Linux存储管理2

痛定思痛。 2022-05-27 04:54 179阅读 0赞

# 一，文件系统详解 #

## 1，EXT3/4文件系统    ##

### 1.1 详解 ###

#### **1.1.1 类型** ####

索引index文件系统

#### **1.1.2 系统限制** ####

Ext3： 文件系统最大16TB，单个文件最大2TB  
Ext4： 文件系统最大16TB，单个文件最大16TB  
![70][]

#### **1.1.3 出处** ####

Red\_Hat\_Enterprise\_Linux-7-7.0\_Release\_Notes-zh-CN  
希望大家课下阅读该书籍

#### **1.1.4 存储结构** ####

磁盘>分区>文件系统>块组>索引目录>数据块  
原版  
 ![70 1][]

中文

![70 2][]

#### **1.1.5 名词解释**    ####

#### ![70 3][]             ####

superblock：记录此文件系统的整体信息。包括inode/block的总量，使用量，剩余量，以及文件系统的格式等等。  
inode：记录文件的属性（文件的元数据metadata），一个文件占用一个inode，同时记录此文件数据所在的block numbber。inode大小 为 128 bytes  
block：实际存储文件的内容，若文件较大，会占用多个block。block大小 为 1, 2, 4K

**superblock**

1 block 与 inode 的总量；  
2未使用与已使用的 inode / block 数量；  
3 block 与inode 的大小 (block 为 1, 2, 4K，inode 为 128 bytes)；  
4 filesystem 的挂载时间、最近一次写入数据的时间、最近一次检验磁盘 (fsck) 的时间等文件系统的相关信息；  
5一个 valid bit 数值，若此文件系统已被挂载，则 valid bit 为 0 ，若未被挂载，则 valid bit 为 1  
6 superblock的备份信息。  
**inode**  
包含文件的元信息，具体来说有以下内容：  
  
\* 文件的字节数  
\* 文件拥有者的User ID  
\* 文件的Group ID  
\* 文件的读、写、执行权限  
\* 文件的时间戳，共有三个：ctime指inode上一次变动的时间，mtime指文件内容上一次变动的时间，atime指文件上一次打开的时间。  
\* 链接数，即有多少文件名指向这个inode  
\* 文件数据block的位置  
**block**  
存储文件的实际数据。BLOCK 大小设置

### 1.2 示例部分      ###

示例1：inode

创造一个文件，观察inode信息。  
ll   -i    文件名  
示例2：block  
问题1：分区中，文件的数量和什么有关系。  
1 观察某个分区中的inode节点数  
df    -i  
2 创建一个文件  
touch  文件名  
3 再次观察inode节点数  
df    -i  
4 创造大量文件。观察inode使用情况  
for    i     in     \`seq 30000\`     ;      do      touch     $i     ;     done  
5 在另一个SHEEL，观察inode变化情况。  
watch -n 2 'df -i'  
6 请问最后，还能否创建新文件呢？  
***结论：inode决定了文件系统中文件的数量。***  
7.但是，能否向已存在的文件中写入内容呢？答案是？  
***结论：block决定了文件存储的空间。***  
问题2：当分区空间大小消耗完毕，还能否新增文件？  
cp: 无法创建普通文件"": 设备上没有空间  
1 向目标分区写入大量数据，填满  
dd   if=/dev/zero     of=/disk1/5.txt    bs=1k    count=1000  
2 查看目标分区容量，已满  
df -hT  
3 创造新文件  
touch  
4 得出结论，磁盘空间的限制根据inode和block两方面  
请清理掉填满的分区。避免不必要的报错。  
示例3：superblock  
**目的：通过查询文件系统，理解inode/block/group block的概念  
ext4文件系统**  
1. 方法一：dumpe2fs 查看文件系统  
1  dumpe2fs 查看EXT4文件系统。  
\[root@localhost ~\]\#dumpe2fs  /dev/vg1/lv1  
\[root@localhost ~\]\# dumpe2fs /mnt/lv2 |less  
Filesystem volume name:   <none>        //卷标  
Last mounted on:          /mnt/lv2        //最后一次挂载  
Filesystem UUID:          0b6c98a1-0ec4-4fc6-b594-38d729d3791e    //uuid  
Filesystem magic number:  0xEF53  
Filesystem revision \#:    1 (dynamic)    //版本  
Filesystem features:      has\_journal ext\_attr resize\_inode dir\_index filetype needs\_recovery extent 64bit flex\_bg sparse\_super huge\_file uninit\_bg dir\_nlink extra\_isize    //特性  
Filesystem flags:         signed\_directory\_hash  
Default mount options:    user\_xattr acl    //默认挂载属性  
Filesystem state:         clean        //干净，非修复状态  
Errors behavior:          Continue  
Filesystem OS type:       Linux  
Inode count:              77824    //inode总数  
Block count:              307200    //block总数  
Reserved block count:     14335    //保留block  
Free blocks:              264119    //空闲block  
Free inodes:              75324    //空闲inode  
First block:              1        //第一个block  
Block size:               1024        //block大小  
Fragment size:            1024          
Group descriptor size:    64  
Reserved GDT blocks:      255  
Blocks per group:         8192  
Fragments per group:      8192  
Inodes per group:         2048  
Inode blocks per group:   256  
Flex block group size:    16  
Filesystem created:       Thu Oct 12 7:49:17 2016    //创建时间  
Last mount time:          Thu Oct 12 8:11:01 2016        //上次挂载      
Last write time:          Thu Oct 12 8:11:01 2016    //文件系统写入时间  
Mount count:              2        //挂载次数  
Maximum mount count:      -1  
Last checked:             Thu Oct 12 8:49:17 2017    //最后一次检测  
Check interval:           0 (<none>)  
Lifetime writes:          39 MB  
Reserved blocks uid:      0 (user root)  
Reserved blocks gid:      0 (group root)  
First inode:              11        //第一个inode  
Inode size:               128    //inode大小，字节  
Journal inode:            8  
Default directory hash:   half\_md4  
Directory Hash Seed:      ae1105b5-c894-4e37-84e3-16ac564f60d4  
Journal backup:           inode blocks  
Journal features:         journal\_incompat\_revoke journal\_64bit  
日志大小:             4096k  
Journal length:           4096            //日志类信息  
Journal sequence:         0x00000008  
Journal start:            1  
Group 0: (Blocks 1-8192) \[ITABLE\_ZEROED\]  
Checksum 0xa19a, unused inodes 514  
主 superblock at 1, Group descriptors at 2-4  
保留的GDT块位于 5-259  
Block bitmap at 260 (+259), Inode bitmap at 276 (+275)  
Inode表位于 292-547 (+291)  
3412 free blocks, 514 free inodes, 366 directories, 514个未使用的inodes  
可用块数: 4781-8192  
可用inode数: 1535-2048  
Group 1: (Blocks 8193-16384) \[INODE\_UNINIT, ITABLE\_ZEROED\]  
Checksum 0x4d50, unused inodes 2048  
备份 superblock at 8193, Group descriptors at 8194-8196 //备份的超级块，用来恢复损坏块组的。  
保留的GDT块位于 8197-8451  
Block bitmap at 261 (bg \#0 + 260), Inode bitmap at 277 (bg \#0 + 276)  
Inode表位于 548-803 (bg \#0 + 547)  
499 free blocks, 2048 free inodes, 0 directories, 2048个未使用的inodes  
可用块数: 10253, 10255-10752  
可用inode数: 2049-4096  
  
2. 方法二：tune2fs查看文件系统（可修改卷标）  
tune2fs 也可以查看文件系统。  
\[root@localhost ~\]\# tune2fs -l /dev/sda3  
tune2fs 1.39 (29-May-2006)  
Filesystem volume name: qianfeng  
Last mounted on: <not available>  
Filesystem UUID: 28459f88-87dc-4624-94a7-07b0f3eb2420  
Filesystem magic number: 0xEF53  
Filesystem revision \#: 1 (dynamic)  
Filesystem features: has\_journal ext\_attr resize\_inode dir\_index filetype needs\_recovery sparse\_super  
Default mount options: (none)  
Filesystem state: clean  
Errors behavior: Continue  
Filesystem OS type: Linux  
Inode count: 48960  
Block count: 195312  
Reserved block count: 9765  
Free blocks: 183410  
Free inodes: 48946  
First block: 1  
Block size: 1024  
First inode: 11  
Inode size: 128  
Journal inode: 8  
  
**修改卷标，可使用-L 参数  
例如：tune2fs  -L qianfeng  /dev/vg1/lv1**  
扩展选项  
 ![70 4][]                         
**xfs文件系统**  
  *  xfs\_growfs /dev/vg1/lv1  
    xfs\_info /dev/vg1/lv1*  
示例4：卷标  
更改ext4文件系统的卷标信息（设置标签）  
\[root@tianyun ~\]\# tune2fs -L music /dev/vg1/lv1

## 2，XFS文件系统    ##

# ![70 5][]    #

![70 6][]![70 7][]

注意：与EXT4修复同理，不可以挂载使用文件系统时修复。

## 3，FAT文件系统    ##

# ![70 8][]    #

# 二，文件链接 #

## 1，符号链接symbolic link /软链接    ##

**符号链接 symbolic link /软链接，绝对路径记录/快捷方式。**  
1 创建一个文件，并输入内容。  
\[root@tianyun ~\]\# echo 111 > /file1  
2 创建一个软连接。  
\[root@tianyun ~\]\# ln -s /file1 /home/file11  
3 观察软连接  
\[root@tianyun ~\]\# ll /home/file11  
lrwxrwxrwx 1 root root 6 Dec 20 17:58 /home/file11 -> /file1  
4 观察软连接文件的inode是新的。内容是6，就是源文件的绝对路径。  
\[root@tianyun ~\]\# ll -i /file1 /home/file11  
4599081 -rw-r--r-- 1 root root 4 Dec 20 17:57 /file1  
135 lrwxrwxrwx 1 root root 6 Dec 20 17:58 /home/file11 -> /file1  
5 查看两个文件，内容一致。  
\[root@tianyun ~\]\# cat /file1  
111  
\[root@tianyun ~\]\# cat /home/file11  
111  
6 删除源文件，软连接闪烁，不可用。  
\[root@tianyun ~\]\# rm -rf /file1  
\[root@tianyun ~\]\# ll /home/file11  
lrwxrwxrwx 1 root root 6 Dec 20 17:58 /home/file11 -> /file1  
总结：软连接是一个新文件，像快捷方式，可以对文件和目录做软连接。  
软连接记录的只是源文件的绝对路径。  
软连接失去源文件不可用。

## 2，硬链接    ##

**硬链接，新的文件入口**  
1 创建同分区硬链接成功，创建不同分区硬链接失败。  
\[root@tianyun ~\]\# echo 222 > /file2  
\[root@tianyun ~\]\# ln /file2 /file2-h1  
\[root@tianyun ~\]\# ln /file2 /home/file2-h2      
//将文件已硬链接方式，发送到其他分区。结果是？  
ln: failed to create hard link ‘/home/file2-h2’ => ‘/file2’: Invalid cross-device link  
\[root@tianyun ~\]\# ln /file2 /etc/file2-h3  
  
2 硬链接的inode号相同，但并不占用block。使用df -k观察硬链接数量无变化。  
\[root@tianyun ~\]\# ll -i /file2 /file2-h1 /home/file2-h3  
4599081 -rw-r--r-- 3 root root 4 Dec 20 18:03 /etc/file2-h3  
4599081 -rw-r--r-- 3 root root 4 Dec 20 18:03 /file2  
4599081 -rw-r--r-- 3 root root 4 Dec 20 18:03 /file2-h1  
把一些重要文件做多个链接  
  
3 不允许将硬链接指向目录  
\[root@tianyun home\]\# ln /home/ /mnt  
ln: “/home/”: 不允许将硬链接指向目录

总结：硬链接只能针对文件做。不能对目录做。  
硬链接只能在同分区做。  
硬链接不占用block。  
硬链接其实是复制了inode。

# 三，RAID（了解）    #

## 1，简介 ##

**PAID**：廉价磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent Disks）

**作用**：容错、提升读写速度

## 2，类型 ##

RAID类型 个数 利用率 优缺点  
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－  
RAID0 条带集 2＋ 100% 读写速率快，不容错  
RAID1 镜像集 2 50% 读写速率一般，容错  
RAID5 带奇偶校验条带集 3＋ (n-1）/n 读写速率快，容错，允许坏一块  
RAID6 带奇偶校验条带集双校验 4＋ (n-2）/n 读写快，容错，允许坏两块  
RAID10 RAID1的安全＋RAID0的高速 4 50% 读写速率快，容错  
RAID50 RAID5的安全＋RAID0的高速 6 (n-2）/n 读写速率快，容错  
RAID60 RAID6的安全＋RAID0的高速 8 (n-4）/n 读写速率快，容错

## ![70 9][]![70 10][]    ##

![70 11][]![70 12][]

## 3，不同场景RAID的使用 ##

**RAID 实现方式**

**硬RAID**： 需要RAID卡，有自己的CPU，处理速度快，有电池和无电池。

**软RAID**： 通过操作系统实现，比如Windows、Linux

## 4，RAID5（3块硬盘）+热备（1块硬盘）    ##

制作磁盘阵列步骤（重点部分）

### 4.1 准备4块磁盘    ###

\[root@tianyun ~\]\# ll /dev/sd\*  
brw-rw---- 1 root disk 8, 48 Jan 13 16:07 /dev/sdd  
brw-rw---- 1 root disk 8, 64 Jan 13 16:07 /dev/sde  
brw-rw---- 1 root disk 8, 80 Jan 13 16:07 /dev/sdf  
brw-rw---- 1 root disk 8, 80 Jan 13 16:07 /dev/sdg

### 4.2 创建RAID    ###

\[root@tianyun ~\]\# yum -y install mdadm //确保mdadm命令可用  
\[root@tianyun ~\]\# mdadm -C /dev/md0 -l5 -n3 -x1 /dev/sd\{d,e,f,g\}  
 -C 创建RAID  
/dev/md0 第一个RAID设备  
\-l5 RAID5  
\-n RAID成员的数量  
\-x 热备磁盘的数量  
可用空间2G

### 4.3 格式化，挂载    ###

\[root@tianyun ~\]\# mkfs.xfs /dev/md0  
\[root@tianyun ~\]\# mkdir /mnt/raid5  
\[root@tianyun ~\]\# mount /dev/md0 /mnt/raid5  
\[root@tianyun ~\]\# cp -rf /etc /mnt/raid5/etc1

### 4.4 查看RAID信息 ###

\[root@tianyun ~\]\# mdadm -D /dev/md0 //-D 查看详细信息  
/dev/md0:  
Version : 1.2  
Creation Time : Mon Jan 13 16:28:47 2016  
Raid Level : raid5        //raid类型  
Array Size : 2095104 (2046.34 MiB 2145.39 MB)  
Used Dev Size : 1047552 (1023.17 MiB 1072.69 MB)  
Raid Devices : 3        //组中设备的数量  
Total Devices : 4    //总设备数  
Persistence : Superblock is persistent  
  
Update Time : Mon Jan 13 16:34:51 2016  
State : clean     //状态，卫生的，哈哈  
Active Devices : 3    //活跃3个  
Working Devices : 4  //4个在工作  
Failed Devices : 0        //坏了1就危险了，2个就完蛋了  
Spare Devices : 1        //热备的1个。  
  
Layout : left-symmetric  
Chunk Size : 512K    //校验码大小  
Number Major Minor RaidDevice State  
0 8 48 0 active sync /dev/sdd        //同步  
1 8 64 1 active sync /dev/sde        //同步  
4 8 80 2 active sync /dev/sdf            //同步  
3 8 96 - spare /dev/sdg

### 4.5 模拟一块硬盘损坏，并移除    ###

终端一：  
\[root@tianyun ~\]\# watch -n 0.5 'mdadm -D /dev/md0 | tail' //watch持续查看  
终端二：  
\[root@tianyun ~\]\# mdadm /dev/md0 -f /dev/sde -r /dev/sde  
//模拟坏了并移除  
\-f --fail  
\-r --remove

### 4.6 设置RAID开机生效 ###

\[root@tianyun ~\]\# mdadm -D -s  
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 name=sxl1.com:0 UUID=c6761621:8878498f:f5be209e  
\[root@tianyun ~\]\# mdadm -D -s > /etc/mdadm.conf

### 4.7 参考    ###

**重建过程**

Update Time : Mon Aug 4 22:47:47 2016  
State : clean, degraded, recovering  
Active Devices : 2  
Working Devices : 3  
Failed Devices : 0  
Spare Devices : 1  
Layout : left-symmetric  
Chunk Size : 512K  
Rebuild Status : 3% complete  
Name : localhost.localdomain:0 (local to host localhost.localdomain)  
UUID : 3df9624c:138a5b3e:2f557132:59a43d04  
Events : 41  
Number Major Minor RaidDevice State  
0 252 16 0 active sync /dev/vdb  
3 252 64 1 spare rebuilding /dev/vde    //正在重建  
4 252 48 2 active sync /dev/vdd

**命令选项汇总**

mdadm选项汇总：  
\-s --scan  
\-S --stop  
\-D --detail  
\-C --create  
\-f --fail  
\-r --remove  
\-n --raid-devices=3  
\-x --spare-devices=1  
\-l --level=5

[70]: /images/20220527/53c3ca8e52164b1ea7a9612e8af19d14.png
[70 1]: /images/20220527/b756169fd6974b77a9249bf4c88574dd.png
[70 2]: /images/20220527/fb6a97eee93c4f0696007cf997f47fea.png
[70 3]: /images/20220527/1532ec2e027b41b4bad1d5672be317c6.png
[70 4]: /images/20220527/168aba1f4956437f8d8c5faa9470aaa9.png
[70 5]: /images/20220527/7bd5575b3ae94501a223b48d81b4949c.png
[70 6]: https://img-blog.csdn.net/2018041219094410?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xvdWt1bmRlYm9rZQ==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70
[70 7]: /images/20220527/3750e516b9c34607a85cef6a0e67bde8.png
[70 8]: /images/20220527/0294bb134460496ea45f9d9db368ebfc.png
[70 9]: https://img-blog.csdn.net/20180412192202175?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xvdWt1bmRlYm9rZQ==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70
[70 10]: /images/20220527/fc7e1456282d47c6bce7082f6e98f20b.png
[70 11]: https://img-blog.csdn.net/20180412192208867?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xvdWt1bmRlYm9rZQ==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70
[70 12]: /images/20220527/fef3141561fc4d78ba68cd917b209e1a.png