Linux磁盘管理

本文主要介绍：

1. 磁盘的相关操作
2. lvm逻辑卷

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1. 磁盘的基本概念

每个硬件设备都会以一个文件的形式映射到/dev目录下，第一个IDE是hda，以此类推，b、c...；SCSI设备是sda、sdb等

2. 磁盘的分区

每一个硬盘设备，Linux分区分配1-16序列号码；有三个分区，分别为主分区，扩展分区，逻辑分区。
主分区：启动操作系统，存放启动系统和引导程序；
扩展分区：占用一个设备号，sd4；
逻辑分区：是拓展分区的具体表现；

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Linux安装时一般选择ext3格式，这个文件格式存取效率高，是一种日志型文件系统，是GUN/Linux系统中标准的文件系统。当一个分区做成了ext3文件系统，使用时需要进行挂载，缺省目录为/mnt，若需要再建其他目录为挂载点，光驱位只读系统。

挂载、卸载文件系统:

mount命令：
#格式：mount [-t 类型] 存储设备  挂载点目录

umount命令：
#格式：umount 存储设备位置

3. swap分区

swap分区，即交换分区，系统在物理内存不够时，把物理内存中的一部分空间释放出来，以供当前使用；释放出来的空间是一些很长时间没有操作的程序，临时保存在swap分区中，等需要时从swap分区中恢复数据到内存中。
扩充一块swap空间，此操作是在/下，只是显示操作步骤（尽量避免使用根分区）

[root@oraclehost ~]# free -m       查看内存空间
[root@oraclehost ~]# df -h           查看磁盘空间分配

执行结果：

image.png

磁盘的其他相关操作：

1. 先使用dd命令生成一个空文件，单位为M，设置为2G

[root@oraclehost ~]# dd if=/dev/zero of=/swap1 bs=1M count=2048

2. 创建一个swap类型文件

[root@oraclehost ~]# mkswap /swap1

3. 启用交换分区文件

[root@oraclehost ~]# swapon /swap1

4. 实现开机自启动，在/etc/fstab中添加swap1分区_

/swap1                  swap                    swap    defaults        0 0
## 在tmpfs行修改虚拟内存（物理内存+交换分区）的大小
tmpfs                   /dev/shm                tmpfs   defaults,size=2G        0 0

5. tmpfs重置，使当下有效

[root@oraclehost ~]# mount -o remount /dev/shm

执行结果：

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6. 撤销操作，返回原状

[root@oraclehost ~]# swapoff /swap1
[root@oraclehost ~]# rm -rf /swap1

修改/etc/fstab文件

4. 磁盘操作命令

1. du
du           查看磁盘使用情况
du -s       显示当前目录总的使用量
du -h       带单位的显示各个文件的使用情况（人性化human）

2. df
df            查看磁盘剩余情况
df -h        带单位的显示磁盘信息

3. 磁盘分区命令
fdisk 的查询：
fdisk -m         命令帮助信息
fdisk -L          列出分区的类型信息
命令参数：
a ：激活分区的可引导标志
n ：添加新分区
d ：删除已存在的分区
p ：显示分区表
t  ：改变分区的文件系统类型
w ：写分区表
q ：退出
4. 磁盘格式化
语法：mkfs <选项> <分区设备名>
如：mkfs -t ext3 /dev/sdb1
或者：mkfs.ext3 /dev/sdb1

练习：添加一块虚盘（5G）
步骤：
添加前

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（1）关闭虚拟机，创建一块5G虚盘（disk1）
（2）将添加的虚盘做成一个分区

[root@oraclehost ~]# fdisk /dev/sdb

image.png
（3）将虚盘格式化为ext3文件格式，并mount到/disk1下

[root@oraclehost ~]# mkdir /disk1
[root@oraclehost ~]# mkfs -t ext3 /dev/sdb1
[root@oraclehost ~]# mount /dev/sdb1 /disk1

（4）在/etc/fstab下添加描述，完成自动挂载

[root@oraclehost ~]# vi /etc/fstab
/dev/sdb1     /disk1     ext3     defaults    0 0 

（5）重新加载

[root@oraclehost ~]# mount -o -remount /disk1

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取消挂载：

umount /dev/sdb1 /disk1

实现开机自挂载：

vi /etc/rc.d/rc.local
添加   mount /etc/sdb1 /data

5.磁盘阵列raid存储技术

raid是独立磁盘冗余阵列，称磁盘阵列raid技术是以硬件方式（磁盘柜及控制器）实现的存储
管理技术，可以实现数据的读并发写、快速的动态扩容等容灾方案。

raid主要利用数据条带、镜像、数据校验技术来获取高性能、可靠性、容错性和扩展性；
镜像：将相同的数据同时存放到多个磁盘中（写的性能低、消耗的时间长）；
数据条带：将数据分片放到多个不同的磁盘中，多个数据分片组成一个完整的数据副本；当访问数据时，可以从多个磁盘上进行读写，提高了并发量，提升了io的性能。
数据校验：利用冗余数据进行数据错误检验和恢复，冗余数据通常采用海明码、异或操作等算法来计算获得；但从多出读取数据并进行计算，影响系统性能。

raid等级
（1）raid0
相当于一个简单的、无数据校验的数据条带化技术；数据分散存储在所有磁盘中，以独立访问方式实现多块磁盘的并读访问，并发执行io操作，总线带宽得到充分的利用。
缺点：一旦数据损坏，整个数据将无法使用、恢复。

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（2）raid1
数据完全一致的分别写到工作盘和镜像盘，利用率是50%；当工作磁盘发生故障，系统会自动从镜像磁盘读取数据，不会影响工作。
缺点：数据写入时，响应时间受到影响，代价高。
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（3）raid5
磁盘上同时存储数据和校验数据，数据块和对应的校验信息保存在不同的磁盘上，当一个数据盘损坏时，系统可以根据同一条的其他数据块和数据校验来重建损坏的数据。基本上可以满足大部分的存储应用需求，是raid0和raid1的折中方案。
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（4）raid01和raid10
raid01:是先做条带化再做镜像，本质是对物理磁盘实现镜像；
raid10:先做镜像再做条带化，是对虚拟磁盘实现镜像。raid01比raid10具有更好的容错能力。
RAID01 的数据将同时写入到两个磁盘阵列中，如果其中一个阵列损坏，仍可继续工作，保证数据安全性的同时又提高了性能。
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raid10：整体的磁盘利用率为50%
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RAID 0+1 和RAID 1+0的比较
RAID0+1是先做两个RAID0，然后再做RAID1，因此RAID0+1允许坏多个盘，但只能在坏在同一个RAID0中，不允许两个RAID0都有坏盘。
RAID1+0是先做RAID1，然后再做RAID0，因此RAID1+0允许坏多个盘，只要不是一对磁盘坏。
结论：RAID1+0比RAID0+1安全得多，因为在同一对磁盘中，两块磁盘都坏掉的概率很低。

6.LVM逻辑卷管理器

     LVM是以完全的软件方式实现的磁盘最高管理，屏蔽了底层磁盘布局，便于动态调整磁盘容量

注意：/boot分区用于存放引导文件，不能应用于LVM机制
优点：

• 1. 在多个磁盘上条带化存储数据，提供并行io能力
• 2. 可以建立磁盘镜像，提供容错功能保护数据
• 3. 扩展性好，根据需要灵活扩容存储空间

（1）线性卷
一个线性卷可以将多个物理卷（PV），集中到一个逻辑卷中。写数据时，数据在磁盘中是顺序写入，一个磁盘写满，再写入下一个。

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（2）条状卷
当向LVM逻辑卷读写数据时，文件系统在基本物理卷之间部署数据。同时从多个物理盘中读写，提高数据io的效率

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（3）镜像卷
镜像维护不同设备中的相同的副本，当向一个设备中写入数据时，也会向第二个设备中写，镜像保护数据；当一个镜像分支失败，会变成一个线性卷，仍可访问。
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7.LVM的管理命令

pvcreate 设备名
vgcreate 卷组名 物理卷名1 物理卷名2
lvcreate -L 大小 -n 逻辑卷名 卷组名
lvextend -L +大小 /dev/卷组名/逻辑卷名

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