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  • 深入理解磁盘阵列(RAID)和逻辑卷管理(LVM)技术及应用指南


    文章目录

    • 磁盘阵列与逻辑卷管理
      • 1. 引言
        • 1.1 什么是 RAID
        • 1.2 什么是 LVM
      • 2. RAID 的基本原理
      • 3. mdadm 命令介绍
        • 3.1 安装和配置 mdadm
        • 3.2 创建 RAID 设备
        • 3.3 添加和删除硬盘到 RAID 设备
        • 3.4 查看和监控 RAID 设备
        • 3.5 修复和恢复 RAID 设备
      • 4. LVM 的基本原理
      • 5. pvcreate 命令详解
        • 5.1 创建物理卷
        • 5.2 物理卷管理
      • 6. vgcreate 命令详解
        • 6.1 创建卷组
        • 6.2 卷组管理
      • 7. lvcreate 命令详解
        • 7.1 创建逻辑卷
        • 7.2 逻辑卷管理
      • 8. RAID 与 LVM 的结合应用
      • 9. 实际案例:使用 mdadm 和 LVM 进行磁盘配置
      • 10. 总结
    • python精品专栏推荐
      • python基础知识(0基础入门)
      • python爬虫知识

    磁盘阵列与逻辑卷管理

    1. 引言

    1.1 什么是 RAID

    RAID (Redundant Array of Independent Disks) 即独立磁盘冗余阵列技术,是一种通过将多块硬盘组合起来实现数据冗余、提高读写速度以及容灾备份的技术。

    1.2 什么是 LVM

    LVM (Logical Volume Management) 即逻辑卷管理技术,是一种基于物理卷、卷组、逻辑卷等概念进行数据存储和管理的技术。LVM 能够动态地调整磁盘分区大小、进行数据备份等操作。

    2. RAID 的基本原理

    RAID 的实现方式包括 RAID-0 到 RAID-6 等不同级别。其中,RAID-0 是数据切割后分别存储在多块硬盘上,实现多块硬盘的并行运作提高磁盘读写速度;而 RAID-1 则是在两块硬盘之间进行数据冗余备份。RAID 还可以通过多块硬盘的并联来实现更高级别的容错备份。

    3. mdadm 命令介绍

    3.1 安装和配置 mdadm

    mdadm 是 Linux 下的一款软件 RAID 工具,可以通过下列命令进行安装:

    sudo apt-get update
    sudo apt-get install mdadm
    
    • 1
    • 2

    3.2 创建 RAID 设备

    RAID 设备可以通过下列命令进行创建:

    sudo mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb1 /dev/sdc1
    
    • 1

    该命令将硬盘 sdb1 和 sdc1 组成一个 RAID-1 级别的设备 /dev/md0。

    3.3 添加和删除硬盘到 RAID 设备

    可以通过下列命令向 RAID 设备中添加新的硬盘:

    sudo mdadm --add /dev/md0 /dev/sdd1
    
    • 1

    也可以通过下列命令将硬盘从 RAID 设备中删除:

    sudo mdadm --remove /dev/md0 /dev/sdd1
    
    • 1

    3.4 查看和监控 RAID 设备

    可以通过下列命令查看当前所有 RAID 设备的信息:

    sudo mdadm --detail --scan
    
    • 1

    也可以通过下列命令监控 RAID 设备的磁盘读写情况:

    sudo watch cat /proc/mdstat
    
    • 1

    3.5 修复和恢复 RAID 设备

    当 RAID 设备出现磁盘故障时,可以通过下列命令进行修复:

    sudo mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/sdd1
    sudo mdadm --manage /dev/md0 --remove /dev/sdc1
    
    • 1
    • 2

    上述命令将故障硬盘 sdc1 移除 RAID 设备,再将新的硬盘 sdd1 加入其中进行修复。

    4. LVM 的基本原理

    LVM 主要由物理卷(Physical Volume)、卷组(Volume Group)和逻辑卷(Logical Volume)三个概念组成。物理卷是磁盘或磁盘分区,逻辑卷则是用户创建的虚拟磁盘分区,而卷组负责对多个物理卷进行管理和组织。

    5. pvcreate 命令详解

    5.1 创建物理卷

    可以通过下列命令将硬盘分区格式化为物理卷:

    sudo pvcreate /dev/sdb1
    
    • 1

    5.2 物理卷管理

    可以通过下列命令查看当前所有物理卷的信息:

    sudo pvdisplay
    
    • 1

    也可以通过下列命令扩展现有的物理卷:

    sudo pvresize /dev/sdb1
    
    • 1

    6. vgcreate 命令详解

    6.1 创建卷组

    可以通过下列命令创建卷组:

    sudo vgcreate data /dev/sda1 /dev/sdb1
    
    • 1

    该命令创建了名为 data 的卷组,并将物理卷 /dev/sda1 和 /dev/sdb1 添加到该卷组中。

    6.2 卷组管理

    可以通过下列命令查看当前所有卷组的信息:

    sudo vgdisplay
    
    • 1

    也可以通过下列命令扩展现有的卷组:

    sudo vgextend data /dev/sdc1
    
    • 1

    7. lvcreate 命令详解

    7.1 创建逻辑卷

    可以通过下列命令创建逻辑卷:

    sudo lvcreate -L 10G -n test data
    
    • 1

    该命令创建了名为 test 的 10GB 逻辑卷,并将其添加到名为 data 的卷组中。

    7.2 逻辑卷管理

    可以通过下列命令查看当前所有逻辑卷的信息:

    sudo lvdisplay
    
    • 1

    也可以通过下列命令扩展现有的逻辑卷:

    sudo lvextend -L +5G /dev/data/test
    
    • 1

    上述命令将 test 逻辑卷的大小扩展 5GB。

    8. RAID 与 LVM 的结合应用

    RAID 和 LVM 都是一种磁盘存储和管理技术,它们可以一起使用来实现更加高效的数据存储、备份和恢复等功能。通过将多块硬盘组成 RAID 设备,再基于该设备创建物理卷,最终在卷组和逻辑卷上进行数据管理,可以为用户提供更加灵活、可靠的磁盘存储解决方案。

    9. 实际案例:使用 mdadm 和 LVM 进行磁盘配置

    以下是一份使用 mdadm 和 LVM 进行磁盘配置的实际案例:

    1. 创建两块硬盘的 RAID-1 设备 /dev/md0:
    sudo mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb1 /dev/sdc1
    
    • 1
    1. 将 /dev/md0 格式化为物理卷,并创建名为 data 的卷组:
    sudo pvcreate /dev/md0
    sudo vgcreate data /dev/md0
    
    • 1
    • 2
    1. 在 data 卷组上创建一个 10GB 的逻辑卷 test:
    sudo lvcreate -L 10G -n test data
    
    • 1
    1. 对 test 逻辑卷进行格式化以及挂载:
    sudo mkfs.ext4 /dev/data/test
    sudo mount /dev/data/test /mnt
    
    • 1
    • 2
    1. 验证逻辑卷大小以及挂载点:
    df -h
    
    • 1

    10. 总结

    RAID 和 LVM 是两种常用的磁盘存储和管理技术,在实际应用中可以结合使用。通过将多块硬盘组成 RAID 设备,再基于该设备创建物理卷、卷组和逻辑卷等进行数据管理,可以为用户提供更加灵活、可靠的磁盘存储解决方案。


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