Linux系统中RAID及LVM管理

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Linux系统中如何提高磁盘的读写性能，如何实现磁盘冗余，当磁盘快被占满时，又如何弹性拓展磁盘容量，RAID及LVM技术可以帮你轻松解决。

一、RAID概念及管理

RAID 廉价（独立）磁盘冗余阵列使用多个磁盘合成一个“阵列”来提供更好的性能、冗余，或者两种都提供。

RAID的作用：

提高IO能力: 磁盘并行读写

提高耐用性: 磁盘冗余来实现

级别：多块磁盘组织在一起的工作方式有所不同

RAID实现的方式：

  • 外接式磁盘阵列：通过扩展卡提供适配能力
  • 内接式RAID：主板集成RAID控制器
  • 安装OS前在BIOS里配置
  • 软件RAID：通过OS实现（生产环境很少用，一般用来测试模拟）

RAID级别

RAID0 条带卷，读写能力提升，但无容错能力，最少需2块磁盘组成，磁盘利用率100%

RAID1 镜像卷，具有一块硬盘的容错性，需要2,2N块磁盘组成，磁盘利用率50%

RAID4 牺牲了1块硬盘实现冗余，至少3块磁盘组成，磁盘利用率（n-1）n

RAID5 带奇偶校验的条带集，至少3块磁盘组成，磁盘利用率（n-1）n，一块硬盘损坏，

​ 将大幅消耗系统性能， 造成宕机，应及时更换硬盘，性价比高

RAID6 牺牲了2块硬盘实现冗余，至少4块磁盘组成，磁盘利用率（n-2）n

RAID10 先做RAID1,再做RAID0，容错性相较于RAID01更强，至少4块磁盘组成，空间利用率50%。

​ 生产中有条件情况下建议使用RAID10

RAID01 先做RAID0,再做RAID1，至少4块磁盘组成，容错性较RAID10稍弱，空间利用率50%

RAID50 先做RAID5,再做RAID0，提供了接近RAID 10性能、可用性以及接近RAID 5成本的特性，具

有较好的整体性价比，至少6块磁盘组成，空间利用率（n-2）n

JBOD 可用空间sum（S1,S2…），性能无提升，至少需要2块磁盘，磁盘利用率100%

注：目前RAID2-4已基本淘汰，RAID0生产中也少用，RAID1,RAID5,RAID10,RAID01常见

常见RAID图形示意

RAID0 条带卷，读写能力提升，但无容错能力，最少需2块磁盘组成，磁盘利用率100%

0

RAID1 镜像卷，读性能提升，写性能下降具有一块硬盘的容错性，需要2,2N块磁盘组成，磁盘利用率50%

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RAID5 带奇偶校验的条带集，与RAID4校验位固定在一个磁盘上相比，RAID5校验位在不同磁盘上不

断更替；至少3块磁盘组成，磁盘利用率（n-1）n，一块硬盘损坏，将大幅消耗系统性能，造成宕机，应

及时更换硬盘，性价比高

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RAID01 先做RAID0,再做RAID1，至少4块磁盘组成，容错性较RAID10稍弱，空间利用率50%

wKioL1bpX-KSDT33AAC2vBgWLfg951

RAID10 先做RAID1,再做RAID0，容错性相较于RAID01更强，至少4块磁盘组成，空间利用率50%。

生产中有条件情况下建议使用RAID10

10

RAID50 先做RAID5,再做RAID0，提供了接近RAID 10性能、可用性以及接近RAID 5成本的特性，具有较好的整体性价比，至少6块磁盘组成，空间利用率（n-2）n

50

JBOD 可用空间sum（S1,S2…），性能无提升，无冗余能力，至少需要2块磁盘，磁盘利用率100%

jb

RAID按实现方式的不同一般分为硬件RAID和软件RAID，生产环境中多数使用硬件RAID，在下面的实

验测试环境中我们使用软件RAID。

软件RAID

mdadm 命令 为软RAID提供管理界面

为空余磁盘添加冗余

结合内核中的md（multi devices）

RAID设备可命名为/dev/md0、/dev/md1、/dev/md2、/dev/md3等

软件RAID的实现

mdadm：模式化的工具
语法格式：

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mdadm [mode] <raiddevice> [options]<component-devices>

支持的RAID级别：LINEAR, RAID0, RAID1, RAID4,RAID5, RAID6, RAID10

模式：

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创建：-C
	-C: 创建模式
    -n #: 使用#个块设备来创建此RAID
    -l #：指明要创建的RAID的级别
    -a {yes|no}：自动创建目标RAID设备的设备文件
    -c CHUNK_SIZE: 指明块大小
    -x #: 指明空闲盘的个数
装配: -A
监控: -F
管理：-f, -r, -a
	-f: 标记指定磁盘为损坏
	-a: 添加磁盘
	-r: 移除磁盘

-D：显示raid的详细信息: mdadm -D /dev/md#

观察md的状态：cat /proc/mdstat

软RAID配置示例

使用mdadm创建并定义RAID设备

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mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x 1 /dev/sdb1
/dev/sdc1 /dev/sdd1 /dev/sde1

用文件系统对每个RAID设备进行格式化

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mke2fs -j /dev/md0

测试RAID设备
使用mdadm检查RAID设备的状况

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mdadm --detail|D /dev/md0

增加新的成员

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mdadm –G /dev/md0 –n4 -a /dev/sdf1

软RAID测试和修复

模拟磁盘故障
mdadm /dev/md0 -f /dev/sda1
移除磁盘
mdadm /dev/md0 –r /dev/sda1
从软件RAID磁盘修复磁盘故障
替换出故障的磁盘然后开机
在备用驱动器上重建分区
mdadm /dev/md0 -a /dev/sda1
mdadm、/proc/mdstat及系统日志信息

软RAID管理

生成配置文件：mdadm –D –s >> /etc/mdadm.conf
停止设备：mdadm –S /dev/md0
激活设备：mdadm –A –s /dev/md0 激活
强制启动：mdadm –R /dev/md0
删除raid信息：mdadm –zero-superblock /dev/sdb1

dd if=/dev/zero of=/dev/sdb1 破坏文件系统

mdadm -C /dev/md0 -a yes -l5 -n4 -x1 /dev/sd{b,c,d,e}1 创建一个RAID5,包含4块硬盘，一块空闲盘

mdadm -D /dev/md0 查看raid信息

mkfs.ext4 /dev/md0 -L raid 添加文件系统，添加卷标为raid

umount /mnt/raid/ 停用

mdadm -S /dev/md0 禁用raid

-A 启用raid

mdadm /dev/md0 -f /dev/sdd1 模拟损坏硬盘

mdadm /dev/md0 -r /dev/sdd1 移除损坏硬盘

mdadm /dev/md0 -a /dev/sda1 更换一个新硬盘

mdadm -G /dev/md0 -n4 -a /dev/sdb3 拓展RAID一个硬盘

ll /etc/mdadm/conf

mdadm -Ds /dev/md0 > /etc/mdadm/conf 保存配置文件

将来重启或停止raid服务不会出现找不到配置文件的情况

二、LVM逻辑卷介绍及使用

logical Volumes 逻辑卷

lvcreae ↑ 创建逻辑卷 ↑

Volime Group 卷组

vgcreate ↑ 创建卷组 ↑

Physical Volumes 物理卷

pvcreate ↑ 创建物理卷 ↑

Linux Block Devices Linux块设备

pv管理工具

显示物理卷

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pvs         简要
pvdisplay 	详细

创建卷组

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pvcreate  /dev/DEVICE

vg管理工具

显示卷组

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vgs			简要
vgdisplay	详细

创建卷组

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vgcreate [-s #[kKmMgGtTpPeE]] 卷组名 各分区物理路径

lv管理工具

显示逻辑卷

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lvs			简要
Lvdisplay	详细

创建逻辑卷

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lvcreate -L #[mMgGtT] -n 逻辑卷名 卷组名
lvcreate -l 60%VG -n mylv testvg
lvcreate -l 100%FREE -n yourlv testvg

lvcreate

常用选项

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-c      指定chunk大小
-l      指定PE数创建逻辑卷，或[%{VG|FREE|ORIGIN}]
-L       指定大小创建逻辑卷
-n       指定逻辑卷名称
-p{r|rw}	指定逻辑卷权限
-t      测试

删除逻辑卷

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lvremove /dev/VG_NAME/LV_NAME

重设文件系统大小

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fsadm [options] resize device [new_size[BKMGTEP]]
resize2fs [-f][-F] [-M][-P] [-p] device [new_size]

LVM快照

快照是特殊的逻辑卷，它是在生成快照时存在的逻辑卷的准确拷贝

要注意快照不能替代备份作用，但可用于测试环境，在特殊情况下可代替备份效果。

快照生成时需要分配给它一定的空间，这些空间只有在原来的逻辑卷或者快照有所改变才会使用

这些空间，建立快照的卷大小只需要原始逻辑卷的15%-20%就可以了，也可以使用lvextend放大快照空

间要注意快照必须与被快照的LV在同一个卷组中，系统恢复时文件数量不能高于快照区的实际容量。

为现有逻辑卷创建快照与添加逻辑卷命令相同

lvcreate

创建快照常用选项：

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-l      	指定PE数创建快照，或[%{VG|FREE|ORIGIN}]
-L   	 	指定大小创建快照逻辑卷
-n    	 	指定快照名称
-p{r|rw}	指定快照权限，一般设为只读

ext系列：

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lvcreate -n centoslv0-snapshot -s -L 1G -p r /dev/centos6lv0
lvdisplay
mkdir /mnt/snap
mount /dev/centos6vg0/centos6lv0-snapshot  /mnt/snap

xfs文件系统：

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lvcreate -n centoslv0-snapshot -s -L 1G -p r /dev/lv0

lvdisplay

mkdir /mnt/snap

注：xfs文件系统不予许相同UUID设备进行挂载

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mount -o nouuid  /dev/vg0/lv0-snopshot /mnt/lv0-snap

恢复快照

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umount /mnt/snap/
umount /mnt/centos6lv0/
lvconvert  –merge  /dev/centos6vg0/centos6lv0-snapshot

注：快照会在合并恢复后自动删除

删除快照

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umount /mnt/vg0/lv0
lvremove /dev/mnt/lv0-snap
-------------本文结束感谢您的阅读-------------
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