從對磁盤懵懂的認識，到對磁盤真正的瞭解，可謂收穫頗深，快來看看小編學習的心路歷程吧。

1、磁盤分區

磁盤的分區有兩種類型：

*DOS分區方式

*GPT分區方式

在日常的windows系統之中，咱們很熟悉C盤、D盤等各個字母開頭的盤區，可是咱們可能沒有在乎過，其實一個磁盤只能分4個區，分爲主分區（primary）、擴展分區（extend），而咱們平時看到的E、F、G、H..等盤區是在擴展分區上進一步建立的邏輯分區，其實DOS分區方式和MBR分區方式是同一種分區方式，一般咱們的Windows分區都是採用的DOS分區方式，必需要有一個主分區，能夠沒有擴展分區，最都只能有一個擴展分區。一般咱們採用「3主+1擴展」模式，擴展中能夠在進行劃分，分出邏輯分區，擴展分區至關於一個盒子，盒子中裝了多個邏輯分區，其實擴展分區最多隻能分32個邏輯分區。

而在Linux下能夠支持DOS分區方式，也能夠支持GPT分區方式，下面是分區方式的介紹：

DOS分區方式：

MBR（512字節）

分區1

分區2

分區3

分區4

MBR區包含了boot loader（446字節）、分區表（64字節）、結束位（2字節）

GPT分區方式:

保護區MBR

EFI、分區表

分區1

分區2

..........

分區128

EFI、分區表

保護區其實只有結束位就能夠，不存放正真的東西，主要是爲了能使老系統可以識別到這是一個有分區信息的磁盤，不被識別人空分區。在保護MBR後有EFI頭部信息，定義了PGT分區的一些信息，和128個分區的信息表。後面緊接着就是128個分區，GPT分區方式最多支持128個分區，而磁盤的最後面是存放着分區表的備份。

分區工具：

針對DOS分區方式有fdisk分區工具，該工具不能對GPT分區進行分區。分區命令格式爲：

Fdisk /dev/sdx  直接進入交互式界面：

鍵入m會顯示幫助信息，p打印輸出當前的分區信息，n開始進行分區，會一步步提示你分區的步驟，小編這裏進行簡單的演示：

必定要記得保存退出，不然以前作的內容都前功盡棄。

針對GPT分區方式，有新的分區工具gdisk，該工具更適用於GPT分區方式，雖然能對DOS分區進行操做，進入後若是是對DOS分區的操做，會提示你這是一個無效的GPT分區，可是會自動把DOS分區轉換位GPT分區，因此進行分區的時候必定要選擇好分區工具，不然容易出錯。

gdisk分區工具與fdisk分區工具的使用方法是同樣的。這裏就不進行演示了，由於兩個工具的使用防輻射是同樣的。

還有一個萬能的分區工具： parted 該工具不只能夠對DOS的分區進行分區，還能夠對GPT分區進行分區，在對一個空白的磁盤進行分區前，須要制定一個分區類型（DOS/GPT），在該命令的交互模式的分區中，是不用手動保存的，直接自動生效。因此在使用parted進行分區的過程當中要格外的當心，不要分錯了。小面小編進行演示：

若是實現已經有了分區類型，就不用再進行mklabel這一步了。

2、磁盤格式化（文件系統）

咱們對磁盤進行分區以後，並不能直接進行使用，咱們須要對分區進行格式化，其實格式化也就是爲了指定一個文件系統。在Centos6中默認的文件系統是ext文件系統，在Centos7中默認的文件系統是xfs文件系統。

文件系統類型有：xfs ext2 ext3 ext4 vfat nfs swap .....

在Centos上咱們主要使用到的文件系統是ext 和xfs兩類文件系統，格式化磁盤的工具是：

mkfs.ext2 mkfs.ext3 mkfs.ext4 mkfs.xfs mkswap mkfs.vfat ...

接下來小編進行實戰演示：

格式化爲ext文件系統：

mkfs.ext4 /dev/sda

mkfs -t ext4 /dev/sda

上面兩種方式均可以對分區進行格式化，所執行的命令都是來自一樣的命令，只是表現形式不同。

沒有格式化的分區是不能進行掛載的，因此須要對分區進行格式化才能夠正常的使用。

 

ext文件系統格式化

 

xfs文件系統格式化

對ext文件系統的格式化和對xfs文件系統的格式化是不同的。這裏小編就不對文件系統進行分析了。3、分區文件系統的修復

文件系統的檢測核修復：

*常發生於死機或者非正常關機以後

掛載爲文件系統標記爲「no clean」

！*注意：必定不要在掛載狀態下修復

文件系統一旦損壞會報出超級快損壞，這個時候查看mount，就會顯示該分區上的文件系統顯示爲no clean的標記。須要特別注意的是，修復的時候必定要在卸載分區的狀況下進行。

fsck(File Syetem Check)

可修復的文件系統類型有：

ext2 、ext三、ext四、 xfs...

修復命令爲：

fsck.ext2 fsck.ext3 fsck.ext4 fsck.xfs...

Fsck.ext4 /dev/sda

fsck -t FS_Type /dev/sda

選項：

-p :自動修復錯誤

-r ：交互式修復錯誤

FS_TYPE必定要與分區上存在的文件類型相同

e2fsck:ext系列文件專用的檢測修復工具

-y: 自動回答爲yes

-f: 強制修復

接下來小編進行實戰演示：

 對ext4文件系統的修復

修復完以後的數據是不會丟失的，若是修復的過程當中沒有報錯，能夠直接進行掛載，文件依舊存在。4、分區的掛載

掛載：將額外文件系統與根文件系統某現存的目錄創建起

  關聯的關係，進而使得此目錄做爲其餘文件訪問入口的行爲。

卸載：爲解除此關聯關係的過程。

mount  掛載設備 掛載點

卸載時：可以使用設備名，也可使用掛載點

umount /dev/sdax  

掛載點目錄通常爲空。若是掛載的目錄爲非空，則掛載點下原有文件在掛載後將會被臨時隱藏。

掛載分區的參數有三個：分區號(/dev/sda1)、卷標名、分區UUID。只有UUID是惟一的，因此採用UUID進行掛載是最可靠的。

若是想要永久掛載，也就是開機可以自動掛載，須要將掛載的信息寫入文件，記錄掛載信息的文件是/etc/fstab， 該文件規定了開機自動掛載的分區信息

/etc/fstab文件中的格式爲如圖所示：

 fstab文件的截圖

第一列是被掛載的設備，可使用設備名，也可使用設備的卷標，也可使用設備的UUID，推薦使用UUID，由於卷標可能會重名，設備名也是可能重名的，而設備的UUID是惟一標識該設備的，因此使用UUID最靠譜，及時設備名變了，而不會影響系統識別掛載的信息。

第二列是掛載點（mount point）

第三列是掛載分區的文件系統類型。

第四列是默認開啓的一些工能

defaults：至關於rw, nosuid, dev, exec, auto, nouser, async

若是有沒有默認開啓的功能，能夠直接加在default的後面。

第五列的數字是，轉存頻率：0 表示不轉存，1 表示天天轉存，2 表示每隔一天轉存。

第六列是自檢次序：0 不自檢 1 自檢，2 、3 。。。 首先自檢；通常只有rootfs才用1。

咱們能夠直接將掛載信息寫入到/etc/fstab 文件中，而後執行mount -a 強制系統從新讀取/etc/fstab，當對該文件修改事後可使用該命令對掛載信息從新讀取。

查看掛載的信息：

df 查看當前掛載的狀況

mount只敲該命令是查看/etc/mtab文件，顯示當前已經掛載的全部設備。

mount 設備名 掛載點

    -t 指定文件系統類型

    -r 只讀掛載

    --remount,ro|rw 也會更新/etc/fatab中的選項，若是與指定的衝突，則remount後指定的優先。

    -n 隱藏掛載信息不顯示，但在/proc/mounts中能夠查到

    -a 讀取/etc/fstab,掛載其中文件中修改了，而系統中沒有掛載的設備

    -L 'LABEL' 以卷標指定掛載設備

    -U 'UUID' 以UUID指定要掛載的設備

    -B --bind 目錄掛載目錄（用處很是多，比較實用）

小實驗：

     一、同一個設備掛載到不一樣的掛載點

  能夠同時顯示出來，而且兩個文件夾中的數據同步，由於掛載的是同一個硬盤。

     2 、一個掛載點掛載不一樣的設備。

  將顯示最新掛載的那一個，舊的掛載點將被隱藏，但不是不存在。當新的掛載點卸載掉的時候，舊的掛載點將會從新生效。

5、RAID（磁盤陣列）

磁盤陣列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID），有「獨立磁盤構成的具備冗餘能力的陣列」之意。獨立磁盤冗餘陣列（RAID，redundant array of independent disks）是把相同的數據存儲在多個硬盤的不一樣的地方（所以，冗餘地）的方法。經過把數據放在多個硬盤上，輸入輸出操做能以平衡的方式交疊，改良性能。由於多個硬盤增長了平均故障間隔時間（MTBF），儲存冗餘數據也增長了容錯。

咱們這裏只針對RAID0 RAID1 和RAID5 進行說明。

一、RAID0 又名條帶卷，多個磁盤進行並排串聯，數據分塊分別存放到不一樣的串聯的磁盤上，能夠同時讀寫，因此提高了讀寫能力，可是容錯能力下降，不管那一塊盤壞掉，那麼數據就會丟失。

RAID0 特色：讀寫能力提高、無容錯能力、最少兩塊盤，總大小爲全部磁盤大小之和，不支持熱備盤。

二、RAID1 又名鏡像卷，多個磁盤進行串聯，數據在每一塊盤上都存放一份，全部，除了第一塊盤以外    全部的盤都至關於備份盤。因此容錯能力大大提高。

RAID1 特色：讀寫能力下降，容錯能力大大提高，最少兩塊盤，總大小始終爲一塊盤的大小，以容量最小的那塊磁盤爲準，支持熱備盤。

三、RAID5 RAID 5不單獨指定的奇偶盤，而是在全部磁盤上交叉地存取數據及奇偶校驗信息。在RAID 5上，讀/寫指針可同時對陣列設備進行操做，提供了更高的數據流量。RAID 5更適合於小數據塊和隨機讀寫的數據。對於RAID 5來講，大部分數據傳輸只對一塊磁盤操做，並可進行並行操做。在RAID 5中有「寫損失」，即每一次寫操做將產生四個實際的讀/寫操做，其中兩次讀舊的數據及奇偶信息，兩次寫新的數據及奇偶信息。

RAID5特色：讀寫能力提高，容錯能力提高，最少三塊盤，總大小爲減去一塊盤的總大小之和。

      

建立RAID的命令：

mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sd{b,c,d,e}

    -C --create /dev/mdx 建立名爲mdx的raid

    -a yes  當沒有所指的/dev/mdx設備時， 自動建立該設備

    -l --level n 所要建立的raid等級

    -n n  該raid的數據盤有多少個成員

    -x n  該raid的熱備盤有多少個  raid0 不支持-x

    -c 值  指定chunk大小，僅限raid0 raid5

    /dev/sdx....  指定raid的成員盤。

raid的要求是：硬盤的大小要相同，不然，按最小的硬盤計算空間。

raid也是一種真是的硬盤，能夠分區，像正常的磁盤同樣，能夠經過格式化後進行掛載，RAID就至關於一整塊的磁盤，能夠對RAID進行分區，分區以後，能夠進行格式化，格式化以後能夠進行正常的掛載使用。分區和格式化方法與普通的磁盤是同樣的。

刪除RAID

    umount 首先要進行卸載掛載點

    mdadm -D /dev/md2 先查一下，該raid由哪有成員組成

    mdadm -S /dev/md2 禁用該RAID

    mdadm --zero-superblock /dev/sdf4 清空磁盤分區中的raid信息

    mdadm /dev/md0 -f /dev/sdd  模擬將/dev/md0 raid中的sdd壞掉

    mdadm /dev/md0 -r /dev/sdd  將/dev/md0 raid中的sdd 拔掉

    mdadm /dev/md0 -a /dev/sdd  向/dev/md0 增長設備sdd 如數據盤不夠，則加爲數據盤，如夠，加爲熱備盤

    mdadm -G /dev/md0 -n 6 -a /dev/sdh 將/dev/md0的數據盤設置爲6個，並將/dev/sdh加入爲數據盤。

    mdadm -A /dev/md1 /dev/sdb /dev/sdc 當沒有將md1信息保存至mdadm.conf時，只能手動指定raid成員

    mdadm -D -s > /etc/mdadm.conf  將全部的raid成員信息保存至mdadm.conf文件

    mdadm -D -s /dev/md0 >> /etc/mdadm.conf 僅將md0的信處追加保存至mdadm.conf文件

    mdadm -A /dev/md1  從/etc/mdadm.conf中讀取成員信息，並僅激活md1

    mdadm -A -s  從/etc/mdadm.conf中讀取成員信息，並激活全部的raid

 

生成配置文件：mdadm –D –s >> /etc/mdadm.conf

    v 中止設備：mdadm –S /dev/md0

    v 激活設備：mdadm –A –s /dev/md0 激活

    v 強制啓動：mdadm –R /dev/md0

    v 刪除raid信息：mdadm --zero-superblock /dev/sdb1

在建立完RAID後，須要將raid的信息到如到/etc/mdadm.conf,這樣在下次開機啓動以後，raid的建立信息纔不會丟失，查看全部raid的信息的命令是:

 mdadm -D -s  能夠在後面指定某一個raid，單獨顯示某一個raid的信息。

6、LVM管理

LVM（邏輯卷管理器）的重點在於能夠彈性的調整filesystem的容量！而並不是在於數據的存儲效率及安全上面。LVM能夠整合多個實體partition在一塊兒，讓這些partition看起來就像是一個磁盤同樣！並且，能夠在將來新增會移除其餘的實體partition到這個LVM管理的磁盤當中。

LVM的主要做用就是能夠彈性的擴展分區的空間。

下面小編附上LVM的整個邏輯概念圖：

 

從從上面的結構圖中，咱們能夠看出，最底層是有真是的物理磁盤，或者磁盤分區也是能夠的。由disk進行建立爲pv(物理卷），VG（卷組）有若干個pv組成，pv就至關於一個小的塊，VG至關於整個磁盤，由塊組成了一整塊大磁盤，才vg之上能夠動態的分出分區來lv,lv纔是最終的邏輯卷。

LVM的整個管理一共有三個步驟：

PV的管理工具：

    pvcreate /dev/md1 /dev/md2 建立物理卷，可指定多個

    pvremove /dev/sda1  刪除物理卷，可指定多個

    Pvmove  /dev/sda1 /dev/sda2 將物理卷/dev/sda1上的數據移動到物理卷/dev/sda2上。

    Pvscan 掃描當前的系統中全部的pv

    Pvchange  修改pv的狀態。

    -an /dev/sda  將/dev/sda處於非激活狀態

    -ay /dev/sda  將/dev/sda開啓激活狀態

            Pvs 簡單羅列pv信息

            Pvdispaly  顯示pv的詳細信息。

       VG的管理工具：

              vgcreate vgmage26 /dev/md0p1 /dev/md1

    -s 8M 指定PE大小，默認4M

    vgchange -s 8M 更改PE大小

    vgreduce vgmage26 /dev/md1 縮減卷組vgmage26

    vgextend vgmage26 /dev/md1 擴展卷組vgmage26

    vgremove vgmage26 刪除卷組mage26

    vgs 簡單羅列pv信息

     vgdispaly  顯示pv的詳細信息。

Lv的管理工具：

           顯示邏輯卷 lvs Lvdisplay v

           建立邏輯卷 lvcreate -L #[mMgGtT] -n NAME VolumeGroup

           lvcreate -l 60%VG -n mylv testvg

           lvcreate -l 100%FREE -n yourlv testvg v

           刪除邏輯卷 lvremove /dev/VG_NAME/LV_NAME

 

實驗1：擴展邏輯卷

1.先檢查須要擴展的大小，VG是否有足夠可用空間

若是不夠則

    pvcreate /dev/md2

    vgextend vgmage26 /dev/md2

2.如足夠則擴展邏輯卷大小

    lvextend -L 1G/+1G  /dev/vgmage26/lvmage26_01

    lvextend -l +100%FREE /dev/vgmage26/lvmage26_01

3.擴展文件系統大小

    resize2fs /dev/vgmage26/lvmage26_01

    或  resize2fs /dev/vgmage26/lvmage26_01 500M 只增長到500M的文件系統

若是是xfs文件系統 用xfs_growfs

    xfs_growfs /dev/vg01/lv01

lvextend -L +500M -r /dev/vgmage26/lvmage26_01  可在lvextend 時加-r 直接一步到位，先擴展邏輯卷大小後直接增長文件系統大小

 

實驗二、減少邏輯卷大小  僅支持Ext文件系統

    1.umount  /mnt/lvmage26_01

    2.e2fsck -f /dev/vgmage26/lvmage26_01

    3.resize2fs /dev/vgmage26/lvmage26_01 300M

    該命令中的300M，必須放在lv的後面。

    4.lvreduce -L 300M /dev/vgmage26/lvmage26_01

    5.mount

注意：該實驗中，若是少了第二步，或者少了第三部，都是能夠實現邏輯卷的減少，可是會損壞磁盤中的數據，須要從新格式化。因此按步驟來，最後就不須要再從新格式化了，直接能夠掛載，數據還存在。

 

 

實驗3：將某塊盤從LVM中分離出來

1.先確保數據不在這塊PV上

     用pvs查看

2.若是在這塊PV上，則將數據轉移到同卷組的其餘PV上

     pvmove /dev/pv1名 /dev/pv2名（能夠不指定）

 在數據遷移的時候，業務不會斷，能夠在被掛載的目錄中增長或減小數據。熱移動（已實驗驗證）

3.將pv從Vg中移出

    vgreduce vg名 /dev/pv名

4.刪除該盤的pv屬性

     pvremove /dev/pv名

 當pv中有被vg佔用的磁盤的時候，是不能直接並強制移除該pv的，只能將空pv從vg中移除，

     pv已經從vg中移除，能夠執行：pvremove /dev/sdbx

     pv尚未從vg中移除，能夠：

     pvremove /dev/sdbx  --force --force

     兩次--force就能夠強制移除了。

 

實驗4：將LVM遷移到其餘主機

1.將數據移到目標磁盤對應的PV上。（該磁盤不要有其餘與該PV無關的分區）

    pvmove /dev/pv1名 /dev/pv2名

    vgreduce vg名 /dev/pv(多餘)  移動除要移動的PV之外的其餘PV

2.確保要遷移的VG名與目的系統沒有同名的VG

    vgrename vgmage26 vg02

    lvrename /dev/vg02/lvmage26_01 /dev/vg02/lv01 (非必須)

3.umount /mnt/lvmage26_01/ 

4.vgchange -an vg02 禁用VG上的全部LV

5.vgexport vg名  導出卷組

    關機（若是支持熱插排，則不用關機），拔硬盤，插到目標主機上。

6.pvscan  掃描系統上的pv

  vgscan  掃描系統上的vg

  lvscan  掃描系統上的lv

  vgimport vg名  導入vg

  vgchange -ay vg名   激活vg

7.mount /dev/vg名/lv名 /mnt/   從新掛載lv

 

！*思想總結：

LVM的遷移其實就是把本機中的邏輯捲上的數據遷移到另外一臺機器上，而且保證邏輯卷還存在

遷移要看你怎麼遷移了，若是你想就把本邏輯卷直接遷移走，不想再備份數據或倒騰

取消該邏輯卷的掛載，umount /dev/vgxx/lvxx

查看目的主機上是否有重名的邏輯卷或重名的卷組，如有須要修改一個，不然就會致使有兩個重名但UUID不一樣的卷組，要命的是卷組重名，這個比較煩人，邏輯卷重名只要卷組不一樣，仍是能夠區分開的。

若是有重名：vgrename oldvgname  newvgname

若是沒有改重名的名字，到目的主機上會有兩個重名的卷組，會致使使用中系統沒法區分開，這個時候能夠在目的主機上執行：vgrename vg-uuid newvgname

使用vg的UUID進行惟一匹配進行更名。能夠vgdisplay查看vg的uuid。

在導出以前還有個須要注意的地方，遷移的卷組若是還有其餘與移動的硬盤無關的磁盤，這個在遷移到別的主機上的後，會掃描到卷組中有缺失的pv，系統會報錯，在對該vg進行操做的時候，會提示錯誤信息，能夠加上-f,強制執行。

好比：vgimport vgname -f

或者能夠執行：

    vgreduce --removemissing  將缺失的pv移除，就是將vg上沒有識別到的pv清除掉。

須要將vg導出，但導出以前首先要讓vg上的lv所有處於非激活狀態（inactive）：

    vgchange -an vgname (若是不指定vg名，會將全部的卷組所有置爲非激活裝態)

導出vgexport vgname

關機進行移除。

添加到另外一個主機上，使用pvscan lvscan vgscan 進行掃描識別到系統中的pv lv vg。

掃描到以後進行vg導入：vgimport vgname

激活： vgchange -ay vgname

就能夠掛載lv 了。

    mount /dev/vgxx/lvxx  /mountdir

 

疑難雜症：

同一主機上重名卷組名：使用卷組的uuid進行更名：

    vgrename uuid newvgname

同一卷組上有其餘識別到的pv,使用vgreudce 將卷組上缺失的pv移除

    vgreduce --removemissing --force newjiakevg

 

實驗小發現：

若是在敲卷組的時候不能進行自動補齊，有兩種可能：

一、卷組上沒有建立邏輯卷

二、卷組被致於非激活狀態。

三、除了格式化爲ext文件系統的邏輯卷能夠在centos6和centos7系統之間進行友好的遷移，在centos7中格式化爲xfs文件系統的邏輯卷遷移到centos6上以後，不能進行正常的掛載，有報錯。centos6中格式化爲xfs文件系統的邏輯卷遷移到centos7中，掛載正常。

    

    邏輯卷管理器快照：

快照概念：快照是存放源文件系統中的文件信息，存儲的是文件iNode號對應的數據源。

快照定義的是某一時刻系統的狀態，若是對系統快照以後，系統中的原有數據減小了的時候，快照會將刪除減小的數據，存放到快照文件中，以備恢復快照使用。若是增長的數據，就不會再存放到快照中了。恢復快照的時候，快照文件中沒有記錄的文件數據就會自動刪除。

邏輯卷很脆弱，一旦空間沾滿就會崩潰。因此提早規劃好快照空間。

因爲快照區與本來的lv共用不少PE的區塊，所以快照區與被快照的lv必須在同一個vg上，系統恢復的時候的文件數量不能搞與快照區的實際容量。對邏輯卷建立的快照要與該邏輯卷同卷組。

快照是一個特殊的邏輯卷，同建立邏輯卷的方法同樣。

lvcreate -L +size -s -p r -n snap-name /dev/vgxx/lv01

            -s：指定該邏輯卷爲快照區

            -p：設定該快照邏輯卷只可讀

快照也是一個邏輯卷因此能夠被掛載，

mount /dev/vgxx/snap-name /dir

恢復快照的時候，必須將快照與被快照的邏輯卷所有卸載，不能佔線。

卸載完以後執行：

lvconvert --merge /dev/vgxx/snap-name

快照的刪除一樣須要保證快照不被掛載，而後執行邏輯卷刪除的方法：lvremove /dev/vgxx/snap-names

小編經過實驗得出：

當有快照的邏輯卷不支持在線擴展，邏輯卷的在線擴展是在邏輯卷的激活狀態下進行的。有快照就不支持在線擴展。只有先刪除快照，擴展完後再建立快照（能夠提早備份快照）。