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

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