Linux系統下RAID和LVM的實現
一、本為中主要介紹RAID常用的RAID0、RAID1、RAID01、RAID10、RAID5格式的RAID卷和LVM卷的建立和測試
二、磁盤陣列是一種把若干硬磁盤驅動器按照一定的要求組成一個整體，整體磁盤陣列由陣列控制器管理的系統。冗余磁盤陣列RAID技術1987年由加州大學伯克利分銷提出的。
三、RAID基本結束
RAID：Redundant Array of Inexpensive Disks，全稱為廉價磁盤冗余陣列。
RAID的基本特性就是組合，捆綁2個或多個物理磁盤成組，形成一個單一的邏輯盤。在RAID內數據以塊（chunks）的形式寫入組合套中。另一個特性是具備數據校驗功能，該校驗可以用於RAID級別2、3、4、5、的額外信息，當磁盤失敗的情況發生時，校驗功能結合完好的磁盤中的數據，可以重建失效的磁盤上的數據。
RAID的優點：提高磁盤的存儲容量，多磁盤並行工作，提高了數據的傳輸率，由於數據的校驗功能，提高了數據的可靠性！
四、RAID各個級別的介紹
1、RAID0：條帶技術，亦稱為帶區集。
所需硬盤：至少2塊
處理數據：把數據分塊寫入組成RAID的磁盤內，從而提升了I/O速率。
容錯功能：不提供冗余功能，如果有一個磁盤損壞，則所有數據無法使用
磁盤利用率：nS
磁盤容量：n
2、RAID1：鏡像技術，亦稱為磁盤鏡像。
所需硬盤：至少2塊
處理數據：把數據寫入一個磁盤上後再復制到此磁盤的鏡像盤上進行備份，從而造成寫入能力減慢，但是讀出的時候速度快。
容錯功能：提供冗余功能，只有保證兩個磁盤中的有一個為好的，系統就可以使用此卷內的數據。
磁盤利用率：1/2
磁盤容量: n/2
3、RAID10：鏡像和條帶技術
所需硬盤：至少4塊
處理數據：先把數據按照RAID1的方式進行鏡像存儲組合，然後把組合後的RAID1卷當成物理卷進行RAID0組合。從而讀、寫功能都得到了提高。
容錯功能：利用RAID1技術對數據提供容錯功能。
磁盤利用率：1/2
磁盤容量: n/2
4、RAID01：條帶和鏡像技術
所需硬盤：至少4塊
處理數據：先把數據按照RAID0的方式進行存儲組合，然後把組合後的RAID0卷當成物理卷進行RAID1組合。從而讀、寫功能都得到了提高。
容錯功能：利用RAID1技術對數據提供容錯功能。
磁盤利用率：1/2
磁盤容量: n/2
5、RAID5：校驗碼技術
所需硬盤：至少3塊
處理數據：把數據分別寫入其中的n-1塊磁盤上，然後在另外一塊磁盤上存儲數據的校驗碼，提高了數據的讀寫能力。
容錯功能：根據效驗碼提供冗余功能，
磁盤利用率：（n-1）/n
磁盤容量: n-1
6、RAID50：校驗碼和條帶存儲技術
所需硬盤：至少6塊
處理數據：先把磁盤安裝RAID5進行數據存儲，然後再把RAID5安裝RAID0的方式組合起來，這樣既提供了讀寫能力，也提供了數據冗余功能。
容錯功能：提供冗余功能
磁盤利用率：（n-2）/n
磁盤容量: n-2
五、RAID在linux系統上的實現：
1、RAID的實現有兩種方式：硬RAID和軟RAID，
硬RAID是在硬件上進行RAID陣列的假設，要求主機上面具有RAID卡和RAID控制器。然後在計算機BIOS裡進行設置，此處先不做詳細介紹。
軟RAID：linux系統內核內提供了md模塊，來提供在linux系統內進行RAID磁盤陣列架設所需要的服務和支持。
2、mdadm命令;linux系統上建立RAID卷的命令，這是個模式化的命令
創建模式：
-C:新建RAID卷
專用選項：
-l：選擇RAID級別
-n：硬盤設備個數
-a：自動為其創建設備文件，後跟yes、no
-c：指定chunk（數據庫）大小，為2的整數次方默認為64K
-x：指定空閒盤個數--提供冗余，磁盤損壞後直接加載上去
Fg：創建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 ：模擬磁盤為損壞盤
Fg： mdadm /dev/md0 --fail /dev/sda7
-a | --add :新增硬盤
Fg：mdadm /dev/md0 -a /dev/sda8
-r | --remove ：移除損壞的硬盤
監控模式：
-F
增長模式：
-G
裝配模式：
-A
Fg:mdadm -A /dev/md0 /dev/sda8 /dev/sda9
3、查看當前系統的RAID信息：
-D：顯示RAID的相關信息
--detail：顯示信息
4、停止RAID陣列
-S | --stop
5、將當前RAID信息保存至配置文件，一便以後進行裝配
Mdadm -D --scan > /dev/mdadm.conf
裝配：mdadm -A /dev/md#
六、RAID小練習：
創建一個空間大小為10G的RAID5設備；其chuck大小為32k；要求此設備開機時可以自動掛載至/backup目錄；
1、先建立3個大小為5G的磁盤分別為sda{5,6,7}，文件格式為fd.
fdisk /dev/sda
n
+5G
t
fd
w
Partprobe
創建完成以後查看磁盤效果如下圖
2、創建RAID5，並制定chunk為32K，結果如下圖
3、建立完成，同步結束後效果如下圖：
4、格式化md0並掛載至/backup目錄,並設置為開機啟動
mke2fs -j /dev/md0
monut /dev/md0 /backup
設置為開機啟動:
Vim /etc/fstab
七、LVM：由linux內核模塊DM：Device Mapper提供，簡稱為邏輯設備。
1、LVM設備能提供RAID和LVM2、塊照、多路徑等功能，在linux系統內通常利用MD來進行RAID，利用DM來設置LVM2。
2、邏輯卷分為三層：
第一層：邏輯卷LV（Logical Volume）
第二層：卷組VG（Volume Group）
第三層：物理卷PV（Physiacl Volum）
在創建LVM的時候是從第三層向第一層進行一層一層的創建的，第三層的物理卷在linux系統內文件系統為8e。
3、物理層PV的創建：
pvcreate ：創建PV 、pvmore：挪動數據、pvremove：擦除PV卷、pvdisplay：顯示物理卷的信息、pvscan：掃描並顯示系統上的pv卷、pvs：查看pv信息
Fg：創建物理卷
pvcreate /dev/sda{10,11}
4、卷組的創建：
vgcreate ：創建Vg 、vgmore：移除、vgremove：刪除vg、vgdisplay：顯示vg的信息、vgs：查看vg信息
Vgcreate -s #：指定pe大小，默認為4Mb，默認單位為mb
Fg：創建vg
Vgcreate myvg /dev/sda{10,11}
5、邏輯卷的創建：
lvcreate、lvreduce、、lvremove（移除lv，後加路徑）、lvextend、lvdisplay（查看lv相關信息）、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：創建個50M的lv卷
Lvcreate -L 50M -n mylv myvg
mke2fs -j /dev/myvg/mylv
6、擴展邏輯卷
LVM的擴展：先擴展物理卷，再擴展邏輯卷
lvextend：擴展物理邊界
Lvextend -L [+]# /PATH/TO/PV：+是至增加多大，不接+號時，則為擴展到多大
resize2fs：擴展邏輯邊界
resize2fs /PATH/TO/LV 5G：擴展邏輯邊界到5G
resize2fs -p /PATH/TO/LV ：有多大擴展到多大
7、縮減邏輯卷
LVM縮減：先縮減邏輯邊界，再縮減物理卷邊界、
1、不能在線縮減，得先卸載
2、確保縮減後的空間大小能儲存原來所有文件
3、在縮減之前應該強行檢查文件，以確保文件系統處於一致性狀態。
e2fsck -f：強行檢查文件
df -lh：檢查利用率
umount：縮減之前必須先卸載
e2fsck -f：強行檢查文件
resize2fs /PATH/TO/LV 5G:縮減邏輯卷到5G
lvreduce -L [-]# /PATH/TO/PV: 縮減物理卷
重新掛載。
8、快照卷：
1、生命周期為整個數據時長：在這段時長內，數據的增長量不能超出塊照卷大小：
2、快照卷應該是只讀的
3、跟原卷在同一卷組內
創建快照命令：
lvcreate
-s ：指定類型為塊照
-p r|w：表示指定權限
Fg：創建、還原過程
lvcreate -s -L # SLV_NAME -p -r /PATH/TO/LV
tar jcf /tmp/usrs.tar.bz2 塊照掛載點內的內容
tar -xf /tmp/users.tar.bz2 解壓縮
八、LVM創建練習
創建一個由兩個物理卷組成的大小為15G的卷組myvg，要求其PE大小為16M；而後在此卷組中創建一個大小為5G的邏輯卷mylv，此邏輯卷要能在開機後自動掛載至/mnt目錄；然後對mylv進行擴展2G
1、創建兩個物理卷大小分別為7G和8G的sda{8,9},並設置為lvm格式的磁盤格式8e。
fdisk /dev/sda
n
+7G
T
8e
W
pvcreate /dev/sda{8,9}
2、創建卷組myvg
Vgcreate -s 16 myvg /dev/sda{7,8}
3、創建邏輯卷mylv
lvreate -L 5G -n mylv /dev/myvg
4、邏輯卷要能在開機後自動掛載至/mnt目錄
Mke2fs -j /dev/myvg/mylv
mount /dev/myvg/mylv /mnt
Vim /etc/fstab內加入啟動項
5、對然後對mylv進行擴展3G
Lvextend -L +3G /dev/myvg/mylv
