Linux运维学习之路(9)存储管理

一、存储基本知识
1.从工作原理区分
硬盘有两种类型，一种是机械硬盘叫HDD，另一种是固态硬盘叫SSD。首先介绍一下机械硬盘。就硬盘的物理组件来说,硬盘其实是由许许多多的圆形硬盘盘所组成的, 依据硬盘盘能够容纳的数据量,而有所谓的单盘 (一块硬盘里面只有一个硬盘盘) 或者是多盘(一块硬盘里面含有多个硬盘盘)的硬盘。在这里我们以单一个硬盘盘来说明,硬盘盘可由底下的图形来示意：



首先,硬盘里面一定会有所谓的磁头 ( Head ) 在进行该硬盘盘上面的读写操作,而磁头是固定在机械手臂上面的,机械手臂上有多个磁头可以进行读取的操作。 而当磁头固定不动 (假设机械手臂不动) ,硬盘盘转一圈所画出来的圆就是所谓的柱面( Track );由圆心向外划直线,则可将柱面再细分为一个一个的扇区( Sector ),这个扇区就是硬盘盘上面的最小储存物理量了! 通常一个 sector 的大小约为 512 Bytes 。

SSD固态硬盘
SSD是摒弃传统磁介质，采用电子存储介质进行数据存储和读取的一种技术，突破了传统机械硬盘的性能瓶颈，拥有极高的存储性能，被认为是存储技术发展的未来新星。　　
固态硬盘的全集成电路化、无任何机械运动部件的革命性设计，从根本上解决了在移动办公环境下，对于数据读写稳定性的需求。全集成电路化设计可以让固态硬盘做成任何形状。与传统硬盘相比，SSD固态电子盘具有以下优点：　　
第一，SSD不需要机械结构，完全的半导体化，不存在数据查找时间、延迟时间和磁盘寻道时间，数据存取速度快。
第二，SSD全部采用闪存芯片，经久耐用，防震抗摔，即使发生与硬物碰撞，数据丢失的可能性也能够降到最小。　　
第三，得益于无机械部件及FLASH闪存芯片，SSD没有任何噪音，功耗低。　　
第四，质量轻，比常规1.8英寸硬盘重量轻20-30克，使得便携设备搭载多块SSD成为可能。同时因其完全半导体化，无结构限制，可根据实际情况设计成各种不同接口、形状的特殊电子硬盘。

2.从硬盘的尺寸区分
硬盘大小一般有3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸

3.从插拔方式区分
插拔方式有热插拔和非热插拔两种，热插拔方式的硬盘可以在做完RAID之后，随时更换坏掉的硬盘，而不必关掉服务器，而非热插拔方式，就没有这种优势，硬盘坏掉，系统也可能坏掉。

4.从硬盘接口区分
IDE —— SATA (Serial ATA)
SCSI —— SAS (Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI
other —— PCIE FC

SAS(Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI，是新一代的SCSI技术，和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。

5.从硬盘设备命令区分
物理硬盘： /dev/sd[a-z]

KVM虚拟化： /dev/vd[a-z]（半虚拟化驱动）
　　　 /dev/sd[a-z]（全虚拟化驱动）

KVM增加硬盘
半虚拟化驱动磁盘：可以在线添加(online)
全虚拟化驱动磁盘：不能在线添加(offline)

HP服务器硬盘
/dev/cciss/c0d0
/dev/cciss/c0d0p1 //c0第一个控制器, d0第一块磁盘, p1分区1
/dev/cciss/c0d0p2 //c0第一个控制器, d0第一块磁盘, p2分区2

6.从存储连接方式区分
本地存储 例如DellR730本地磁盘
外部存储 scsi线 sata线 sas线 FC线
网络存储 以太网络(iscsi, glusterFS,ceph) FC网络

7.从分区方式区分
MBR <2TB fdisk 14个分区（4个主分区，扩展分区，逻辑分区） 例如: 3主 + 1扩展（n逻辑）
GPT >2TB gdisk(parted) 128个主分区
注意：从MBR转到GPT，或从GPT转换到MBR会导致数据全部丢失！

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二、磁盘阵列RAID
RAID：廉价磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent Disks）
作 用：容错、提升读写速率

RAID 类型 个数 利用率 优缺点
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RAID0 条带集 2＋ 100% 读写速率最快，不容错
RAID1 镜像集 2 50% 读写速率一般，容错
RAID5 带奇偶校验条带集 3＋ (n-1）/n 读写速率快，容错，允许坏一块
RAID6 带奇偶校验条带集双校验dp 4＋ (n-2）/n 读写快，容错，允许坏两块
RAID01
RAID10 RAID1的安全＋RAID0的高速 4 50% 读写速率快，容错
RAID50 RAID5的安全＋RAID0的高速 6 (n-2）/n 读写速率快，容错
RAID60 RAID6的安全＋RAID0的高速 8 (n-4）/n 读写速率快，容错
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RAID 实现方式
硬RAID： 需要RAID卡，有自己的CPU，处理速度快，有有电池和无电池两种类型
软RAID： 通过操作系统实现，比如Windows、Linux

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三、基本分区管理
分区三部曲：
1.基本分区(fdisk gdisk)
2.创建文件系统(mkfs)
3.挂载(mount)

为了方便演示，这里我采用kvm虚拟机添加半虚拟化磁盘(可以在线添加)，添加方式如下：

添加完成之后，用lsblk命令查看一下，可以看到多了一块vdb名称的虚拟磁盘

首先

# partprobe /dev/vdb

磁盘分区
1)fdisk

 # fdisk /dev/vdb

(1)创建主分区

创建完成之后，输入w保存分区表

(2)创建文件系统(格式化)

# mkfs.xfs /dev/vdb1                       //xfs文件系统# mkfs.ext4 /dev/vdb2                     //ext4文件系统

查看格式化的磁盘的UUID标识

(3)挂载
创建挂载点

# mkdir /mnt/disk{1,2}# mount -t xfs /dev/vdb1 /mnt/disk1    //-t指定文件系统类型为xfs# mount -t ext4 /dev/vdb2 /mnt/disk2   //-t指定文件系统类型为ext4# df -Th       //查看磁盘挂载信息

这种方式只是临时挂载，重新开机就没有了。

取消挂载

# umount /dev/vdb{1,2}# df -Th

永久挂载

# blkid /dev/vdb{1,2} |awk '{print $2}' |tee -a /etc/fstab# vim /etc/fstab

# mount -a# df -Th

2)gpt分区方式与fdisk类似，此处不做详细阐述

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四、逻辑卷LVM
许多Linux使用者安装操作系统时都会遇到这样的困境：如何精确评估和分配各个硬盘分区的容量，如果当初评估不准确，一旦系统分区不够用时可能不得不备份、删除相关数据，甚至被迫重新规划分区并重装操作系统，以满足应用系统的需要。
LVM是Linux环境中对磁盘分区进行管理的一种机制，是建立在硬盘和分区之上、文件系统之下的一个逻辑层，可提高磁盘分区管理的灵活性。RHEL5默认安装的分区格式就是LVM逻辑卷的格式，需要注意的是/boot分区不能基于LVM创建，必须独立出来。

PE: Physical extent 物理扩展 4M 8M 16M 32M 64M 创建VG时指定 -s 8M
LE: Logical extent 逻辑扩展

1.创建LVM
添加两块虚拟磁盘/dev/vdc、/dev/vdd

创建物理卷PV

# pvcreate /dev/vd{c,d}

查看pv

# pvs

创建卷组VG

# vgcreate vg1 /dev/vdc          //创建卷组名为vg1的卷组# vgcreate -s 8M vg2 /dev/vdd    //指定PE大小为8M# vgs

# vgdisplay

创建逻辑卷LV

# lvcreate -L 200M -n lv1 vg1# lvcreate -l 100 -n lv2 vg2        //PE=8M，100*8=800M，lv2大小800M# lvscan

创建文件系统并挂载

# mkdir /mnt/lv{1,2}# mkfs.xfs /dev/vg1/lv1# mkfs.xfs /dev/vg2/lv2# vim /etc/fstab/dev/vg1/lv1 /mnt/lv1 auto defaults 0 0/dev/vg12/lv2 /mnt/lv2 auto defaults 0 0# mount -a# df -Th

扩大VG的方法
1.vgextend

# pvcreate /dev/vde# vgextend vg1 /dev/vge# vgscan

三、LV扩容
1. lv扩容

# vgs# lvextend -L 800M /dev/vg1/lv1        //总共800M # lvextend -L +800M /dev/vg1/lv1       //在原来的基础上加800M空间# lvextend -l 15 /dev/vg1/lv1# lvextend -l +15 /dev/vg1/lv1# lvscan

2 FS扩容

# df -Th /dev/mapper/vg1-lv1 xfs 637M 67M 570M 11% /mnt/lv1/dev/mapper/vg1-lv2 ext4 240M 32M 192M 15% /mnt/lv2a. xfs# xfs_growfs /dev/vg1/lv1b. ext2/3/4# resize2fs /dev/vg1/lv2# df -Th

未完待续…