lv逻辑卷的实验与RAID级别知识

2023年 7月 25日 109.7k 0

1.什么是逻辑卷

LVM 是 Logical Volume Manager 的简称,译为中文就是逻辑卷管理。它是 Linux 下对硬盘分区的一种管理机制。LVM 适合于管理大存储设备,并允许用户动态调整文件系统的大小。此外,LVM 的快照功能可以帮助我们快速备份数据。LVM 为我们提供了逻辑概念上的磁盘,使得文件系统不再关心底层物理磁盘的概念。

逻辑卷是在卷组内的分区,卷组又是由物理卷组成

  • 物理卷(Physical Volume,PV):就是真正的 物理硬盘 或 分区
  • 卷组(Volume Group,VG):将多个物理卷合起来就组成了卷组。组成同一个卷组的物理卷可以是同一块硬盘的不同分区,也可以是不同硬盘上的不同分区。我们可以把卷组想象为一块逻辑硬盘。
  • 逻辑卷(Logical Volume,LV):卷组是一块逻辑硬盘,硬盘必须分区之后才能使用,我们把这个分区称作逻辑卷。逻辑卷可以被格式化和写入数据。我们可以把逻辑卷想象为分区。
  • 物理扩展(Physical Extend,PE):PE 是用来保存数据的最小单元,我们的数据实际上都是写入 PE 当中的。PE 的大小是可以配置的,默认是 4MB。

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2.逻辑卷建立的操作流程

2.1 实验内容

建立10G的ky31的逻辑卷,并进行挂载

2.2具体操作流程

1.先在虚拟机里添加硬盘。

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2.要先刷新端口让硬盘加载,或者重启,之后用lsblk来查看是否添加成功

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3.制作物理卷pv

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4.建立VG卷组

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5.用这个卷组创建逻辑卷

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6.逻辑卷进行格式化

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7.进行挂载一般这边要永久挂载

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8.检查是否挂载上去

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完成逻辑卷的创建

3.逻辑卷的扩容

逻辑卷的挂载有两种情况:

  • 卷组中的空间足够,直接扩容
  • 卷组中的空间不足,先建物理卷 再将物理卷加入卷组 最后扩容逻辑卷
  • 我们先使用vgdisplay查看卷群是否还有空余空间

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    vg0下面的逻辑卷可以直接扩容

    3.1实验内容

    当卷组内存不足时怎么添加操作
    1.先加一块硬盘

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    2.先扩容卷组

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    3.之后再把加的卷组加到根下的逻辑卷中

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    4.使用lsblk查看是否添加成功

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    4.磁盘配额的基本知识

    磁盘配额(Quota)就是 Linux 系统中用来限制特定的普通用户或用户组在指定的分区上占用的磁盘空间或文件个数的。

    在此概念中,有以下几个重点需要注意:

  • 磁盘配额限制的用户和用户组,只能是普通用户和用户组,也就是说超级用户 root 是不能做磁盘配额的;
  • 磁盘配额限制只能针对分区,而不能针对某个目录,换句话说,磁盘配额仅能针对文件系统进行限制,举个例子,如果你的 /dev/sda5 是挂载在 /home 底下,那么,在 /home 下的所有目录都会受到磁盘配额的限制;
  • 我们可以限制用户占用的磁盘容量大小(block),当然也能限制用户允许占用的文件个数(inode)
  • 使用时的条件:

  • 内核必须支持磁盘配额。
  • 系统中必须安装了 Quota 工具。我们的 Linux 中默认安装了 Quoted 工具
  • 要支持磁盘配额的分区必须开启磁盘配额功能。这项功能可以手动开启,不再是默认开启的
  • 软限制和硬限制

    5.RAID

    5.1RAID是什么,做什么的

    RAID ( Redundant Array of Independent Disks )即独立磁盘冗余阵列,简称为「磁盘阵列」,其实就是用多个独立的磁盘组成在一起形成一个大的磁盘系统,从而实现比单块磁盘更好的存储性能和更高的可靠性。

    5.2 RAID的分级

    RAID方案常见的可以分为:

    • RAID0
    • RAID1
    • RAID5
    • RAID6
    • RAID10

    下面来分别介绍一下。

    1. RAID0

    RAID0 是一种非常简单的的方式,它将多块磁盘组合在一起形成一个大容量的存储。当我们要写数据的时候,会将数据分为N份,以独立的方式实现N块磁盘的读写,那么这N份数据会同时并发的写到磁盘中,因此执行性能非常的高。

    RAID0 的读写性能理论上是单块磁盘的N倍(仅限理论,因为实际中磁盘的寻址时间也是性能占用的大头)

    但RAID0的问题是,它并不提供数据校验或冗余备份,因此一旦某块磁盘损坏了,数据就直接丢失,无法恢复了。因此RAID0就不可能用于高要求的业务中,但可以用在对可靠性要求不高,对读写性能要求高的场景中。

    那有没有可以让存储可靠性变高的方案呢?
    有的,下面的RAID1就是。

    2. RAID1

    RAID1 是磁盘阵列中单位成本最高的一种方式。因为它的原理是在往磁盘写数据的时候,将同一份数据无差别的写两份到磁盘,分别写到工作磁盘和镜像磁盘,那么它的实际空间使用率只有50%了,两块磁盘当做一块用,这是一种比较昂贵的方案。

    RAID1其实与RAID0效果刚好相反。RAID1 这种写双份的做法,就给数据做了一个冗余备份。这样的话,任何一块磁盘损坏了,都可以再基于另外一块磁盘去恢复数据,数据的可靠性非常强,但写性能就没那么好了。

    了解了RAID0和RAID1之后,我们发现这两个方案都不完美啊。
    这时候就该 性能又好、可靠性也高 的方案 RAID5 登场了。

    3. RAID5

    这是目前用的最多的一种方式。
    因为 RAID5 是一种将 存储性能、数据安全、存储成本 兼顾的一种方案。

    在了解RAID5之前,我们可以先简单看一下RAID3,虽然RAID3用的很少,但弄清楚了RAID3就很容易明白RAID5的思路。

    RAID3的方式是:将数据按照RAID0的形式,分成多份同时写入多块磁盘,但是还会另外再留出一块磁盘用于写「奇偶校验码」。例如总共有N块磁盘,那么就会让其中额度N-1块用来并发的写数据,第N块磁盘用记录校验码数据。一旦某一块磁盘坏掉了,就可以利用其它的N-1块磁盘去恢复数据。

    但是由于第N块磁盘是校验码磁盘,因此有任何数据的写入都会要去更新这块磁盘,导致这块磁盘的读写是最频繁的,也就非常的容易损坏。

    RAID5的方式可以说是对RAID3进行了改进。

    RAID5模式中,不再需要用单独的磁盘写校验码了。它把校验码信息分布到各个磁盘上。例如,总共有N块磁盘,那么会将要写入的数据分成N份,并发的写入到N块磁盘中,同时还将数据的校验码信息也写入到这N块磁盘中(数据与对应的校验码信息必须得分开存储在不同的磁盘上)。一旦某一块磁盘损坏了,就可以用剩下的数据和对应的奇偶校验码信息去恢复损坏的数据。

    RAID5校验位算法原理:P = D1 xor D2 xor D3 … xor Dn (D1,D2,D3 … Dn为数据块,P为校验,xor为异或运算)

    RAID5的方式,最少需要三块磁盘来组建磁盘阵列,允许最多同时坏一块磁盘。如果有两块磁盘同时损坏了,那数据就无法恢复了。

    4. RAID6

    为了进一步提高存储的高可用,聪明的人们又提出了RAID6方案,可以在有两块磁盘同时损坏的情况下,也能保障数据可恢复。

    为什么RAID6这么牛呢,因为RAID6在RAID5的基础上再次改进,引入了双重校验的概念。

    RAID6除了每块磁盘上都有同级数据XOR校验区以外,还有针对每个数据块的XOR校验区,这样的话,相当于每个数据块有两个校验保护措施,因此数据的冗余性更高了。

    但是RAID6的这种设计也带来了很高的复杂度,虽然数据冗余性好,读取的效率也比较高,但是写数据的性能就很差。因此RAID6在实际环境中应用的比较少。

    5. RAID10

    RAID10其实就是RAID1与RAID0的一个合体。

    我们看图就明白了:

    RAID10兼备了RAID1和RAID0的有优点。首先基于RAID1模式将磁盘分为2份,当要写入数据的时候,将所有的数据在两份磁盘上同时写入,相当于写了双份数据,起到了数据保障的作用。且在每一份磁盘上又会基于RAID0技术讲数据分为N份并发的读写,这样也保障了数据的效率。

    但也可以看出RAID10模式是有一半的磁盘空间用于存储冗余数据的,浪费的很严重,因此用的也不是很多。

    5.3 RAID 的建立操作

    1.打开虚拟软件按ctrl r进入界面

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    2.使用键盘的上下左右调到最上面

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    3.回车进入,进行raid级别选择,这边选择raid-5,加上三个盘,点击ok

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    4.初始化自己设的raid

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    5.创建全局热设备,ctrl +n进入下一个界面

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    6.选中要做全局热设备的盘f12,进去选择选项,回车

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    7.查看自己设置的第五块盘为全局热设备

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    8.局部热设备在专属的组中去做

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    按f12进入

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    回车选择要加的盘

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    最后点击ok完成

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