高级文件系统管理

本章内容

 设定文件系统配额
 设定和管理软RAID设备
 配置逻辑卷
 设定LVM快照
 btrfs文件系统

配置配额系统

综述
• 在内核中执行
• 以文件系统为单位启用
• 对不同组或者用户的策略不同
    根据块或者节点进行限制
        • 执行软限制（ soft limit）
        • 硬限制（ hard limit）
初始化
• 分区挂载选项： usrquota、 grpquota
• 初始化数据库： quotacheck

为用户设定配额

执行
• 开启或者取消配额： quotaon、 quotaoff
• 直接编辑配额： edquota username
• 在shell中直接编辑：
    setquota usename 4096 5120 40 50 /foo
• 定义原始标准用户
    edquota -p user1 user2

报告配额状态

报告
• 用户调查： quota
• 配额概述： repquota
• 其它工具： warnquota

RAID

 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
    Software RAID：

RAID级别

 RAID-0:
    读、写性能提升；
    可用空间： N*min(S1,S2,...)
    无容错能力
    最少磁盘数： 2, 2
 RAID-1：
    读性能提升、写性能略有下降；
    可用空间： 1*min(S1,S2,...)
    有冗余能力
    最少磁盘数： 2, 2N
 RAID-4：
    多块数据盘异或运算值，存于专用校验盘10

 RAID-5：
    读、写性能提升
    可用空间： (N-1)*min(S1,S2,...)
    有容错能力：允许最多1块磁盘损坏
    最少磁盘数： 3, 3+
 RAID-6：
    读、写性能提升
    可用空间： (N-2)*min(S1,S2,...)
    有容错能力：允许最多2块磁盘损坏
    最少磁盘数： 4, 4+11

RAID混合类型级别

 RAID-10：
    读、写性能提升
    可用空间： N*min(S1,S2,...)/2
    有容错能力：每组镜像最多只能坏一块
    最少磁盘数： 4, 4+
 RAID-01、 RAID-50
 RAID7： 可以理解为一个独立存储计算机，自身带有操作系统和管理工具，可以独立运行，理论上性能最高的RAID模式
 JBOD： Just a Bunch Of Disks
    功能：将多块磁盘的空间合并一个大的连续空间使用
    可用空间： sum(S1,S2,...)
 常用级别： RAID-0, RAID-1, RAID-5, RAID-10,
RAID-50, JBOD12

软RAID

 mdadm：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等等13

软件RAID的实现

 mdadm：模式化的工具
 命令的语法格式： mdadm [mode] <raiddevice> [options]<component-devices>
 支持的RAID级别： LINEAR, RAID0, RAID1, RAID4,RAID5, RAID6, RAID10
 模式：
    创建： -C
    装配: -A
    监控: -F
    管理： -f, -r, -a
 <raiddevice>: /dev/md#
 <component-devices>: 任意块设备14

 -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；
 例如：创建一个10G可用空间的RAID515

 -D：显示raid的详细信息；
    mdadm -D /dev/md#
 管理模式：
    -f: 标记指定磁盘为损坏
    -a: 添加磁盘
    -r: 移除磁盘
 观察md的状态：
    cat /proc/mdstat
 停止md设备：
    mdadm -S /dev/md#16

软RAID配置实例

 使用mdadm创建并定义RAID设备
#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
#mke2fs -j /dev/md0
 测试RAID设备
 mdadm允许检查RAID设备的状况
#mdadm --detail|D /dev/md0
 增加新的成员
#mdadm –G /dev/md0 –n4 -a /dev/sdf117

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18

软RAID管理

 生成配置文件： mdadm –D –s >> /etc/mdadm.conf
 停服务： mdadm –S /dev/md0
 激活： mdadm –A –s /dev/md0 激活
 删除raid信息： mdadm –zero-superblock /dev/sdb1

逻辑卷管理器

允许对卷进行方便操作的抽象层，包括重新设定文件系统的大小
允许在多个物理设备间重新组织文件系统
• 将设备指定为物理卷
• 用一个或者多个物理卷来创建一个卷组
• 物理卷是用固定大小的物理区域（ Physical Extent，PE）来定义的
• 在物理卷上创建的逻辑卷是由物理区域（ PE）组成
• 可以在逻辑卷上创建文件系统

LVM介绍

 LVM: Logical Volume Manager， Version: 2
 dm: device mapper： 将一个或多个底层块设备组织成一个逻辑设备的模块
 设备名： /dev/dm-#
 软链接：
    /dev/mapper/VG_NAME-LV_NAME
        /dev/mapper/vol0-root
    /dev/VG_NAME/LV_NAME
        /dev/vol0/root

LVM更改文件系统的容量

LVM可以弹性的更改LVM的容量
通过交换PE来进行资料的转换，将原来LV内的PE转移到其他的设备中以降低LV的容量，或将其他设备中的PE加到LV中以加大容量

删除逻辑卷

 删除逻辑卷必须先删除LV，再删除VG，最后删除PV
 点击逻辑卷管理器的“卷组” ->“逻辑视图”的LV逻辑卷
 点击“移除选择的逻辑卷”，再删除VG，最后删除PV。

pv管理工具

 显示pv信息
pvs：简要pv信息显示
pvdisplay
 创建pv
pvcreate /dev/DEVICE

vg管理工具

 显示卷组
vgs
vgdisplay
 创建卷组    
vgcreate [-s #[kKmMgGtTpPeE]] VolumeGroupName                PhysicalDevicePath [PhysicalDevicePath...]
 管理卷组
vgextend VolumeGroupName PhysicalDevicePath   [PhysicalDevicePath...]
vgreduce VolumeGroupName PhysicalDevicePath        [PhysicalDevicePath...]
 删除卷组
先做pvmove，再做vgremove

lv管理工具

 显示逻辑卷
lvs
Lvdisplay
 创建逻辑卷
lvcreate -L #[mMgGtT] -n NAME VolumeGroup
 删除逻辑卷
lvremove /dev/VG_NAME/LV_NAME
 重设文件系统大小
fsadm [options] resize device [new_size[BKMGTEP]]
resize2fs [-f] [-F] [-M] [-P] [-p] device [new_size]

扩展和缩减逻辑卷

 扩展逻辑卷：
    # lvextend -L [+]#[mMgGtT] /dev/VG_NAME/LV_NAME
    # resize2fs /dev/VG_NAME/LV_NAME
 缩减逻辑卷：
    # umount /dev/VG_NAME/LV_NAME
    # e2fsck -f /dev/VG_NAME/LV_NAME
    # resize2fs /dev/VG_NAME/LV_NAME
    #[mMgGtT]
    # lvreduce -L [-]#[mMgGtT] /dev/VG_NAME/LV_NAME
# mount

逻辑卷管理器快照

 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
 对于需要备份或者复制的现有数据集临时拷贝以及其它操作来说，快照是最合适的选择。
 快照只有在它们和原来的逻辑卷不同时才会消耗空间。
 在生成快照时会分配给它一定的空间，但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
 当原来的逻辑卷中有所改变时，会将旧的数据复制到快照中。
 快照中只含有原来的逻辑卷中更改的数据或者自生成快照后的快照中更改的数据
 建立快照的卷大小只需要原始逻辑卷的15%～20%就够了。也可以使用lvextend放大快照。

 快照就是将当时的系统信息记录下来，就好像照相一般，若将来有任何数据改动了，则原始数据会被移动到快照区，没有改动的区域则由快照区和文件系统共享。
由于快照区与原本的LV共用很多PE的区块，因此快照去与被快照的LV必须要要在同一个VG上！系统恢复的时候的文件数量不能高于快照区的实际容量。

使用LVM快照

 为现有逻辑卷创建快照
#lvcreate -l 64 -s -n snap-data -p r /dev/vg0/data
 挂载快照
#mkdir -p /mnt/snap
#mount -o ro /dev/vg0/snap-data /mnt/snap
 删除快照
#umount /mnt/databackup
#lvremove /dev/vg0/databackup

练习1、创建一个至少有两个PV组成的大小为20G的名为testvg的VG；要求PE大小为16MB, 而后在卷组中创建大小为5G的逻辑卷testlv；挂载至/users目录

练习2、 新建用户archlinux，要求其家目录为/users/archlinux，而后su切换至archlinux用户，复制/etc/pam.d目录至自己的家目录

练习3、扩展testlv至7G，要求archlinux用户的文件不能丢失

练习4、收缩testlv至3G，要求archlinux用户的文件不能丢失

练习5、对testlv创建快照，并尝试基于快照备份数据，验正快照的功能