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(diǎn)磁盤相關(guān)概念磁盤分區(qū)工具創(chuàng)建 LVM 系統(tǒng)維護(hù) 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(huì)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(diǎn)以及LVM的優(yōu)勢(shì)學(xué)會(huì)擴(kuò)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(shí)間：指磁頭從得到指令到尋找到數(shù)據(jù)所在磁道的時(shí)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(shí)寄存器，主要用來(lái)緩解速度差和實(shí)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(gè)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(jí)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的大容量實(shí)時(shí)存儲(chǔ)?？梢詽M足高性能、高可靠和高擴(kuò)展性的存儲(chǔ)需要。SCSI接口主要應(yīng)用于商業(yè)級(jí)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的大容量存儲(chǔ)。SAS接口是個(gè)全才，可以支持SAS和SATA磁盤，很方便地滿足不同性價(jià)比的存儲(chǔ)需求，是具有高性能、高可靠和高擴(kuò)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(chǔ)，近線存儲(chǔ)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(gè)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(shí)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(kuò)展分區(qū) 內(nèi)核最多支持分區(qū)數(shù)： IDE驅(qū)動(dòng)器為63 SCSI驅(qū)動(dòng)器為15 為什么是分區(qū)驅(qū)動(dòng)？ 容量、性能、配額和修復(fù)2022年8月2

4、日8兩種硬盤存儲(chǔ)方式基本硬盤存儲(chǔ)在基本磁盤上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)需要在磁盤上創(chuàng)建主分區(qū)、擴(kuò)展分區(qū)和邏輯分區(qū)，然后對(duì)這些分區(qū)進(jìn)行管理。動(dòng)態(tài)硬盤存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)磁盤上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)需要在磁盤上創(chuàng)建動(dòng)態(tài)卷，然后對(duì)這些卷進(jìn)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(jí)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(jìn)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(shuō)明子命

5、令說(shuō)明a調(diào)整硬盤的啟動(dòng)分區(qū)p列出硬盤分區(qū)表d刪除一個(gè)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(gè)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(xiàng) 命令行模式# parted 選項(xiàng) 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(diǎn)在安裝 Linux 的過(guò)程中如何正確地評(píng)估各分區(qū)大小是一個(gè)難題，因?yàn)橄到y(tǒng)管理員不但要考慮到當(dāng)前某個(gè)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(gè)分區(qū)空間耗盡時(shí)，通常的解決方法是：使用符號(hào)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(jī)一段時(shí)間進(jìn)行調(diào)整備份整個(gè)系統(tǒng)、清除硬盤、重新對(duì)硬盤分區(qū)，然后恢復(fù)數(shù)據(jù)到新分區(qū) 必須停機(jī)一段時(shí)間進(jìn)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(jiǎn)稱，

7、它是 Linux 環(huán)境下對(duì)卷進(jìn)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(gè)邏輯層，來(lái)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(gè)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(guò) LVM 系統(tǒng)管理員可以輕松管理磁盤分區(qū)，如：將若干個(gè)磁盤分區(qū)連接為一個(gè)整塊的卷組（volume group），形成一個(gè)存儲(chǔ)池。管理員可以在卷組上隨意創(chuàng)建邏輯卷組（logical volumes），并進(jìn)一步在邏輯卷上創(chuàng)建文件系統(tǒng)。管理員通過(guò) LVM 可以方便的調(diào)整存儲(chǔ)卷組的大小，并且可以對(duì)磁盤存儲(chǔ)按照組的方式進(jìn)行命名、管理和分配。2

8、022年8月2日18LVM術(shù)語(yǔ)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(gè)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(chǔ)邏輯塊，但和基本的物理存儲(chǔ)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(yǔ)物理區(qū)域每一個(gè)物理卷被劃分為基本單元（稱為 Physical Extent, PE），具有唯一編號(hào)的 PE 是可以被 LVM 尋址的最小存儲(chǔ)單元PE 的大小可根據(jù)實(shí)際情況在創(chuàng)建物理卷時(shí)指定，默認(rèn)為 4MBPE 的大小一旦確定將不能改變，同一個(gè)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(yǔ)卷組卷組(Volume Group, VG)建立在物理卷之上，它由一個(gè)或多個(gè)物理卷組成卷組創(chuàng)建之后，可以動(dòng)態(tài)添加物理卷到卷組中，在卷組上可以創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)“LVM 分區(qū)”（邏輯卷）一個(gè) LVM 系統(tǒng)中可以只有一個(gè)卷組，也可以包含多個(gè)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(yǔ)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(yǔ)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(gè)卷組中，LE 的大小和 PE 是相同的，并且一一對(duì)應(yīng)2022年8月2日23LVM術(shù)語(yǔ) 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?yàn)橐龑?dǎo)裝載程序無(wú)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(gè)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(guò)使用命令 vgdisplay|grep Free PE 獲得。創(chuàng)建 LVM 的命令舉例創(chuàng)建兩個(gè)物理卷# pvcreate /dev/sdb1,5用已創(chuàng)建的2個(gè)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(kuò)展邏輯卷若卷組中無(wú)剩

13、余空間，首先擴(kuò)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(kuò)展卷組中的邏輯卷# lvextend # lvextend 對(duì)已擴(kuò)展的邏輯卷中的文件系統(tǒng)進(jìn)行容量擴(kuò)展# resize2fs 2022年8月2日33擴(kuò)展邏輯卷舉例將兩個(gè)物理卷擴(kuò)展到已存在的VolGroup00卷組中 # vgextend VolGroup00 /dev/sdb1 /dev/sdb2在VolGroup00卷組中擴(kuò)展LogVolHome邏輯卷，擴(kuò)展大小為6GB # lvextend -L +6G /dev/VolGroup00/LogVol

14、Home為home文件系統(tǒng)（ext3）擴(kuò)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(kuò)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(gè)命令的使用方法，如： # lvreduce -h本章思考題簡(jiǎn)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(diǎn)？簡(jiǎn)述PV-VG-LV-PE的邏輯關(guān)系。2022年8月2日37本章實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)使用fdisk命令進(jìn)行硬盤分區(qū)。熟悉LVM的命令工具。學(xué)會(huì)擴(kuò)展和縮減邏輯卷的大小。2022年8月2日38進(jìn)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(cuò)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(jí)別RAID0RAID1RAID5模式StripeMirrorStripe set with Parity 磁盤數(shù)量2個(gè)或以上2個(gè)3個(gè)或以上磁盤容量可不同必須相同必須相同可用空間多個(gè)磁盤容量之和單個(gè)磁盤容量(磁

17、盤數(shù)-1)*單盤容量?jī)?yōu)點(diǎn)讀快，寫快 容錯(cuò)，讀快讀快，容錯(cuò)缺點(diǎn)無(wú)容錯(cuò)寫速普通，浪費(fèi)空間寫入慢，需更多的計(jì)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(gè)磁盤合成一個(gè)“陣列”來(lái)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(jí)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(gè)磁盤的不同分區(qū)產(chǎn)生磁盤陣列，也可以由多個(gè)磁盤的分區(qū)產(chǎn)生磁盤陣列；但前者無(wú)法提供容錯(cuò)性，也無(wú)法提升讀取的效率，僅用于實(shí)驗(yàn)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(jí)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(dòng)重建MD設(shè)備文件-v|-verbose # 顯示詳細(xì)地創(chuàng)建過(guò)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(dòng) mdmonitor 服務(wù)會(huì)幫你監(jiān)控每一個(gè)MD設(shè)備一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)MD磁