Linux入门攻坚——7、磁盘管理——文件系统挂载管理及RAID、LVM

已经安装文件系统的分区需要经过挂载才能使用。

一切文件系统的使用都是从根开始，根是文件系统的起始点。

计算机启动过程：加电自检——bootloader——kernel——rootfs——/sbin/init

kernel第一步要加载根系统。

 将额外文件系统与根文件系统某现存的目录建立起关联关系，进而使得此目录作为其他文件访问入口的行为称之为挂载；
解除此关联关系的过程称之为卸载；
把设备关联挂载点：mount point
mount
卸载时：可使用设备，也可以使用挂载点
umount

注意：挂载点下原有文件在挂载完成后会被临时隐藏；

挂载方法：mount DEVICE MOUNT_POINT
mount ：通过查看/etc/mtab文件 显示当前系统已挂载的所有设备
    mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir
    device：指明要挂载的设备
        （1）设备文件：例如/dev/sda5
        （2）卷标：-L 'LABEL'，如 -L 'MYDATA'
        （3）UUID：-U 'UUID'，例如：-U '6a5d8ae3-5aba-4630-826a-1332dba38771'
        （4）伪文件系统名称：proc，sysfs，devtmpfs，configfs
    dir：挂载点
        事先存在：建议使用空目录：
        进程正在使用中的设备无法被卸载
    常用命令选项：
        -t vsftype：指定要挂载的设备上的文件系统类型；
        -r：readonly，只读挂载
        -w：read and write，读写挂载
        -n：不更新/etc/mtab
        -a：自动挂载所有支持自动挂载的设备（定义在了/etc/fstab文件中，且挂载选项中有“自动挂载”功能）；
        -L 'LABEL'：以卷标指定挂载设备
        -U UUID：以UUID指定要挂载的设备
        -B，--bind：绑定目录到另一个目录上。

查看内核追踪到的已挂载的所有设备：cat /proc/mounts

    -o options ： 挂载文件系统的选项
        async：异步模式 （CoW，Copy on Write，写时拷贝）
        sync：同步模式
        atime/noatime：更新访问时间/不更新访问时间，包含目录和文件
        diratime/nodiratime：目录的访问时间戳
        auto/noauto：是否支持自动挂载
        exec/noexec：是否支持将文件系统上应用程序运行为进程
        dev/nodev：是否支持在此文件系统上使用设备文件
        suid/nosuid：
        remount：重新挂载
        ro：只读
        rw：读写
        user/nouser：是否允许普通用户挂载此设备
        acl：启用此文件系统上的acl功能

    注意：上述选项可多个同时使用，彼此使用逗号分隔；
              默认挂载选项：defaults——rw,suid,dev,exec,auto,nouser,and async

卸载命令：
    umount DEVICE
    umount MOUNT_POINT

当挂载设备忙时（有进程正在访问的设备），无法卸载：

所以，查看内核追踪到的已挂载的所有设备，使用：cat /proc/mounts
以上是Centos6上的实验结果，在Centos7上，-n选项挂载，mount，cat /etc/mtab中都显示挂载结果。

查看正在访问指定文件系统的进程：
    fuser -v MOUNT_POINT
终止所有正在访问指定的文件系统的进程：
    fuser -km MOUNT_POINT

挂载交换分区：
    启用：swapon [OPTION]...[DEVICE]
        -a：激活所有的交换分区
        -p PRIORITY：指定优先级；
    禁用：swapoff [OPTION]... [DEVICE]

内存空间使用状态：
free [OPTION]
    -m：以MB为单位
    -g：以GB为单位

文件系统空间占用等信息的查看工具：
df：disk free
    -h：human-readable
    -i：inodes instead of blocks
    -P：以POSIX兼容的格式输出；

查看某目录总体空间占用状态
    du [OPTION]... /dir：
        -h：human-readable
        -s：summary

文件挂载的配置文件：/etc/fstab
每行定义一个要挂载的文件系统；

要挂载的设备或伪文件系统、挂载点、 文件系统类型、挂载选项、 转储频率、 自检次序

要挂载的设备或伪文件系统：
    设备文件、LABEL（LABEL=""）、UUID（UUID=""）、伪文件系统名称（proc，sysfs）
挂载选项：defaults
转储频率：0，不做备份；1，每天转储；2，每隔一天转储；
自检次序：0，不自检；1，首先自检，一般只有rootfs才用1；2，...

文件系统上的其他概念：

Inode：Index Node，索引节点
    地址指针：直接指针、间接指针、三级指针
    inode bitmap：对位标识每个inode空闲与否的状态信息；

链接连接：
    硬链接：不能够对目录进行；不能跨分区进行；指向同一个inode的多个不同路径，创建文件的硬链接即为inode创建新的引用路径，因此会增加其引用计数；
    符号链接：可以对目录进行；可以跨分区进行；指向的是另一个文件的路径，其大小为指向的路径字符串的长度，不增加或减少目标文件inode的引用计数。
ln [-sv] SRC DEST
    -s：symbolic link
    -v：verbose

文件管理操作对文件的影响：
    文件删除：
    文件复制：
    文件移动：

bash脚本编程：用户交互
    read [option]...[name ...]
        -p 'PROMPT'：
        -t TIMEOUT：

bash -n /path/to/some_script：检测脚本中的语法错误
bash -x /path/to/some_script ：调试（单步）执行

#!/bin/bash
# Version:0.0.1
# Author:zz
# Description: read testing

read -p "Enter a disk special file:" diskfile
[ -z "$diskfile" ] && echo "Fool" && exit 1

if fdisk -l | grep "^Disk $diskfile" &> /dev/null; then
    fdisk -l $diskfile
else
    echo "Wrong disk special file."
    exit 2
fi   

RAID：Redundant Arrays of Inexpensive（Independent） Disks，廉价磁盘冗余阵列（独立磁盘冗余阵列）

提高IO能力——多个磁盘并行读写、提高耐用性——磁盘冗余实现；

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
    Software RAID：软件实现的RAID
级别：level，0,1,2,3,4,5,6,10,01
    RAID0：条带卷，strip；读、写性能提升，无容错能力，最少磁盘数2，可用空间N*min（）；
    RAID1：镜像带，mirror；读性能提升、写性能略有下降，可用空间1*min（），有冗余能力，最少磁盘2；
    RAID4：单块盘作为校验盘，性能瓶颈，读写压力大    
    RAID5：读写性能提升、可用空间（N-1）*min（）、有容错能力，1块磁盘，最少磁盘3
    RAID6：读写性能提升，可用空间（N-2）*min（）、有容错能力，2块磁盘，最少磁盘4
    RAID10：读写性能提升，可以空间N*min()/2、有容错能力，每组做多1块，最少磁盘数4
    RAID01：
    JBOD：Just a Bunch Of Disks，将多块磁盘的空间合并成一个大的连续空间使用

常用级别：RAID0，RAID1，RAID5，RAID10，RAID50，JBOD
实现方式：    硬件实现方式、软件实现方式

Centos6上的软件RAID的实现：
    结合内核中的md（multi devices）
    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-device>：任意块设备
        -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；
        -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#
        watch命令：watch -n # 'COMMAND'
            -n # ：刷新间隔，单位是秒，
        如：创建一个10G可用空间的RAID5：
        使用/dev/sdb磁盘剩余的空间创建分区
            

调整类型为fd：Linux raid auto

需要在添加一个分区设备作为空闲磁盘。现在有5,6,7,8四个分区

使用mdadm创建raid5

使用，类似分区，先要安装文件系统，即格式化

将一个磁盘标注为错误：

再坏一块，也可以工作，降级使用：

可以移除坏掉的设备：

设备修复后，添加新设备

使用mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb5,提示错误：

先停用：

重新装配

然后再增加

此时：

没有空闲磁盘了，再添加：

LVM2    LVM:Logic 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；
    /dev/dm-#

/dev/mapper/VG_NAME-LV_NAME
    /dev/mapper/vol0-root 
/dev/VG_NAME/LV_NAME
    /dev/vol0/root

.

使用LVM：

物理卷pv的管理：
1、先创建分区，并调整分区类型为8e：

2、可用的pv命令，pv管理工具
pvs：简要pv信息显示
pvdisplay：显示pv的详细信息

3、创建
pvcreate /dev/DEVICE

4、删除
pvremove /dev/DEVICE

卷组vg的管理
5、vg常用命令：

6、创建vg
vgcreate [-s #[bBsSkKmMgGtTpPeE]] VolumeGroupName PhysicalDevicePath  [PhysicalDe-vicePath...]

此时再看pv：

7、扩展vg
vgextend VG_NAME PV_NAME

8、vg缩减
减少pv设备，减少前，需要将pv上的数据移走，使用pvmove
pvmove PV_NAME
vgreduce VG_NAME PV_NAME...

逻辑卷lv的管理
9、lv的常用命令

10、创建lv
lvcreate -L #[mMgGtT] -n NAME VolumeGroup

创建的lv，有三个路径：/dev/dm-0，实际文件，两个链接路径：/dev/mapper/myvg-mylv和/dev/myvg/mylv

11、使用lv
lv就相当于一个分区，使用前要高级格式化，如格式化成ext4

12、挂载使用

13、扩展逻辑卷
lvextend -L [+]#[mMgGtT] /dev/VG_NAME/LV_NAME

虽然命令执行成功，但是看挂载后的空间没有改变，需要扩展文件系统：
resize2fs

14、缩减lv，先缩减文件系统大小（必须先卸载），然后缩减lv
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

以上是ext系统，其他系统会有不同。

快照：snapshot

创建一个快照卷，保存某一时刻对应卷的快照，即元数据，并同时监控对应卷的数据，如果数据要改变，则在改变前拷贝其到快照卷。
lvcreate -L #[mMgGtT] -p r -s -n SnapshotLogicalVolume OriginalLogicalVolumeName

lvremove：删除逻辑卷
vgremove：删除卷组
pvremove：删除物理卷

光盘设备的挂载：
    光盘设备文件：
        IDE：/dev/hdc
        Sata：/dev/sr0
        符号链接文件：
            /dev/cdrom
            /dev/cdrw
            /dev/dvd
            /dev/dvdrw
        mount -r /dev/cdrom /media/cdrom

dd命令：convert and copy a file
    用法：
        dd if=/PATH/FROM/SRC of=?PATH/TO/DEST 
            bs=#：block size ，复制单元大小；
            count=#：复制多少个bs；
    磁盘拷贝：
        dd if=/dev/sda of=/dev/sdb
    备份MBR：
        dd if=/dev/sda of=/tmp/mbr.bak bs=512 count=1
        dd if=/tmp/mbr.bak of=dev/sda bs=512 count=1

两个特殊设备：
/dev/null：数据黑洞
/dev/zero：吐零机