第十二章、磁盘管理
1.查看磁盘空间使用量
1.1df命令
作用：
列出文件系统的磁盘空间占用情况
df，disk free，通过文件系统来快速获取空间大小的信息，当我们删除一个文件的时候，这个文件
不是马上就在文件系统当中消失了，而是暂时消失了，当所有程序都不用时，才会根据OS的规则释放掉已经删除的文件， df记录的是通过文件系统获取到的文件的大小，他比du强的地方就是能够看到已经删除的文件，而且计算大小的时候，把这一部分的空间也加上了，更精确了。
格式：
df -参数 目录或文件名
参数：
-a：列出所有的文件系统，包括系统特有的/proc等文件系统
-k：以KB的容量显示各文件系统
-m：以MB的容量显示各文件系统
-h：以人们较易阅读的GB,MB,KB等格式自行显示
-H：以M=1000K替代M=1024K的进位方式
-T：连同该分区的文件系统名称（例如ext3）也列出
-i：不用硬盘容量，而以inode的数量来显示
示例：
df -a
df -k
df -m
df -h
df -H
df -i
1.2du命令
作用：
du：显示磁盘空间使用量（统计目录或文件所占磁盘空间大小），在默认情况下，文件大小的单位
是KB。
du，disk usage，是通过搜索文件来计算每个文件的大小然后累加，du能看到的文件只是一些当前
存在的，没有被删除的。他计算的大小就是当前他认为存在的所有文件大小的累加和，当文件系统
也确定删除了该文件后，这时候du与df就一致了。
格式：
du -参数 文件或目录名
参数：
-a : 列出所有的文件与目录容量，因为默认仅统计目录下面的文件量而已；
-h : 以人们较易读的容量格式（G/M）显示；
-s : 列出总量，而不列出每个个别的目录占用了容量；
-S : 不包括子目录下的总计，与-s有点差别；
-k : 以KB列出容量显示；
-m : 以MB列出容量显示。
示例：
du -a
2.RAID
2.1 概念
当今CPU性能每年可提升30%-50%但硬盘仅提升7%。
硬盘在服务器中需要持续、频繁、大量的I/O操作，故障机率较大，则需要对硬盘进行技术改造，提升读写性能、可靠性。
1988年，加利福尼亚大学伯克利分校首次提出并定义了RAID技术概念。
原理：RAID(Redundant Array of Independent Disks)将多个硬盘设备组成一个大容量、安全更
好的磁盘阵列，并将数据切割成多个片段后分别存储到不同的物理硬盘上，利用分散读写技术来来
提升硬盘性能，同时也备份了多个副本到不同硬盘中，拥有了备份冗余功能。
2.2 常见的RAID组件方案
RAID0
原理：把至少2块硬盘通过硬件或软件方式串联，组成一个大的卷组，并将数据依次写入到各个硬盘
优点：数据同步传输,读取/写入分开,性能大大提升
缺点：若任意一块硬盘故障会导致整个系统的数据损坏，无备份冗余能力错误修复能力
总结：使用率100%,至少2块磁盘才能使用，优点是快，提升磁盘的读写速度，缺点是不安全
RIAD1
产生原因：若生产环境对硬盘的读写速度没有较大要求，但希望增加数据安全性时可使用RAID
原理：把至少2块硬盘绑定起来，写入数据时将数据同时也写入另一或多块硬盘中，
本质：多个硬盘作为镜像备份
优点：数据备份冗余安全性大大提升
缺点：硬盘利用率下降
总结：是镜像，使用两块磁盘，一式两份的方式，支持容错，冗余，数据安全不丢失，缺点是速度
不快，使用率50%，成本较大。
RAID5
产生原因：兼顾"读写速度"、"数据安全"、"成本"的一种折中方式
原理：需至少三块硬盘，将数据分块存储到不同硬盘中，硬盘中必须存储其它一个硬盘的parity(奇
偶校验信息)
优点：兼顾性能，通过"奇偶校验"替代"镜像备份"
缺点：硬盘数据安全性较低
总结：使用率(n-1)/n*容量,磁盘坏了会立即补上，数据会恢复
RAID10
本质：RAID1+RAID0 的组合
原理：至少需要4块硬盘，先制作两两的RAID1阵列，以保证安全性，在两两制作RAID0，以提高读
写速度
优点：兼具速度和安全性
缺点：成本较高
2.3 mdadm命令
作用：
管理系统中的RAID磁盘阵列
格式：
mdadm [模式] <RAID设备名> -参数 [成员设备名称]
参数：
-a ：检测设备名称
-n ：指定硬盘数量
-l ：指定RAID级别
-C ：创建RAID
-v ：显示过程
-f ：模拟设备损坏
-r ：移除设备
-Q : 查看摘要
-D ：查看详细信息
-S ：停止RAID磁盘阵列
示例：
关机后添加4块硬盘，创建RAID10
分析：
-Cv：创建RAID 并显示过程
/dev/md0：新的RAID阵列名
-a yes：检测并自动创建RAID设备文件
-n 4：硬盘数量为4块
-l 10：RAID级别为RAID10
查看信息
mdadm -D /dev/md0
2.4 取消RAID
注意：实际生产环境中，若取消RAID10之前必须备份出其数据，否则已存在数据无法使用
[root@server ~]# umount /dev/md0
[root@server ~]# vim /etc/fstab # 删除开机挂载项，切记
[root@server ~]# mdadm -S /dev/md0 # 停止
mdadm: stopped /dev/md0
2.5 RAID 备份盘技术
产生原因：
在RAID10中若RAID1中的某个硬盘损坏，在修复完毕前恰巧另一块RAID1的硬盘也损坏，则数据就彻底丢失。
原理：
在RAID中添加一个大容量的备份盘来预防此类事故，某块硬盘故障，备份盘同步恢复，无须人工干预。
分析RAID10需要4块硬盘，备份盘需要1块硬盘，共5块硬盘。
3.管理逻辑卷
3.1工作原理
产生原因：
硬盘分区或部署为RAID后在修改分区大小时就非常不容易，此时用户随着实际的需求变化而动态调整硬盘分区大小时受到限制，无灵活性
LVM（Logical Volume Manager ）允许用户对硬盘资源进行动态调整
认识Linux逻辑卷：
LVM是 Logical Volume Manager(逻辑卷管理)的简写，LVM将若干个磁盘或者磁盘分区连接为一个
整块的卷组，形成一个存储池。
通过LVM技术，屏蔽了磁盘分区的底层差异，管理员可以在卷组上任意创建逻辑卷，并进一步在逻
辑卷上创建文件系统
管理员通过LVM可以方便的调整存储卷组的大小，并且可以对磁盘存储按照组的方式进行命名、管
理和分配。
假设有三块磁盘/dev/sdb、/dev/sdc和/dev/sdd用来划分逻辑卷，LVM模型如图所示：
3.2LVM基本概念
PE（physical extent）物理区域 ：物理区域是物理卷中可用于分配的最小存储单元，物理区域的大小默认为4MB。物理区域大小一旦确定将不能更改，同一卷组中的所有物理卷的物理区域大小需要一致.
物理卷（physical volume） ：简称PV，物理卷可以是整个硬盘、硬盘分区或从逻辑上与磁盘分区
具有同样功能的设备(如RAID)，是LVM的基本存储逻辑块，但和基本的物理存储介质（如分区、磁
盘等）比较，却包含有与LVM相关的管理参数。
卷组（Volume Group） ：简称VG，可以看成单独的逻辑磁盘，建立在PV之上，一个卷组中至少
要包括一个PV，在卷组建立之后可以动态的添加PV到卷组中。卷组的名称可以自定义。
逻辑卷（logical volume） ：简称LV，相当于物理分区。逻辑卷建立在卷组之上，卷组中的未分配
空间可以用于建立新的逻辑卷，逻辑卷建立后可以动态的扩展或缩小空间。系统中的多个逻辑卷，
可以属于同一个卷组，也可以属于不同的多个卷组。
3.3部署逻辑卷
常用的LVM部署命令
示例：
恢复快照，在虚拟机中添加3块新硬盘，2块硬盘创建物理卷及卷组，划分出150MB空间的逻
辑卷并格式化挂载使用
首先创建物理卷，接着创建卷组/dev/VG1，然后查看信息
创建逻辑卷，查看信息
格式化
创建挂载目录
开机挂载
3.4 调整逻辑卷的大小
扩展卷组
[root@server ~]# pvcreate /dev/sdc
Physical volume "/dev/sdc" successfully created.
[root@server ~]# vgextend /dev/VG1 /dev/sdc
Volume group "VG1" successfully extended
[root@server ~]# vgdisplay /dev/VG1
逻辑卷的扩大与缩小
xfs文件系统类型的lvm的扩容
# 将lv1逻辑卷扩容到300MB
[root@server ~]# umount /dev/VG1/lv1
[root@server ~]# lvextend -L 300M /dev/VG1/lv1
Size of logical volume VG1/lv1 changed from 152.00 MiB (38 extents) to 300.00
MiB (75 extents).
Logical volume VG1/lv1 successfully resized.
[root@server ~]# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
sda 8:0 0 20G 0 disk
├─VG1-lv1 253:2 0 300M 0 lvm /LVM1
└─VG1-lv2 253:3 0 200M 0 lvm /LVM2
[root@server ~]# lvdisplay
# 注意：使用 -L +100M增加了100M，如果增加到400M，使用-L 400M
[root@server ~]# lvextend -L +100M /dev/VG1/lv1
Size of logical volume VG1/lv1 changed from 300.00 MiB (75 extents) to 400.00
MiB (100 extents).
Logical volume VG1/lv1 successfully resized.
[root@server ~]# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
sda 8:0 0 20G 0 disk
├─VG1-lv1 253:2 0 400M 0 lvm /LVM1
└─VG1-lv2 253:3 0 200M 0 lvm /LVM2
# 注意：此时文件系统没有扩容
[root@server ~]# df -h | grep lv1
/dev/mapper/VG1-lv1 147M 8.9M 138M 7% /LVM1
# 使用xfs_growfs文件系统扩容
[root@server ~]# xfs_growfs /dev/VG1/lv1
meta-data=/dev/mapper/VG1-lv1 isize=512 agcount=4, agsize=9728 blks
= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
= crc=1 finobt=1, sparse=1, rmapbt=0
= reflink=1 bigtime=1 inobtcount=1
data = bsize=4096 blocks=38912, imaxpct=25
= sunit=0 swidth=0 blks
naming = version 2 bsize=4096 ascii-ci=0, ftype=1
log = internal log size=4096 blocks=1368, version=2
= sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
data blocks changed from 38912 to 102400
[root@server ~]# df -h | grep lv1
/dev/map:per/VG1-lv1 395M 11M 384M 3% /LVM1
[root@server ~]# mount /dev/VG1/lv1 /LVM1
对lv2逻辑卷缩容到200MB
# 相对于扩容，对逻辑卷缩容有风险，则最好提前备份
[root@server ~]# umount /dev/VG1/lv2
[root@server ~]# lvreduce -L 200M /dev/VG1/lv2
New size (50 extents) matches existing size (50 extents).
[root@server ~]# mount /dev/VG1/lv2 /LVM2