Linux教學(xué)培訓(xùn)課件：第7章 使用RAID與LVM磁盤陣列技術(shù)

使用RAID與LVM磁盤陣列技術(shù)任課教師：XXX課程概述RAID（獨(dú)立冗余磁盤陣列）RAID(IndependentRedundantDiskArray)01LVM（邏輯卷管理器）LVM(LogicalVolumeManager)02前言0301各個(gè)常用RAID（RedundantArrayofIndependentDisks，獨(dú)立冗余磁盤陣列）技術(shù)方案的特性，通過(guò)實(shí)際部署RAID10、RAID5+備份盤等方案來(lái)更直觀地查看RAID的強(qiáng)大效果，以便進(jìn)一步滿足生產(chǎn)環(huán)境對(duì)硬盤設(shè)備的IO讀寫速度和數(shù)據(jù)冗余備份機(jī)制的需求。02同時(shí)，考慮到用戶可能會(huì)動(dòng)態(tài)調(diào)整存儲(chǔ)資源，介紹LVM（LogicalVolumeManager，邏輯卷管理器）的部署、擴(kuò)容、縮小、快照以及卸載刪除的相關(guān)知識(shí)。RAID（獨(dú)立冗余磁盤陣列）RAID(IndependentRedundantDiskArray)PARTONERAID0、1、5、10方案技術(shù)對(duì)比05RAID級(jí)別最少硬盤可用容量讀寫性能安全性特點(diǎn)02nn低追求最大容量和速度；但是任何一塊硬盤損壞，數(shù)據(jù)將全部異常12n/2n高追求最大安全性，只要陣列中有一塊硬盤可用，數(shù)據(jù)就不受影響53n-1n-1中在控制成本的前提下，追求硬盤的最大容量、速度及安全性，允許有一塊硬盤出現(xiàn)異常，且數(shù)據(jù)不受影響104n/2n/2高綜合RAID1和RAID0的優(yōu)點(diǎn)，追求硬盤的速度和安全性，允許有一半硬盤出現(xiàn)異常（不可發(fā)生在同一陣列中），且數(shù)據(jù)不受影響RAID（獨(dú)立冗余磁盤陣列）06把多塊物理硬盤設(shè)備（至少兩塊）通過(guò)硬件或軟件的方式串聯(lián)在一起，組成一個(gè)大的卷組，并將數(shù)據(jù)依次寫入各個(gè)物理硬盤中。RAID0技術(shù)如果生產(chǎn)環(huán)境對(duì)硬盤設(shè)備的讀寫速度沒(méi)有要求，而是希望增加數(shù)據(jù)的安全性時(shí)，就需要用到RAID1技術(shù)了。RAID1技術(shù)RAID0RAID0技術(shù)示意圖RAID1RAID1技術(shù)示意圖=RAID（獨(dú)立冗余磁盤陣列）07把硬盤設(shè)備的數(shù)據(jù)奇偶校驗(yàn)信息保存到其他硬盤設(shè)備中。RAID5磁盤陣列中數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)信息并不是單獨(dú)保存到某一塊硬盤設(shè)備中，而是存儲(chǔ)到除自身以外的其他每一塊硬盤設(shè)備上。RAID5技術(shù)RAID5技術(shù)示意圖RAID5RAID（獨(dú)立冗余磁盤陣列）08RAID10技術(shù)是RAID1+RAID0技術(shù)的一個(gè)“組合體”。需要至少4塊硬盤來(lái)組建，其中先分別兩兩制作成RAID1磁盤陣列，以保證數(shù)據(jù)的安全性；然后再對(duì)兩個(gè)RAID1磁盤陣列實(shí)施RAID0技術(shù)，進(jìn)一步提高硬盤設(shè)備的讀寫速度。RAID10技術(shù)RAID10技術(shù)示意圖RAID10RAID1RAID1RAID0部署磁盤陣列09用于創(chuàng)建、調(diào)整、監(jiān)控和管理RAID設(shè)備，英文全稱為“multipledevicesadmin”，語(yǔ)法格式為“mdadm參數(shù)硬盤名稱”。mdadm命令添加4塊硬盤設(shè)備mdadm命令中的常用參數(shù)及作用10參數(shù)作用-a檢測(cè)設(shè)備名稱-n指定設(shè)備數(shù)量-l指定RAID級(jí)別-C創(chuàng)建-v顯示過(guò)程-f模擬設(shè)備損壞-r移除設(shè)備-Q查看摘要信息-D查看詳細(xì)信息-S停止RAID磁盤陣列損壞磁盤陣列及修復(fù)1101在確認(rèn)有一塊物理硬盤設(shè)備出現(xiàn)損壞而不能再繼續(xù)正常使用后，應(yīng)該使用mdadm命令將其移除，然后查看RAID磁盤陣列的狀態(tài)。02在RAID10級(jí)別的磁盤陣列中，當(dāng)RAID1磁盤陣列中存在一個(gè)故障盤時(shí)并不影響RAID10磁盤陣列的使用。03當(dāng)購(gòu)買了新的硬盤設(shè)備后再使用mdadm命令予以替換即可，在此期間可以在/RAID目錄中正常地創(chuàng)建或刪除文件。04由于我們是在虛擬機(jī)中模擬硬盤，所以先重啟系統(tǒng)，然后再把新的硬盤添加到RAID磁盤陣列中。硬盤故障燈磁盤陣列+備份盤1201RAID10磁盤陣列中最多允許50%的硬盤設(shè)備發(fā)生故障，但是存在這樣一種極端情況，即同一RAID1磁盤陣列中的硬盤設(shè)備若全部損壞，也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。02可以使用RAID備份盤技術(shù)來(lái)預(yù)防這類事故。該技術(shù)的核心理念就是準(zhǔn)備一塊足夠大的硬盤，這塊硬盤平時(shí)處于閑置狀態(tài)，一旦RAID磁盤陣列中有硬盤出現(xiàn)故障后則會(huì)馬上自動(dòng)頂替上去。03為了避免多個(gè)實(shí)驗(yàn)之間相互發(fā)生沖突，我們需要保證每個(gè)實(shí)驗(yàn)的相對(duì)獨(dú)立性，為此需要大家自行將虛擬機(jī)還原到初始狀態(tài)。04另外，由于剛才已經(jīng)演示了RAID10磁盤陣列的部署方法，現(xiàn)在來(lái)看一下RAID5的部署效果。部署RAID5磁盤陣列時(shí)，至少需要用到3塊硬盤，還需要再加一塊備份硬盤（也叫熱備盤），所以總計(jì)需要在虛擬機(jī)中模擬4塊硬盤設(shè)備重置虛擬機(jī)后，再添加4塊硬盤設(shè)備刪除磁盤陣列13然后再逐一移除出去。需要將所有的磁盤都設(shè)置成停用狀態(tài)12刪除磁盤陣列將所有的硬盤都移除后，再來(lái)查看磁盤陣列組的狀態(tài)3繼續(xù)停用整個(gè)RAID磁盤陣列，工作就徹底完成了4在有一些老版本的服務(wù)器中，在使用--stop參數(shù)后依然會(huì)保留設(shè)備文件。這很明顯是沒(méi)有處理干凈，這時(shí)再執(zhí)行一下“mdadm--remove/dev/md0”命令即可。LVM（邏輯卷管理器）PARTTWOLVM(LogicalVolumeManager)LVM（邏輯卷管理器）1501LVM是Linux系統(tǒng)用于對(duì)硬盤分區(qū)進(jìn)行管理的一種機(jī)制，理論性較強(qiáng)，其創(chuàng)建初衷是為了解決硬盤設(shè)備在創(chuàng)建分區(qū)后不易修改分區(qū)大小的缺陷。02盡管對(duì)傳統(tǒng)的硬盤分區(qū)進(jìn)行強(qiáng)制擴(kuò)容或縮容從理論上來(lái)講是可行的，但是卻可能造成數(shù)據(jù)的丟失。03LVM技術(shù)是在硬盤分區(qū)和文件系統(tǒng)之間添加了一個(gè)邏輯層，它提供了一個(gè)抽象的卷組，可以把多塊硬盤進(jìn)行卷組合并。04這樣一來(lái)，用戶不必關(guān)心物理硬盤設(shè)備的底層架構(gòu)和布局，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)硬盤分區(qū)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。邏輯卷管理器的技術(shù)結(jié)構(gòu)

LVM（邏輯卷管理器）16在日常的使用中，如果卷組（VG）的剩余容量不足，可以隨時(shí)將新的物理卷（PV）加入到里面，進(jìn)行不斷地?cái)U(kuò)容。VGPVPVPVPVPVPV邏輯卷管理器使用流程圖LVM核心概念17物理卷處于LVM中的最底層，可以將其理解為物理硬盤、硬盤分區(qū)或者RAID磁盤陣列。物理卷卷組建立在物理卷之上，一個(gè)卷組能夠包含多個(gè)物理卷，而且在卷組創(chuàng)建之后也可以繼續(xù)向其中添加新的物理卷。卷組邏輯卷是用卷組中空閑的資源建立的，并且邏輯卷在建立后可以動(dòng)態(tài)地?cái)U(kuò)展或縮小空間。邏輯卷部署邏輯卷—常用的LVM部署命令18功能/命令物理卷管理卷組管理邏輯卷管理掃描pvscanvgscanlvscan建立pvcreatevgcreatelvcreate顯示pvdisplayvgdisplaylvdisplay刪除pvremovevgremovelvremove擴(kuò)展

vgextendlvextend縮小

vgreducelvreduceLVM（邏輯卷管理器）19在虛擬機(jī)中添加兩塊新的硬盤設(shè)備讓新添加的兩塊硬盤設(shè)備支持LVM技術(shù)。1把兩塊硬盤設(shè)備加入到storage卷組中，然后查看卷組的狀態(tài)。2切割出一個(gè)約為150MB的邏輯卷設(shè)備。需要注意切割單位的問(wèn)題。3把生成好的邏輯卷進(jìn)行格式化，然后掛載使用。4步驟：擴(kuò)容邏輯卷20把上一個(gè)實(shí)驗(yàn)中的邏輯卷vo擴(kuò)展至290MB。第1步檢查硬盤的完整性，確認(rèn)目錄結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和文件內(nèi)容沒(méi)有丟失。一般情況下沒(méi)有報(bào)錯(cuò)，均為正常情況。第2步重置設(shè)備在系統(tǒng)中的容量。剛剛是對(duì)LV（邏輯卷）設(shè)備進(jìn)行了擴(kuò)容操作，但系統(tǒng)內(nèi)核還沒(méi)有同步到這部分新修改的信息，需要手動(dòng)進(jìn)行同步。第3步重新掛載硬盤設(shè)備并查看掛載狀態(tài)。第4步縮小邏輯卷21第1步檢查文件系統(tǒng)的完整性。第2步通知系統(tǒng)內(nèi)核將邏輯卷vo的容量減小到120MB。第3步將LV（邏輯卷）的容量修改為120MB。第4步重新掛載文件系統(tǒng)并查看系統(tǒng)狀態(tài)?？s小邏輯卷邏輯卷快照22使用-s參數(shù)生成一個(gè)快照卷，使用-L參數(shù)指定切割的大小，需要與要做快照的設(shè)備容量保持一致。另外，還需要在命令后面寫上是針對(duì)哪個(gè)邏輯卷執(zhí)行的快照操作，稍后數(shù)據(jù)也會(huì)還原到這個(gè)相應(yīng)的設(shè)備上。第1步在邏輯卷所掛載的目錄中創(chuàng)建一個(gè)100MB的垃圾文件，然后再查看快照卷的狀態(tài)?？梢园l(fā)現(xiàn)存儲(chǔ)空間的占用量上升了。第2步為了校驗(yàn)快照卷的效果，需要對(duì)邏輯卷進(jìn)行快照還原操作。在此之前記得先卸載掉邏輯卷設(shè)備與目錄的掛載。第3步快照卷會(huì)被自動(dòng)刪除掉，并且剛剛在邏輯卷設(shè)備被執(zhí)行快照操作后再創(chuàng)建出來(lái)的100MB的垃圾文件也被清除了。第4步LVM的快照卷功能有兩個(gè)特點(diǎn)：1、快照卷的容量必須等同于邏輯卷的容量；2、快照卷僅一次有效，一旦執(zhí)行還原操作后則會(huì)被立即自動(dòng)刪除。刪除邏輯卷23第1步取消邏輯卷與目錄的掛載關(guān)聯(lián)，刪除配置文件中永久生效的設(shè)備參數(shù)。第2步刪除邏輯卷設(shè)備，需要輸入y來(lái)確認(rèn)操作。第3步刪除卷組，此處只寫卷組名稱即可，不需要設(shè)備的絕對(duì)路徑。第4步刪除物理卷設(shè)備。刪除邏輯卷復(fù)習(xí)題241．RAID技術(shù)主要是為了解決什么問(wèn)題？答：RAID技術(shù)可以解決存儲(chǔ)設(shè)備的讀寫速度問(wèn)題及數(shù)據(jù)的冗余備份問(wèn)題。2．RAID0和RAID5哪個(gè)更安全？答：RAID0沒(méi)有數(shù)據(jù)冗余功能，因此RAID5更安全。3．假設(shè)使用4塊硬盤來(lái)部署RAID10方案，外加一塊備份盤，最多可以允許幾塊硬盤同時(shí)損壞呢？答：最多允許5塊硬盤設(shè)備中的3塊設(shè)備同時(shí)損壞。4．位于LVM最底層的是物理卷還是卷組？答：最底層的