RAID 磁盘阵列与 LVM 逻辑卷管理

之歆2026-02-14 11:48

🖥️ 第十章：RAID 磁盘阵列与 LVM 逻辑卷管理

本章从小白视角 讲解 RAID 与 LVM------它们分别解决什么问题、是什么、怎么用。附带全部 Shell 脚本（菜单、循环、颜色）、完整命令输出、ANSI 控制码、awk 等补充知识。原文内容全部保留，仅做结构化整理与补充。

📑 目录

  • [一、先弄懂：RAID 是什么？为什么需要它？](#一、先弄懂：RAID 是什么？为什么需要它？)
  • [二、RAID 级别详解](#二、RAID 级别详解)
  • 二补充、各级别选择原因与使用场景
  • [三、硬件 RAID 与软件 RAID](#三、硬件 RAID 与软件 RAID)
  • [四、mdadm 命令详解](#四、mdadm 命令详解)
  • [五、软件 RAID 实战（含完整命令输出）](#五、软件 RAID 实战（含完整命令输出）)
  • [六、先弄懂：LVM 是什么？为什么需要它？](#六、先弄懂：LVM 是什么？为什么需要它？)
  • [七、LVM 命令详解](#七、LVM 命令详解)
  • [八、LVM 实战（创建、扩展、缩减）](#八、LVM 实战（创建、扩展、缩减）)
  • 九、快照卷（Snapshot）
  • [九补充、RAID 与 LVM 对比](#九补充、RAID 与 LVM 对比)
  • [十、Shell 脚本与命令补充](#十、Shell 脚本与命令补充)
  • 十一、练习题汇总
  • [附录：控制器与适配器、ANSI 颜色码、awk 基础](#附录：控制器与适配器、ANSI 颜色码、awk 基础)

一、先弄懂：RAID 是什么？为什么需要它？ 🤔

1.1 一句话解释

RAID （Redundant Arrays of Independent Disks，独立冗余磁盘阵列）= 把多块便宜的硬盘 组合成一个逻辑盘，获得更大容量、更高性能或更好的容错能力。

1.2 生活类比

搬砖版：

  • 一个人搬（单盘）：慢，而且这个人倒下就全停了。
  • RAID 0 ：两个人各搬一半砖（条带）→ 搬得快，但一个人倒了砖就散了（没冗余）。
  • RAID 1 ：两个人搬同样的砖（镜像）→ 速度没快多少，但一个人倒了另一个还在（有冗余）。
  • RAID 5：三个人搬砖，每人还额外记个"校验条"→ 任何一个人倒了，靠剩下两人 + 校验条还能把砖凑齐。

其他生活例子：

  • RAID 0：像把一份长报告拆成两半，两人同时抄写------交卷快，但一人丢稿就凑不齐。
  • RAID 1：像重要合同一式两份存在两个保险柜------随时能拿，坏一个柜子也不怕。
  • RAID 5：像三个人记会议纪要，每人记一部分内容，还多记一条"校验和"------谁缺勤，另外两人加校验能还原完整记录。
  • JBOD：像几个收纳箱首尾相接摆成一排，东西先塞满第一个再塞第二个------容量变大了，但拿东西不会变快，也没有备份。

1.3 RAID 解决两个核心问题

🛡️ RAID
⚡ 性能

将 I/O 分散到多块盘
🔒 冗余

数据存在至少两块盘

一块坏了不丢数据

磁盘阵列（RAID） 是由很多价格较便宜的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。磁盘阵列还能利用同位检查（Parity Check）的观念，在数组中任意一个硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将数据经计算后重新置入新硬盘中。

⚠️ 注意 ：有冗余能力的 RAID 仅避免因硬件损坏而导致业务终止，也能避免因硬件损坏而导致数据丢失，它不能取代备份的功能。

二、RAID 级别详解 📊

级别仅代表磁盘组织方式不同，没有上下之分。

2.1 RAID 级别总览图

2.2 各级别详细对比

级别 名称 最少盘 读性能 写性能 冗余 空间利用率 说明
RAID 0 条带卷 2 ⬆️ 提升 ⬆️ 提升 ❌ 无 n×S（100%） 数据分散到各盘，一块坏全丢；性能不是越多盘越好，有拐点（抛物线）
RAID 1 镜像卷 2 ⬆️ 提升 ⬇️ 略降 ✅ 有 1/2（50%） 两块盘同步写入互为备份，成对出现
RAID 4 专用校验盘 3 ⬆️ 提升 ⬆️ 提升 ✅ 有 (n-1)/n 一块盘专门存校验码（异或运算），至多坏一块；校验盘易成瓶颈
RAID 5 分布式校验 3 ⬆️ 提升 ⬆️ 提升 ✅ 有 (n-1)/n 校验码分散到各盘（不需专门校验盘），分散访问频率，常用
RAID 6 双校验 4 ⬆️ 提升 ⬆️ 提升 ✅ 有 (n-2)/n 两块校验盘，至多允许坏 2 块
RAID 10 1+0 4 ⬆️ 提升 ⬆️ 提升 ✅ 有 1/2 先做 RAID1 镜像组，再做 RAID0 条带；同组不能同时坏；推荐
RAID 01 0+1 4 ⬆️ 提升 ⬆️ 提升 ✅ 有 1/2 先做 RAID0 再做 RAID1；不同组不能都坏盘
RAID 50 5+0 6 ⬆️ 提升 ⬆️ 提升 ✅ 有 (n-2)/n 多组 RAID5 再条带；同组 RAID5 内不允许同时坏 2 盘
JBOD 简单串联 2 --- 无提升 --- 无提升 ❌ 无 100% Just a Bunch Of Disks；多盘串联当一块用，数据写满一块再写下一块

各级别一句话生活例子 ：RAID 10 = 先两两备份（像夫妻各有一份钥匙），再让多对一起干活，既快又稳；RAID 01 = 先两两分工干得快，再给这两组各备一份------一组全坏就没了；RAID 50 = 多组"三人带校验"小队再一起条带干活，适合大盘阵；JBOD = 几个箱子首尾相接，先塞满第一个再塞第二个，没有分工也没有备份。

2.3 RAID 10 vs RAID 01 图解

RAID 10 结构（推荐）：先镜像再条带
RAID 0 条带层
RAID 1 镜像组 1
RAID 1 镜像组 2
盘 A
盘 B
盘 C
盘 D

RAID 01 结构：先条带再镜像
RAID 1 镜像层
RAID 0 条带组 1
RAID 0 条带组 2
盘 A
盘 B
盘 C
盘 D

  • RAID 10 ：假设 disk0 坏掉，只需在同组内部修复；推荐。
  • RAID 01：假设两个条带组各坏一块盘，整个阵列可能挂掉（"牵一发动全身"）。

2.4 RAID 5 原理说明

RAID 5 不单独指定的奇偶盘，而是在所有磁盘上交叉地存取数据及奇偶校验信息（异或运算校验码）。相比 RAID 4，不需要专门的校验盘，这样就能分散开访问频率，避免校验盘成为瓶颈。可以挂掉一个盘，但是不能挂掉两个以上。

生活例子 ：RAID 4 像小组里固定一个人专门记"校验本" ，每次交作业都要找他核对，这个人特别忙、容易坏；RAID 5 是大家轮流记校验，每个人的本子上既有自己的数据也有一部分校验，谁坏了别人都能补上，而且没有"单点忙人"。

2.5 各级别选择原因与使用场景 📌

下面按「为什么选它」「典型使用场景」「不适合场景」说明，便于在实际环境中做选择。

级别 选择原因 典型使用场景 不适合场景
RAID 0 需要最高顺序读写、容量合并，能接受单盘故障即全丢 临时/缓存盘、视频剪辑缓存、科学计算中间结果、游戏盘 任何需要数据安全或 7×24 业务的系统
RAID 1 需要简单镜像、一块坏不影响业务，容量要求不高 系统盘 /boot、数据库日志盘、小容量高可用 大容量存储（空间浪费 50%）
RAID 4 需要校验冗余但可接受专用校验盘瓶颈 读多写少且对校验盘压力可控的场景；实际较少用 写密集、随机写多的应用
RAID 5 需要冗余 + 较高空间利用率 + 读写都提升，成本适中 文件服务器、通用数据库、备份存储、NAS 写非常密集或对单盘故障重建时间敏感
RAID 6 允许同时坏 2 块盘，重建期间更安全 大容量归档、长期备份、监控录像、冷数据 盘数少（4 盘时利用率仅 50%）或追求极致写性能
RAID 10 既要性能又要冗余，可接受 50% 空间 数据库库文件、虚拟化存储、高并发 OLTP 预算紧且需要更大可用容量时
RAID 01 理论上与 RAID10 类似，但故障域更大 一般不推荐，仅在已有架构约束下才考虑 新建项目优先选 RAID10
RAID 50 大容量 + 多组 RAID5 条带，冗余与性能折中 大型文件服务器、多盘位存储、视频/媒体库 盘数不足 6 块或运维能力有限
JBOD 仅需把多盘当一块大盘用，不关心性能与冗余 简单扩容、冷数据堆放、实验环境 生产业务、需要性能或可靠性的场景

选择决策简图（按需求优先考虑）：
容量灵活、可扩缩
性能或容错
能
不能
要最大容量
要最好性能+冗余
只要简单镜像
需要多块盘组合
最在意什么？
用 LVM
能接受丢盘即丢数据吗？
RAID 0
容量 vs 冗余？
RAID 5/6
RAID 10
RAID 1

常见场景一句话：

  • 个人/游戏机、临时数据：RAID 0 或单盘 + 备份。
  • 公司文件服务器、NAS：RAID 5 或 RAID 6（盘多时）。
  • 数据库、虚拟化：RAID 10 更常见。
  • 归档、备份、监控：RAID 6 或 RAID 5，视盘数与预算而定。
  • 系统盘、关键小容量：RAID 1。

三、硬件 RAID 与软件 RAID 🔧

对比项 🖲️ 硬件 RAID 💻 软件 RAID
实现方式 主板含 RAID 卡，在 BIOS 中配置 内核 md（Multi Disk） 模块实现
设备文件 系统看到的是"一块 RAID 盘" /dev/md0、/dev/md1 ...
管理工具 RAID 卡自带管理程序 mdadm 命令
性能 独立处理器，不占 CPU 性能取决于 CPU 能力与空闲度
分区类型 按需 必须设为 fd（Linux raid autodetect）
驱动 装系统时需要 RAID 卡驱动 内核自带 md 模块
生产建议 ✅ 推荐 ⚠️ 仅用于学习了解

生活例子 ：硬件 RAID 像请搬家公司------他们自带卡车和工人（独立芯片），你只负责说"把这几个箱子拼成一组"；软件 RAID 像自己找几个朋友一起搬------用你家的 CPU 来算怎么分数据、怎么校验，电脑越忙，搬得越慢。所以生产环境一般用"搬家公司"（硬件 RAID），学习或临时用才用"自己搬"（软件 RAID）。

软件 RAID 注意事项：

  • 做软 RAID 的硬盘必须标识为 fd 类型，这样操作系统使用 RAID 设备时会在硬盘上存储元数据（记录软 RAID 信息），否则系统挂掉后 RAID 数据将无法使用。
  • 不应该使用同一个磁盘上的多个分区创建 RAID 设备（虽然技术上可行）。
  • Linux 通过设备文件访问设备，硬盘在 Linux 中被模拟成 sda/hda 等，md 模块将硬盘模拟成 /dev/md# 文件，操作系统通过它操作 RAID 设备。

四、mdadm 命令详解 🛠️

4.1 mdadm 模式总览

生活类比 ：把 mdadm 想成组乐队 ------创建 -C = 第一次把几个人拉成一支乐队；管理（-f/-r/-a） = 谁不行就标记下岗、谁走了就除名、招新成员顶替；监控 -F = 盯着乐队状态看有没有人掉线；装配 -A = 按之前记下来的名单（/etc/mdadm.conf）重新把乐队组起来；停止 -S = 乐队解散，下次要用再"装配"一次。
🛠️ mdadm
📦 创建模式 -C
🔧 管理模式
👁️ 监控模式 -F
📈 增长模式 -G
🔗 装配模式 -A
⏹️ 停止 -S
📋 详情 -D

4.2 创建模式（-C）专用选项

选项 说明 生活例子
-l # 指明 RAID 级别（0/1/5/10 等） 乐队类型：二人对半分（0）、二人同唱（1）、三人带校验（5）等
-n # 用于创建 RAID 的磁盘设备个数 正式队员人数
`-a yes no` 是否自动创建设备文件（/dev/md#）
-c CHUNK_SIZE Chunk 大小，默认 64K；存大文件可改大，存小文件可改小；需为 2^n 每次"分活儿"的最小单位：大文件用大块、小文件用小块，减少拆装
-x # 空闲盘（热备）个数；某盘坏掉时空闲盘自动替补；-x + -n = 后面设备总数 替补队员人数，有人下场自动顶上去

4.3 管理模式

选项 说明 生活例子
-f /dev/sdX 将某成员标记为 faulty（坏的） 宣布"这名队员受伤下场"（模拟坏盘时用）
-r /dev/sdX 从阵列中移出某成员 正式除名，不再用这块盘
-a /dev/sdX 向阵列添加新成员（添加的盘大小必须和之前的一致） 招新队员顶替，新盘大小要和原来的盘一致，否则"身高不齐"没法排

4.4 其他操作

操作 命令 生活例子
查看阵列详情 mdadm -D /dev/md# 看这支"乐队"谁在岗、谁坏了、级别和容量
查看状态 cat /proc/mdstat 看系统里有哪些 RAID"乐队"、是否在同步
动态查看同步进度 watch -n 1 'cat /proc/mdstat' 每隔 1 秒刷新，像盯着进度条看重建/同步到哪了
停止阵列 mdadm -S /dev/md# 乐队解散，设备暂时不用了
装配阵列 mdadm -A /dev/md# 按名单（配置文件）把乐队重新组起来，重启后常用
保存配置 mdadm -D --scan > /etc/mdadm.conf 把当前乐队名单写到本子上，下次开机按名单装配

4.5 格式化与 stride 优化

创建 RAID 时如果没指定 chunk 大小，则默认 64K。一个 chunk 有几个数据块取决于 block 大小：假设 block=4096，则 64K/4K=16 块。RAID 每次都要计算块数，因此格式化时直接指定 block 和 stride 可以优化性能：

bash 复制代码 
# chunk=64K, block=4096 → stride=64K/4K=16
mke2fs -j -E stride=16 -b 4096 /dev/md0

生活例子 ：RAID 做好后还是一块"毛坯空间"，mke2fs/mkfs 相当于在这块空间里画格子、贴标签 （建文件系统），以后文件才能按格子存。stride 相当于告诉文件系统："我底层是条带盘，你每画 16 个小格（block）对应 RAID 的一 stripe"，这样读写对齐，少做多余计算，就像搬货时按托盘大小摆，一托盘正好一车，不用拆来拆去。

五、软件 RAID 实战（含完整命令输出）🎯

5.1 创建 RAID0（2 块盘）

一句话 ：先给两块盘"分区并贴上 RAID 用的标签"（fd），再用 mdadm 组队 成一块逻辑盘，画格子 （格式化），最后挂到目录上才能用------就像新买了一个柜子，先组装好、打好格子，再放到某个房间门口（挂载点），以后从那个门进去就是开这个柜子。

bash 复制代码 
# 首先用 fdisk 创建分区，类型改为 fd
mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 0 -n 2 /dev/sda{5,6}
cat /proc/mdstat       # 查看当前系统的 RAID 设备
mke2fs -j /dev/md0     # 格式化
fdisk -l               # 查看所有挂载设备
mount /dev/md0 /mnt    # 挂载
# 如果设备中有 lost+found 那么表示挂载成功

5.2 创建 RAID1（2 块盘）------ 含完整操作

bash 复制代码 
# fdisk 创建分区
fdisk /dev/sdb
# n: 创建新的分区
# p: 查看分区
# t: 修改分区参数
# fd: 将分区参数改成 fd (Linux raid autodetect)
# w: 保存退出

cat /proc/partitions     # 查看分区

# 创建 RAID1
mdadm -C /dev/md1 -a yes -n 2 -l 1 /dev/sda7 /dev/sda8
cat /proc/mdstat         # 查看状态
fdisk -l                 # 查看分区
mke2fs -j /dev/md1       # 格式化
mount /dev/md1 /media/   # 挂载
cd /media/               # 进入分区
# 看到 lost+found 即挂载成功

5.3 RAID1 模拟损坏、移除与添加

完整命令输出：

bash 复制代码 
# 查看 RAID1 详细信息
# mdadm -D /dev/md1 效果同 mdadm --detail /dev/md1
mdadm -D /dev/md0
    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       17        0      active sync   /dev/sdb1
       1       8       18        1      active sync   /dev/sdb2

# 模拟 sdb1 挂掉
mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb1
# mdadm: set /dev/sdb1 faulty in /dev/md0

# 此时文件仍可正常访问（镜像盘还在）
cat inittab
# inittab is only used by upstart for the default runlevel.

# 查看状态：sdb1 已变为 faulty
mdadm -D /dev/md0
#  Number   Major   Minor   RaidDevice State
#        0       0        0        0      removed
#        1       8       18        1      active sync   /dev/sdb2
#        0       8       17        -      faulty   /dev/sdb1

# 新建分区 sdb3（类型 fd），然后：
# 移除坏盘
mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb1
# mdadm: hot remove /dev/sdb1

# 添加新盘（大小必须一致）
mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb3
# mdadm: added /dev/sdb3

# 查看同步进度
cat /proc/mdstat

# 最终状态
mdadm -D /dev/md0
#     Number   Major   Minor   RaidDevice State
#        2       8       19        0      active sync   /dev/sdb3
#        1       8       18        1      active sync   /dev/sdb2

5.4 停止与装配 RAID

bash 复制代码 
# 停止前必须先卸载
umount /dev/md0
mdadm -S /dev/md0
# mdadm: stopped /dev/md0

# 保存装配信息
mdadm -D --scan > /etc/mdadm.conf

# 重新装配
mdadm -A /dev/md1
# 会读取 /etc/mdadm.conf（不存在则需手动创建）

5.5 RAID 0 不支持热备（空闲盘）

bash 复制代码 
mdadm -C /dev/md0 -a yes -n 2 -l 0 /dev/sdb1 /dev/sdb2 -x 1 /dev/sdb3
# mdadm: spare-devices setting is incompatible with raid level 0
# RAID 0 没有冗余能力，所以不支持设置空闲盘

5.6 练习 1 完整输出：10G RAID1 + 1 块热备 + chunk 128K

bash 复制代码 
mdadm -C /dev/md0 -a yes -n 2 -x 1 -l 1 -c 128 /dev/sda{6,7} /dev/sdb1
# Continue creating array? y
# mdadm: array /dev/md0 started.

mkfs.ext4 /dev/md0

mdadm -D /dev/md0
# /dev/md0:
#         Version : 1.2
#   Creation Time : Wed Oct 28 01:25:39 2015
#      Raid Level : raid1
#      Array Size : 10479232 (9.99 GiB 10.73 GB)
#    Raid Devices : 2
#   Total Devices : 3
#  Active Devices : 2
# Working Devices : 3
#   Spare Devices : 1
#
#     Number   Major   Minor   RaidDevice State
#        0       8        6        0      active sync   /dev/sda6
#        1       8        7        1      active sync   /dev/sda7
#        2       8       17        -      spare   /dev/sdb1

5.7 练习 2 完整输出：5G RAID5 + chunk 256K + ext4 + 开机挂载

bash 复制代码 
# 创建三个分区各约 2560M（+2.5G 不行，写 +2560M），类型 fd
mdadm -C /dev/md1 -a yes -n 3 -l 5 -c 256 /dev/sda8 /dev/sdb{5,6}
# mdadm: array /dev/md1 started.

mdadm -D /dev/md1
# Raid Level : raid5
# Array Size : 5249024 (5.01 GiB 5.38 GB)
# Chunk Size : 256K
# Layout : left-symmetric
#
#    Number   Major   Minor   RaidDevice State
#       0       8        8        0      active sync   /dev/sda8
#       1       8       21        1      active sync   /dev/sdb5
#       3       8       22        2      active sync   /dev/sdb6

mkfs -t ext4 /dev/md1

blkid /dev/md1
# /dev/md1: UUID="786b54c9-d523-421f-80e3-535618f88b4a" TYPE="ext4"

mkdir /backup
# 在 /etc/fstab 添加：
# UUID=786b54c9-d523-421f-80e3-535618f88b4a /backup ext4 defaults,noatime,acl 0 0

mount -a
mount
# ...
# /dev/md1 on /backup type ext4 (rw,noatime,acl)

# df 查看结果：
# /dev/md1       ext4   4.9G   11M  4.6G   1% /backup

六、先弄懂：LVM 是什么？为什么需要它？ 🤔

6.1 一句话解释

LVM （Logical Volume Manager，逻辑卷管理器）= 在物理磁盘之上加一层"虚拟层"，让你可以像玩积木一样灵活调整分区大小------扩大、缩小、跨盘合并，而不用重新分区。

6.2 生活类比

  • 传统分区：像砌好的墙，隔间大小固定，想改得拆墙重建。
  • LVM：像可移动的隔断，随时拉宽拉窄，还能加新板子扩展。

再举几个例子：

  • PV：像把几个抽屉贴上"可调配"标签，表示这些空间可以统一分配。
  • VG ：像把多个带标签的抽屉合并成一个大储物间，不关心东西具体在哪个抽屉，只关心总共还能放多少。
  • LV：像在储物间里用隔板划出一块区域，专门放"工作资料"或"电影"------这块区域可以以后拉大或缩小，甚至跨多个抽屉。
  • 扩展 LV ：像发现"工作资料"那块不够放了，从储物间里再划一点空间给它，不用把别的东西搬走（在线扩展）。
  • 快照：像给当前房间拍一张照，以后房间再怎么乱，照片里的样子还能拿出来看（只读备份）。

6.3 LVM 三层结构

💾 硬盘分区

/dev/sda10
💾 硬盘分区

/dev/sda11
💾 硬盘分区

/dev/sda12
📦 PV 物理卷
📦 PV 物理卷
📦 PV 物理卷
🏗️ VG 卷组 myvg

（多个 PV 合成一个大池子）
📁 LV 逻辑卷 testlv

（从池子里划出一块）
📁 LV 逻辑卷 datalv
🔧 文件系统 ext4
📂 挂载点 /mnt

层级 全称 作用 类比
PV Physical Volume 物理卷 在分区上打标记，告诉系统"这块可以给 LVM 用" 一块积木 / 一个贴上"可调配"的抽屉
VG Volume Group 卷组 把多个 PV 合成一个大池子；按 PE（Physical Extent，默认 4MB）分配空间 一桶积木 / 一个大储物间
LV Logical Volume 逻辑卷 从 VG 里划出一块空间，格式化后当分区用 从桶里取几块积木拼出来 / 在储物间里划出的一个隔间

生活例子 ：PE 就像储物间里的最小单位格子（默认 4MB 一格）。你要划 100MB 给一个 LV，系统就给你 25 个格子拼在一起；你要 8MB 的 PE，格子变大，同样容量用的格子数就少，管理更省事，但分配时粒度变粗。

设备文件：/dev/myvg/testlv 或 /dev/mapper/myvg-testlv（两者等价）。

6.4 MD 与 DM

缩写 全称 设备文件 用途
MD Multi Device /dev/md# 软件 RAID
DM Device Mapper /dev/mapper/xxx LVM2、快照、多路径

七、LVM 命令详解 📋

整体生活类比 ：LVM 就像管理一个储物间 ------pvcreate 把抽屉标成"可调配"；vgcreate 把几个抽屉合成一间房；lvcreate 在房里划出一块区域并起名；lvextend 把这块区域扩大；lvreduce 把这块区域缩小（要先清空多余东西）；pvmove 是把某个抽屉里的东西搬到另一个抽屉，腾出抽屉撤掉。

7.1 PV（物理卷）命令

命令 作用 示例 生活例子
pvcreate 创建 PV pvcreate /dev/sda{10,11} 给这几个分区贴上"归 LVM 管"的标签，相当于把抽屉标成可调配
pvremove 移除 PV pvremove /dev/sda10 撕掉标签，这块不再参与 LVM（要先搬空数据或移出 VG）
pvs 简洁查看 PV 列表 pvs 一眼看到哪些抽屉是"可调配"的、在哪个房间
pvdisplay 查看 PV 详细信息 pvdisplay /dev/sda10 看这个抽屉多大、用了多少、属于哪个 VG
pvscan 扫描有多少 PV pvscan 全屋扫一遍，找出所有贴了标签的抽屉
pvmove 移动 PV 上的数据 pvmove /dev/sda10 /dev/sda11 把 A 抽屉里的东西搬到 B 抽屉，腾空 A 以便撤掉或送修

7.2 VG（卷组）命令

命令 作用 示例 生活例子
vgcreate 创建 VG vgcreate myvg /dev/sda{10,11} 把几个抽屉合并成一间"储物间"，起名叫 myvg
vgcreate -s 8M 创建时指定 PE 大小（默认 4MB） vgcreate -s 8M myvg /dev/sda{10,11} 这间房里的最小格子定为 8MB，以后划分按 8MB 为单位
vgremove 删除 VG vgremove myvg 解散这间房（要先清空所有 LV）
vgextend 扩展 VG（加入新 PV） vgextend myvg /dev/sda12 再搬进来一个抽屉，房间变大了
vgreduce 缩减 VG（移出 PV） vgreduce myvg /dev/sda11 把一个抽屉移出房间（要先 pvmove 把上面的数据迁走）
vgs / vgdisplay / vgscan 查看 / 详细查看 / 扫描 略 看房间有多大、用了多少、还有多少空闲

7.3 LV（逻辑卷）命令

命令 作用 示例 生活例子
lvcreate 创建 LV lvcreate -L 50M -n testlv myvg 在 myvg 这间房里划出 50MB，起名叫 testlv，像划出一块"工作区"
lvremove 删除 LV（需先卸载） lvremove /dev/myvg/testlv 取消这块区域，空间收回给房间（要先 umount 并确认数据不要了）
lvextend 扩展 LV lvextend -L 5G /dev/myvg/testlv 把"工作区"从 2G 扩到 5G，从房间剩余空间里再划一块接上
lvreduce 缩减 LV lvreduce -L 3G /dev/myvg/testlv 把工作区缩小（要先缩小文件系统、确保数据能装下）
lvs / lvdisplay 查看 LV 略 看划了哪些区、各自多大、用了多少

八、LVM 实战（创建、扩展、缩减）🎯

8.1 完整创建流程

bash 复制代码 
# 1. 用 fdisk 创建分区，类型改为 8e (Linux LVM)
fdisk /dev/sda
# p  n  +7G  n  +3G  n  +5G
# t → 10 → 8e   t → 11 → 8e   t → 12 → 8e
# w: 保存退出

# 2. 创建 PV
pvcreate /dev/sda{10,11}
pvs                           # 查看 PV 列表
pvdisplay /dev/sda10          # 查看某 PV 详细信息
pvscan                        # 查看有多少 PV

# 3. 创建 VG（可指定 PE 大小）
vgcreate -s 8M myvg /dev/sda{10,11}
vgdisplay myvg

# 4. VG 的缩减与扩展
vgreduce myvg /dev/sda11     # 减少 myvg
vgextend myvg /dev/sda12     # 扩展 VG

# 5. 创建 LV
lvcreate -L 50M -n testlv myvg   # 创建 50M 的逻辑卷
lvs                                # 查看逻辑卷信息
lvdisplay /dev/myvg/testlv        # 详细查看

# 6. 格式化并挂载
mke2fs -j /dev/myvg/testlv         # 在 LV 上"画格子"，建立 ext3 文件系统
mount /dev/myvg/testlv /mnt        # 把这块空间"放到" /mnt 这扇门后面，访问 /mnt 就是在用这个 LV
ls /mnt                            # 看到 lost+found 即成功

# 7. 删除 LV（先卸载）
umount /mnt
lvremove /dev/myvg/testlv
# lvremove /dev/mapper/myvg-testlv 效果一样
# 如果移除不掉，先取消挂载再移除

8.2 扩展逻辑卷 ⬆️

lvextend -L 5G
resize2fs -p
📦 LV 当前 2G
📦 LV 扩到 5G
📂 文件系统也扩到 5G

bash 复制代码 
lvcreate -L 2G -n testlv myvg     # 创建 2G 分区
mke2fs -j /dev/myvg/testlv        # 格式化
mkdir /users
# vi /etc/fstab 添加：
# /dev/myvg/testlv /users ext3 defaults,acl 0 0
mount -a
cd /users
ls
# lost+found 目录出现了

lvextend -L 5G /dev/myvg/testlv   # 将逻辑分区扩展到 5G
df -lh                              # 此时文件系统还没扩
resize2fs -p /dev/myvg/testlv     # 扩展文件系统（-p 能有多大就扩多大）
df -lh                              # 现在是 5G 了

生活例子 ：lvextend 相当于把"工作区"的隔板往外挪，房间里的空间变大了，但文件系统 还不知道------它还以为自己只有原来的格子。resize2fs 就是告诉文件系统："你这块地方变大了，多出来的格子也可以用了"，就像给柜子多加了几层隔板并登记在册。

8.3 缩减逻辑卷 ⬇️（注意顺序！）

⏹️ umount 卸载
🔍 e2fsck -f 强检
📉 resize2fs 缩文件系统
📉 lvreduce 缩 LV
▶️ mount 重新挂载

⚠️ 缩减三大注意：

  1. 不能在线缩减，得先卸载。
  2. 确保缩减后的空间大小依然能存储原有的所有数据。
  3. 在缩减之前应该先强行检查文件，以确保文件系统处于一致性状态。

生活例子 ：缩减像把柜子改小------必须先停用（umount）、清点东西确保能装进新尺寸（df 看用量）、检查柜子没坏（e2fsck），再把"格子"改小（resize2fs），最后把隔板往里挪（lvreduce），再重新启用。顺序反了就会"隔板比格子小"，数据错乱。

bash 复制代码 
df -lh                                   # 确保剩余空间大小
umount /users                            # 卸载
e2fsck -f /dev/myvg/testlv              # 强制检测
resize2fs /dev/myvg/testlv 3G           # 缩减文件系统到 3G
lvreduce -L 3G /dev/myvg/testlv         # 缩减 LV 到 3G
mount -a                                 # 重新挂载

九、快照卷（Snapshot）📸

9.1 快照是什么

快照 = 某一刻数据的"定格照片"。创建快照后，可以挂载快照卷进行只读备份，而源卷继续正常使用。

生活例子 ：像给桌面拍一张照------之后你继续在桌上堆东西、删文件，但照片里的那一刻 永远可以拿出来看；或者像合同复印一份锁进柜子，原件继续用，需要时拿复印件对照。快照卷就是那个"复印件"，只读，用来备份或对比，用完了可以删掉（lvremove）。

9.2 快照三个要点

  1. 生命周期 为整个数据时长；在这段时长内，数据的增长量不能超出快照卷大小。
  2. 快照卷应该是只读的 （-p r）。
  3. 跟原卷在同一卷组内。

9.3 快照操作流程

📸 lvcreate -s

创建快照
📂 mount

挂载快照
📦 tar 打包

备份数据
⏹️ umount

卸载
🗑️ lvremove

删除快照

bash 复制代码 
# 创建只读快照，50M
lvcreate -L 50M -n test-snap -s -p r /dev/myvg/testlv
# -s: 表示快照卷
# -p r|w: r 表示只读，w 表示读写

lvs    # 查看

# 挂载快照并打包备份
mount /dev/myvg/test-snap /mnt     # 注意是挂载快照卷名：testlv-snap
cd /mnt
tar -jcf /tmp/users.tar.bz2 /users/inittab   # 压缩快照卷

# 卸载并删除快照
umount /mnt
lvremove /dev/myvg/test-snap       # 移除快照卷

# 从备份恢复
tar xf /tmp/users.tar.bz2 -C ./   # 将文件解压到当前目录

九补充、RAID 与 LVM 对比 ⚖️

RAID 和 LVM 解决的是不同层面的问题 ：RAID 管「多块盘如何组成一块更可靠/更快的盘」，LVM 管「这一块（或几块）盘上的空间如何灵活划分与调整」。二者可以同时使用（例如先做 RAID，再在 RAID 设备上做 LVM）。

核心对比表

对比维度 RAID 磁盘阵列 LVM 逻辑卷管理
主要目标 提高可靠性 （冗余）或性能（条带），或两者兼顾 提高容量管理灵活性（扩缩、合并多盘为一池）
作用层次 底层块设备：多块物理盘 → 一个逻辑块设备（如 /dev/md0） 在块设备之上：多个 PV → VG → 多个 LV，再格式化
是否改盘上数据布局 是（条带/镜像/校验分布在不同盘上） 否（只是把若干块设备合成池再切分）
典型操作 创建阵列、加/拔盘、热备、重建 创建/删除/扩展/缩减 LV，做快照，跨盘迁移
单盘坏掉 有冗余的级别：可继续用，换盘重建；RAID0：整阵列为不可用 若该盘是某 PV，仅影响该 PV 上的数据；VG 中其他 PV 上的 LV 可正常用（取决于该 LV 是否跨此盘）
容量 由级别决定（如 RAID1 为 50%，RAID5 为 (n-1)/n） 由 VG 内 PV 总和决定，可随时加 PV 扩 VG
能否替代对方 不能替代 LVM（不提供「随意扩缩分区」） 不能替代 RAID（不提供冗余或条带性能）

为什么需要 RAID？为什么需要 LVM？

技术 要解决的核心问题 典型原因
RAID 单盘故障导致业务中断或数据丢失；单盘 I/O 成为瓶颈 需要高可用、更高读写带宽、在有限预算下用多块小盘替代一块大盘
LVM 分区大小固定，扩缩都要备份、重分区、恢复，多盘空间无法统一调配 需要在线扩盘、多盘合成一个池再划分、快照备份、灵活迁移

使用场景简表

场景 更依赖 RAID 更依赖 LVM 说明
数据库数据目录 ✅ 常用 RAID10/5 ✅ 常用 LVM RAID 保证性能与容错，LVM 方便扩缩与快照
文件服务器 / NAS ✅ RAID5/6/10 ✅ 常配合 LVM RAID 提供冗余，LVM 方便按目录分配/扩展空间
系统盘 /boot ✅ 可用 RAID1 ❌ 少用 小容量、高可用即可，一般不需 LVM
云主机/虚拟化底层存储 ✅ 存储层 RAID ✅ 常见 LVM 底层 RAID，上层 LVM 划分给不同 VM 或卷
仅想「把多块盘当一块用」且不关心冗余 可用 JBOD/RAID0 ✅ 也可 LVM 要灵活就 LVM，要极致顺序性能可 RAID0
只想在线扩大某个分区 ❌ ✅ 纯 LVM 场景

组合使用关系（Mermaid）

盘1
/dev/md0
盘2
盘3
VG 卷组
LV1
LV2
ext4
xfs

层次 ：物理盘 → RAID 阵列（如 /dev/md0）→ LVM 的 PV/VG/LV → 文件系统。

生活例子 ：格式化（mke2fs/mkfs） = 在空房间里画格子、贴标签，规定以后文件按什么规则存；挂载（mount） = 把这块空间"放到"某个目录门口，进这个目录就是在用这块空间；umount = 把柜子从门口移开，门后面就看不到它了；/etc/fstab = 一张"开机时自动把哪些柜子放到哪些门口"的清单，重启后不用再手动 mount。

典型组合 ：多块盘 → 做 RAID（如 RAID5）得到 /dev/md0 → 将 /dev/md0 做成 PV 加入 VG → 在 VG 上创建 LV 并格式化为 ext4/xfs 等 → 挂载使用。这样既有 RAID 的冗余/性能，又有 LVM 的扩缩与快照能力。

十、Shell 脚本与命令补充 🖥️

10.1 菜单脚本（版本一：带颜色）

bash 复制代码 
#!/bin/bash
#
cat << EOF
d|D) show disk usages.
m|M) show memory usages.
s|S) show swap usages.
*) quit.
EOF

#read -p "Your choice: " CHOICE
echo -n -e "\033[31mYour choice:\033[0m"
while [ $CHOICE != 'quit' ];do
  case $CHOICE in
  d|D)
    echo "Disk usage: "
    df -Ph ;;
  m|M)
    echo "Memory usage: "
    free -m | grep "Mem" ;;
  s|S)
    echo "Swap usage: "
    free -m | grep "Swap" ;;
  *)
    echo "Unknown.." ;;
  esac
read -p "Again, your choice: " CHOICE
done

10.2 菜单脚本（版本二：while 无限循环）

bash 复制代码 
#!/bin/bash
while [ 1 -eq 1 ]; do
echo ""
read -p "d|D)   show disk usages.
m|M)    show memory usages.
s|S)    show swap usages.
quit|q) quit
your  choice: " choice
case $choice in
d|D)
df -h ;;
m|M)
free -m|grep "Mem";;
s|S)
free -m|grep "Swap";;
quit|q)
exit 0 ;;
*)
echo "Unknow choice."
esac
done

10.3 脚本编程控制结构

🖥️ 脚本控制结构
➡️ 顺序
🔀 选择

if / case
🔄 循环

for / while / until

while 循环（条件满足进入，不满足退出）：

bash 复制代码 
while CONDITION; do
  statement
done

until 循环（条件不满足进入，满足退出）：

bash 复制代码 
until CONDITION; do
  statement
done

for 循环（两种形式）：

bash 复制代码 
for 变量 in 列表; do
  循环体
done

for (( expr1; expr2; expr3 )); do
  循环体
done

10.4 脚本示例：小写转大写（until）

bash 复制代码 
#!/bin/bash
#
read -p "Input something :" STRING
until [ $STRING == 'quit' ]; do
echo $STRING | tr 'a-z' 'A-Z'
read -p "INPUT something:" STRING
done

10.5 脚本示例：每隔 5 秒检测 hadoop 是否登录（until）

bash 复制代码 
#!/bin/bash
#
who | grep "hadoop" &> /dev/null
RETVAL=$?
until [ $RETVAL -eq 0 ]; do
    sleep 5
    echo "hadoop not login."
    who | grep "hadoop" &> /dev/null
    RETVAL=$?
done
echo "hadoop is logged in"

也可以简写为：

bash 复制代码 
#!/bin/bash
#
until who | grep "hadoop" &> /dev/null; do
    sleep 5
    echo "hadoop not login."
done
echo "hadoop is logged in"

10.6 脚本示例：1 到 100 求和（C 风格 for）

bash 复制代码 
#!/bin/bash
#
declare -i SUM=0
for ((I=1;I<=100;I++));do
let SUM+=$I
done
echo "1..100 value is $SUM"

10.7 ext2 文件系统块组组成（复习）

超级块、GDT、block bitmap、inode bitmap、data blocks

10.8 文件系统挂载注意事项（复习）

  1. 挂载点事先存在
  2. 目录是否已经被其它进程使用
  3. 目录中的原有文件会被暂时隐藏（卸载以后又可以看见）

mount 指定设备方式：设备文件、LABEL=""、UUID=""

10.9 /etc/fstab 文件格式（复习）

text 复制代码 
设备         挂载点      文件系统类型    挂载选项      转储频率  检测次序
/dev/sda5   /mnt/test   ext3          defaults      0 0

如果是交换分区，挂载点是 swap，而不是一个目录。

10.10 tune2fs / dumpe2fs（复习）

  • tune2fs -l：显示超级块信息
  • tune2fs -L：设定卷标
  • tune2fs -o：设定默认挂载选项
  • dumpe2fs -h：仅显示超级块信息

10.11 watch 命令

周期性执行指定命令，并以全屏方式显示结果（类似 tail -f）：

bash 复制代码 
watch -n 1 'cat /proc/mdstat'     # 每 1 秒刷新
watch -n 2 'df -h'                # 每 2 秒查看磁盘

10.12 文件系统类型

  • ext2、ext3
  • 查看当前内核支持的文件系统类型：cat /proc/filesystems

10.13 安装 RHEL6.3 的方法

前提：CPU 支持硬件虚拟化技术。

  1. 创建虚拟机
  2. 下载 isos 目录中的 rhci-rhel-6.3-1.iso，并导入虚拟机的虚拟光驱
  3. 在 boot 提示符输入：linux ip=172.16.x.1 netmask=255.255.0.0 gateway=172.16.0.1 dns=172.16.0.1 ks=http://172.16.0.1/rhel6.cfg

64 位系统：/lib（32 位库）、/lib64（64 位库）。

十一、练习题汇总 📝

11.1 RAID 练习

  1. 创建一个大小为 10G 的 RAID 1，要求有一个空闲盘，而且 CHUNK 大小为 128K。
  2. 创建一个大小为 5G 的 RAID5 设备，chunk 大小为 256K，格式化为 ext4 文件系统，要求开机自动挂载 /backup 目录，而且不更新访问时间戳，而且支持 acl 功能。
  3. 创建一个空间大小为 10G 的 RAID5 设备；其 chunk 大小为 32k；要求此设备开机时可以自动挂载至 /backup 目录。

11.2 LVM 练习

  1. 创建一个由两个物理卷组成的大小为 20G 的卷组 myvg，要求其 PE 大小为 16M；而后在此卷组中创建一个大小为 5G 的逻辑卷 lv1，此逻辑卷要能在开机后自动挂载至 /users 目录，且支持 ACL 功能。
  2. 缩减前面创建的逻辑卷 lv1 的大小至 2G。

11.3 脚本练习

  1. 写一个脚本：通过 ping 命令测试 192.168.0.151 到 192.168.0.254 之间的所有主机是否在线，如果在线就显示 "ip is up." 以绿色 显示；如果不在线就显示 "ip is down." 以红色显示。要求分别使用 while、until 和 for（两种形式）循环实现。

    提示：ping -c 1 -W 1 IP

附录

A. 控制器与适配器区别 🔌

  • 控制器：集成在主板上的具有完善功能的模块（如集成网卡）。
  • 适配器：只提供插槽还需要其他条件的（如独立网卡插在 PCI 上）。

B. Shell 颜色显示（ANSI 转义码）🎨

格式 ：echo -e "\033[字背景颜色;字体颜色m字符串\033[控制码"

bash 复制代码 
echo -e "\033[1mHello\033[0m,world."       # 高亮
echo -e "\033[32mHello\033[0m,world."      # 绿色
echo -e "\033[1;32mHello\033[0m,world."    # 高亮+绿色
echo -e "\033[1;37;41mHello\033[0m,world." # 白字红底

让字体变为红色并闪烁：

bash 复制代码 
echo -e "\033[31m \033[05m 请确认您的操作,输入 [Y/N] \033[0m"

字体颜色（30--37）：

编码 颜色 编码 颜色
30 黑 34 蓝
31 红 35 紫
32 绿 36 深绿
33 黄 37 白

背景颜色（40--47）：

编码 颜色 编码 颜色
40 黑 44 蓝
41 深红 45 紫
42 绿 46 深绿
43 黄 47 白

ANSI 控制码：

控制码 效果 控制码 效果
\33[0m 关闭所有属性 \33[07m 反显
\33[01m 高亮 \33[08m 消隐
\33[04m 下划线 \33[nA 光标上移 n 行
\33[05m 闪烁 \33[nB 光标下移 n 行
\33[nC 光标右移 n 行 \33[nD 光标左移 n 行
\33[y;xH 设置光标位置 \33[2J 清屏
\33[K 清到行尾 \33[s 保存光标位置
\33[u 恢复光标位置 \33[?25l 隐藏光标
\33[?25h 显示光标

C. awk 基础 📊

bash 复制代码 
df -Ph | awk '{print $1}'                # 取第一列
df -Ph | awk '{print $1,$3}'             # 取第 1、3 列
df -Ph | awk '{print $0}'               # 显示每一行所有字段
df -Ph | awk '{print $NF}'              # 每行最后一个字段
awk -F: '{print $1,$3}' /etc/passwd     # 以冒号分隔取第 1、3 列
fdisk -l 2>/dev/null | grep "^Disk /dev/[sh]d[a-z]" | awk -F: '{print $1}'
# 2> 去除错误信息；-F: 以冒号 split；print $1 打印第一段

D. 其他命令

  • lsmod：显示已载入系统的模块
  • bss：Block Started by Symbol
  • readelf -h、readelf -S、objdump -h：查看 ELF 文件信息
  • shutdown -h now：Linux 关机命令
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