應(yīng)用基礎(chǔ)教程CH磁盤分區(qū)和LVM

1、第5章磁盤分區(qū)和 LVM本章內(nèi)容要點磁盤相關(guān)概念磁盤分區(qū)工具創(chuàng)建 LVM 系統(tǒng)維護 LVM 系統(tǒng)2022年8月2日2本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 熟悉硬盤的技術(shù)指標(biāo)以及如何挑選服務(wù)器硬盤學(xué)會使用磁盤分區(qū)工具fdisk理解LVM的相關(guān)概念理解靜態(tài)分區(qū)的缺點以及LVM的優(yōu)勢學(xué)會擴展和縮減邏輯卷2022年8月2日3硬盤及其相關(guān)概念2022年8月2日4硬盤的技術(shù)指標(biāo)主軸轉(zhuǎn)速：指硬盤盤片在一分鐘內(nèi)所能完成的最大轉(zhuǎn)數(shù)。平均尋道時間：指磁頭從得到指令到尋找到數(shù)據(jù)所在磁道的時間，它描述硬盤讀取數(shù)據(jù)的能力。數(shù)據(jù)傳輸率：指的是從硬盤緩存向外輸出數(shù)據(jù)的速度，單位為MB/s。高速緩存：緩存是數(shù)據(jù)的臨時寄存器，主要用來緩解速度差和實現(xiàn)

2、數(shù)據(jù)預(yù)存取等。單碟容量：指每張碟片的最大容量。這是反映硬盤綜合性能指標(biāo)的一個重要的因素。2022年8月2日5硬盤接口方式FC-AL接口主要應(yīng)用于任務(wù)級的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的大容量實時存儲。可以滿足高性能、高可靠和高擴展性的存儲需要。SCSI接口主要應(yīng)用于商業(yè)級的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的大容量存儲。SAS接口是個全才，可以支持SAS和SATA磁盤，很方便地滿足不同性價比的存儲需求，是具有高性能、高可靠和高擴展性的解決方案，因而被業(yè)界公認(rèn)為取代并行SCSI的不二之選。SATA接口主要應(yīng)用于非關(guān)鍵數(shù)據(jù)的大容量存儲，近線存儲和非關(guān)鍵性應(yīng)用（如替代以前使用磁帶的數(shù)據(jù)備份）。PATA（俗稱IDE）接口已基本淘汰。2022年8月2

3、日6主引導(dǎo)記錄（ Main Boot Record， MBR）MBR位于硬盤的0磁道0柱面1扇區(qū)【512字節(jié)】裝載操作系統(tǒng)的硬盤引導(dǎo)程序【446字節(jié)】硬盤分區(qū)表 (Disk Partition Table, DPT) 【64字節(jié)】分區(qū)ID或者類型 分區(qū)起始磁道 分區(qū)磁道數(shù)最后兩個字節(jié)“55，AA”是分區(qū)的結(jié)束標(biāo)志MBR是由分區(qū)程序（如fdisk）所產(chǎn)生的不依賴任何操作系統(tǒng)硬盤引導(dǎo)程序是可以改變的，從而實現(xiàn)多系統(tǒng)共存。2022年8月2日7磁盤分區(qū)指向附加分區(qū)描述符的擴展分區(qū) 內(nèi)核最多支持分區(qū)數(shù)： IDE驅(qū)動器為63 SCSI驅(qū)動器為15 為什么是分區(qū)驅(qū)動？ 容量、性能、配額和修復(fù)2022年8月2

4、日8兩種硬盤存儲方式基本硬盤存儲在基本磁盤上存儲數(shù)據(jù)需要在磁盤上創(chuàng)建主分區(qū)、擴展分區(qū)和邏輯分區(qū)，然后對這些分區(qū)進行管理。動態(tài)硬盤存儲在動態(tài)磁盤上存儲數(shù)據(jù)需要在磁盤上創(chuàng)建動態(tài)卷，然后對這些卷進行管理。2022年8月2日9磁盤分區(qū)工具2022年8月2日10分區(qū)管理工具常用的分區(qū)工具 fdisk sfdisk GNU parted高級分區(qū)操作（創(chuàng)建、復(fù)制、調(diào)整大小等等） partprobe重新設(shè)置內(nèi)存中的內(nèi)核分區(qū)表版本2022年8月2日12磁盤分區(qū)工具fdisk進入fdisk的交互操作方式# fdisk 在命令行方式下顯示指定硬盤的分區(qū)表信息# fdisk -l 2022年8月2日13子命令說明子命

5、令說明a調(diào)整硬盤的啟動分區(qū)p列出硬盤分區(qū)表d刪除一個硬盤分區(qū)q退出fdisk，不保存更改l列出所有支持的分區(qū)類型t更改分區(qū)類型m列出所有命令u切換所顯示的分區(qū)大小的單位n創(chuàng)建一個新的分區(qū)w把設(shè)置寫入硬盤分區(qū)表之后退出磁盤分區(qū)工具parted交互模式# parted 選項 命令行模式# parted 選項 子命令打印幫助信息：help COMMAND 顯示分區(qū)表： print free|NUMBER|all創(chuàng)建新分區(qū)：mkpart PART-TYPE FS-TYPE START END 刪除指定分區(qū)：rm NUMBER設(shè)置分區(qū)標(biāo)記：set NUMBER FLAG STATE 2022年8月2日1

6、4靜態(tài)分區(qū)的缺點在安裝 Linux 的過程中如何正確地評估各分區(qū)大小是一個難題，因為系統(tǒng)管理員不但要考慮到當(dāng)前某個分區(qū)需要的容量，還要預(yù)見該分區(qū)以后可能需要的容量的最大值。 某個分區(qū)空間耗盡時，通常的解決方法是：使用符號鏈接 破壞了 Linux 文件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)使用調(diào)整分區(qū)大小的工具 (如：Patition Magic 等) 必須停機一段時間進行調(diào)整備份整個系統(tǒng)、清除硬盤、重新對硬盤分區(qū)，然后恢復(fù)數(shù)據(jù)到新分區(qū) 必須停機一段時間進行恢復(fù)操作2022年8月2日15LVM的相關(guān)概念2022年8月2日16什么是邏輯卷管理器LVM 是邏輯盤卷管理（Logical Volume Manager）的簡稱，

7、它是 Linux 環(huán)境下對卷進行方便操作的抽象層。LVM 是建立在硬盤和分區(qū)之上的一個邏輯層，來為文件系統(tǒng)屏蔽下層磁盤分區(qū)布局，從而提高磁盤分區(qū)管理的靈活性。LVM允許在多個物理設(shè)備間重新組織文件系統(tǒng)，包括重新設(shè)定文件系統(tǒng)的大小。2022年8月2日17使用LVM通過 LVM 系統(tǒng)管理員可以輕松管理磁盤分區(qū)，如：將若干個磁盤分區(qū)連接為一個整塊的卷組（volume group），形成一個存儲池。管理員可以在卷組上隨意創(chuàng)建邏輯卷組（logical volumes），并進一步在邏輯卷上創(chuàng)建文件系統(tǒng)。管理員通過 LVM 可以方便的調(diào)整存儲卷組的大小，并且可以對磁盤存儲按照組的方式進行命名、管理和分配。2

8、022年8月2日18LVM術(shù)語物理卷物理卷(physical volume, PV)在 LVM 系統(tǒng)中處于最底層物理卷可以是整個硬盤、硬盤上的分區(qū)或從邏輯上與磁盤分區(qū)具有同樣功能的設(shè)備（如：RAID）物理卷是 LVM 的基本存儲邏輯塊，但和基本的物理存儲介質(zhì)（如分區(qū)、磁盤等）比較，卻包含有與 LVM 相關(guān)的管理參數(shù)2022年8月2日19LVM術(shù)語物理區(qū)域每一個物理卷被劃分為基本單元（稱為 Physical Extent, PE），具有唯一編號的 PE 是可以被 LVM 尋址的最小存儲單元PE 的大小可根據(jù)實際情況在創(chuàng)建物理卷時指定，默認(rèn)為 4MBPE 的大小一旦確定將不能改變，同一個卷組中的所

9、有物理卷的 PE 的大小需要一致2022年8月2日20LVM術(shù)語卷組卷組(Volume Group, VG)建立在物理卷之上，它由一個或多個物理卷組成卷組創(chuàng)建之后，可以動態(tài)添加物理卷到卷組中，在卷組上可以創(chuàng)建一個或多個“LVM 分區(qū)”（邏輯卷）一個 LVM 系統(tǒng)中可以只有一個卷組，也可以包含多個卷組LVM 的卷組類似于非LVM系統(tǒng)中的物理硬盤2022年8月2日21LVM術(shù)語邏輯卷邏輯卷(Logical Volume, LV)建立在卷組之上，它是從卷組中“切出”的一塊空間邏輯卷創(chuàng)建之后，其大小可以伸縮LVM 的邏輯卷類似于非 LVM 系統(tǒng)中的硬盤分區(qū)，在邏輯卷之上可以建立文件系統(tǒng) （比如 /ho

10、me 或者 /usr 等）2022年8月2日22LVM術(shù)語邏輯區(qū)域邏輯卷也被劃分為可被尋址的基本單位（稱為 Logical Extent, LE）在同一個卷組中，LE 的大小和 PE 是相同的，并且一一對應(yīng)2022年8月2日23LVM術(shù)語 VGDA和非 LVM 系統(tǒng)將包含分區(qū)信息的元數(shù)據(jù)保存在位于分區(qū)的起始位置的分區(qū)表中一樣，邏輯卷以及卷組相關(guān)的元數(shù)據(jù)也是保存在位于物理卷起始處的卷組描述符區(qū)域 (Volume Group Descriptor Area, VGDA)中。VGDA 包括以下內(nèi)容： PV描述符、VG描述符、LV描述符、和一些PE描述符。2022年8月2日24PV-VG-LV-PE

11、關(guān)系圖2022年8月2日25LVM 與文件系統(tǒng)之間的關(guān)系/boot 分區(qū)不能位于卷組中，因為引導(dǎo)裝載程序無法從邏輯卷中讀取。如果你想把 / 分區(qū)放在邏輯卷上，必須創(chuàng)建一個與卷組分離的 /boot 分區(qū)。2022年8月2日26PV-VG-LV 的設(shè)備名2022年8月2日27使用 LVM 系統(tǒng)的步驟創(chuàng)建 LVM 類型的分區(qū)在新硬盤上創(chuàng)建物理卷將新創(chuàng)建的物理卷添加到卷組在卷組中創(chuàng)建邏輯卷在邏輯卷中創(chuàng)建文件系統(tǒng)掛裝創(chuàng)建的文件系統(tǒng)2022年8月2日28LVM管理工具的使用2022年8月2日29創(chuàng)建 LVM 的相關(guān)命令創(chuàng)建物理卷# pvcreate 創(chuàng)建卷組# vgcreate .創(chuàng)建邏輯卷# lvcre

12、ate # lvcreate 2022年8月2日30PE值可以通過使用命令 vgdisplay|grep Free PE 獲得。創(chuàng)建 LVM 的命令舉例創(chuàng)建兩個物理卷# pvcreate /dev/sdb1,5用已創(chuàng)建的2個物理卷創(chuàng)建名為wwwVG的卷組 # vgcreate wwwVG /dev/sdb1 /dev/sdb5在wwwVG卷組中創(chuàng)建大小為2GB，名字為www的邏輯卷# lvcreate -L 2G -n 2022年8月2日31查看卷信息查看物理卷# pvdisplay 查看卷組# vgdisplay 查看邏輯卷# lvdisplay 2022年8月2日32擴展邏輯卷若卷組中無剩

13、余空間，首先擴展卷組添加硬盤，在磁盤上創(chuàng)建 8e 類型的分區(qū)在分區(qū)上創(chuàng)建物理卷將物理卷添加到卷組中# vgextend . 若卷組中有剩余空間，擴展卷組中的邏輯卷# lvextend # lvextend 對已擴展的邏輯卷中的文件系統(tǒng)進行容量擴展# resize2fs 2022年8月2日33擴展邏輯卷舉例將兩個物理卷擴展到已存在的VolGroup00卷組中 # vgextend VolGroup00 /dev/sdb1 /dev/sdb2在VolGroup00卷組中擴展LogVolHome邏輯卷，擴展大小為6GB # lvextend -L +6G /dev/VolGroup00/LogVol

14、Home為home文件系統(tǒng)（ext3）擴充容量# resize2fs -f /dev/VolGroup00/LogVolHome2022年8月2日34縮減邏輯卷使用umount命令卸載文件系統(tǒng) 使用e2fsck命令檢查文件系統(tǒng) 使用resize2fs命令縮減文件系統(tǒng)容量 縮減邏輯卷# lvreduce # lvreduce 2022年8月2日35LVM 常用命令集任務(wù)PVVGLV創(chuàng)建pvcreatevgcreatelvcreate刪除pvremovevgremovelvremove掃描列表pvscanvgscanlvscan顯示屬性pvdisplayvgdisplaylvdisplay擴展vg

15、extendlvextend縮減vgreducelvreduce2022年8月2日36 可以使用 lvm help 命令顯示上述命令的功能。 可以使用命令參數(shù)-h查看每個命令的使用方法，如： # lvreduce -h本章思考題簡述硬盤的技術(shù)指標(biāo)？如何挑選服務(wù)器硬盤？fdisk命令有哪些常用的子命令？含義是什么？什么是MBR，它存放了什么信息？使用LVM比使用固定分區(qū)有哪些優(yōu)點？簡述PV-VG-LV-PE的邏輯關(guān)系。2022年8月2日37本章實驗學(xué)會使用fdisk命令進行硬盤分區(qū)。熟悉LVM的命令工具。學(xué)會擴展和縮減邏輯卷的大小。2022年8月2日38進一步學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)RAID的相關(guān)概念。學(xué)習(xí)在L

16、inux下使用mdadm工具配置和管理軟RAID。2022年8月2日39RAID2022年8月2日40磁盤陣列（RAID）的功能整合現(xiàn)有的磁盤空間 提高磁盤讀取效率 提供容錯性2022年8月2日41磁盤陣列的種類硬件磁盤陣列 使用磁盤陣列控制卡 使用 dmraid 工具管理 軟件磁盤陣列 由 Linux 的內(nèi)核仿真磁盤陣列的功能 使用 mdadm 工具管理2022年8月2日42磁盤陣列的級別RAID0RAID1RAID5模式StripeMirrorStripe set with Parity 磁盤數(shù)量2個或以上2個3個或以上磁盤容量可不同必須相同必須相同可用空間多個磁盤容量之和單個磁盤容量(磁

17、盤數(shù)-1)*單盤容量優(yōu)點讀快，寫快 容錯，讀快讀快，容錯缺點無容錯寫速普通，浪費空間寫入慢，需更多的計算能力2022年8月2日43Linux的軟 RAID由 Linux 的內(nèi)核仿真磁盤陣列的功能多個磁盤合成一個“陣列”來提供更好的性能、冗余，或者兩者兼具軟RAID的組成單元是分區(qū)分區(qū)類型為fd - Linux raid autodetect。支持多種“RAID級別”包括RAID0、RAID1和RAID5 使用多重磁盤設(shè)備（Multiple Disk Device ，MD） 設(shè)備名稱為 /dev/mdX（X范圍為031）mdadm：為軟 RAID 提供管理界面2022年8月2日44RHEL/Ce

18、ntOS允許使用同一個磁盤的不同分區(qū)產(chǎn)生磁盤陣列，也可以由多個磁盤的分區(qū)產(chǎn)生磁盤陣列；但前者無法提供容錯性，也無法提升讀取的效率，僅用于實驗環(huán)境。創(chuàng)建軟 RAID首先準(zhǔn)備若干類型為“fd”的分區(qū)創(chuàng)建并啟用軟RAID設(shè)備# mdadm -create|-C # 創(chuàng)建MD設(shè)備-l LEVEL|-level=LEVEL # 指定RAID級別，如：0|1|5 -n N|-raid-devices=N # 指定組成RAID的設(shè)備數(shù)量-x M|-spare-devices=M # 指定備用的附加設(shè)備數(shù)量-a yes|-auto=yes # 自動重建MD設(shè)備文件-v|-verbose # 顯示詳細地創(chuàng)建過程

19、. # 指定組成RAID的分區(qū)設(shè)備為軟RAID設(shè)備創(chuàng)建文件系統(tǒng)2022年8月2日45創(chuàng)建軟 RAID舉例創(chuàng)建并啟用RAID1設(shè)備# mdadm -verbose -create /dev/md0 -level raid1 -raid-devices 2 /dev/sda10 /dev/sdb2創(chuàng)建并啟用RAID5設(shè)備# mdadm -v -C /dev/md1 -a yes -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sda6 /dev/sdb,c,d12022年8月2日46檢查 RAID 設(shè)備的狀況命令行方式格式：mdadm -detail|-D 例如：# mdadm -detail /dev/md0# mdadm -D /dev/md1服務(wù)方式RHEL/CentOS 提供了mdmonitor服務(wù)啟動 mdmonitor 服務(wù)會幫你監(jiān)控每一個MD設(shè)備一旦發(fā)現(xiàn)某個MD磁