Quota与进阶文件管理
2015-06-12 03:30
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Quota的用途：
针对网络服务：
1. 针对WWW server，例如每个人的网页空间容量限制
2. 针对mail server，例如每个人的邮件空间限制
3. 针对file server，例如每个人最大的可用网络硬盘空间
针对Linux系统主机：
1. 限制某一群组所能使用的最大磁盘配额
2. 限制某一用户的最大磁盘配额
3. 以link的方式使邮件等可以作为限制的配额
Quota的使用限制：
1. 仅能针对整个file system（不能针对某个目录进行）
2. 要求Linux核心必须支持quota
3. 只对一般身份使用者有效
其实Quota是通过分析整个文件系统，每个使用者/群组拥有的档案总数与容量，再将这些数据记录在该文件系统的最顶层目录，然后在该记录文件中再使用每个帐号/群组的限制值去规范磁盘使用量的
Quota的设定项目：
1. 容量限制或档案数量限制（block或inode）
限制inode用量可以限制用户建立档案的数量；限制block用量可以限制用户使用的磁盘容量
2. soft/hard limit
hard：使用者绝对不能超过的限制值，如果超过这个值系统会锁住该用户的磁盘使用权
soft：超过soft但低于hard时，每次用户登录时系统会发出警告，并给予一个宽限时间（grace time）；若用户在宽限时间到达前将使用量减小至低于soft，宽限时间会停止
3. 倒数计时的宽限时间（grace time）
一般预设为7天，如果7天内不进行磁盘管理，soft限制值会取代hard限制值作为quota的限制
开启quota支持的两种方式：
1. 仅本次开机支持：mount -o remount, usrquota, grpquota 文件系统（挂载点）
其中，使用者与群组的quota文件系统支持参数分别是usrquota, grpqouta
2. 方法1中手动挂载的数据在下次重新挂载时会消失，所以最好写入配置文件/etc/fstab，在options后添加",usrquota,grpquota"即可
quotacheck：扫描文件系统并建立Quota的记录文件
quotacheck [-avugfM] [文件系统(挂载点)]
-a：扫描所有在/etc/mtab中含有quota支持的file system。在加上此参数后，文件系统可以省略（因为会扫描所有的file system）
-u：针对用户扫描空间使用情况，会建立aquota.user
-g：针对群组扫描空间使用情况，会建立aquota.group
-v：显示扫描过程的信息
-f：强制扫描文件系统，并写入新的quota配置文件
-M：强制以读写的方式扫描文件系统，只有在特殊情况下才会使用
一般只要使用【-avug】即可
quotaon：启动quota服务
quotaon [-avug] [文件系统(挂载点)]
-u：针对账户启动quota
-g：针对群组启动quota
-v：显示启动过程的相关信息
-a：根据/etc/mtab内的filesystem设定启动有关的quota，若没有该选项则需要添加文件系统
一般只要使用【-avug】即可
quotaoff：关闭quota服务
quotaoff [-aug] [文件系统(挂载点)]
-a：关闭所有filesystem的quota服务（根据/etc/mtab）
-u：仅针对后接文件系统关闭user quota
-g：仅针对后接文件系统关闭group quota
edquota：编辑帐号/群组的限制
edquota [-u username] [-g groupname]
edquota -t 宽限时间
edquota -p 模板帐号 -u 新帐号
可以设置的限制参数：
1. filesystem
2. blocks（磁盘容量）：这个数值是quota自己计算出来的，单位为KB
3. soft：单位为KB
4. hard：单位为KB
5. inodes（档案数）：quota自己计算出来的，单位为个数
6. soft：inode的soft限制值
7. hard：inode的hard限制值
当soft/hard为0时，表示没有限制
quota：单一用户的quota报告
quota [-ugvs] [username/groupname]
-u：后接username，显示出该用户的quota限制；若不接username则为显示当前用户
-g：后接groupname，显示出该群组的quota限制
-s：以MB等易于人类阅读的方式显示
repquota：针对文件系统的quota报告
repquota [-avugs] [文件系统(挂载点)]
-a：报告/etc/mtab中具有quota标志的filesystem的quota限制，有了这个参数就可以省略文件系统
-v：输出的数据中将含有filesystem的详细信息
-u：报告用户的quota限制
-g：报告群组的qutoa限制
-s：以MB等易于阅读的方式显示
一般只要使用【-auvs】即可
warnquota：
对超额使用者发出警告信息。根据/etc/warnquota.conf的设定，找出超过soft限制的用户，通过email发送警告信息（一封给用户，一封给root）。在/etc/warnquota.conf中，添加"MESSAGE = "后接邮件内容，在"MESSAGE"中，"|"代表断行，"\"代表下一行。warnquota不会自动执行，可以在/etc/cron.daily/下添加"warnquota"文件，加入内容"usr/sbin/warnquota"，再将其权限改为755即可
用脚本建立大量帐号并设定quota的方法：
1. 建立一个原始quota帐号，再将【edquota -p old -u new】写入脚本中
2. 直接以setquota建立用户quota设定（单位为KB）
setquota [-u/g] username/groupanme (block)soft (block)hard (inode)soft (inode)hard 文件系统
如果原主机没有将某个目录设定为独立分区（如/var/spool/mail），当前主机也无法新增出新的分割槽，或者想让使用者的邮件信箱与家目录的总体磁盘使用量为固定，可以采用以下方法：（假设/home是独立的分割槽）
1. 将mail这个目录完整的移动到/home下
2. 利用【ln -s /home/mail /var/spool/mail】来建立链接
3. 将/home进行quota设置
（由于大多distribution都有SELinux机制，所以在进行上述目录搬移时可能会出现限制，可能需要暂时关闭或修改SELinux规则）
独立磁盘冗余阵列（Redundant Arrays of Inexpensive Disks, RAID）：
RAID 0（等量模式，stripe）：效能最佳
每颗磁盘会被分割成等量的小区块（chunk），有数据要写入时，资料会被切割成区块的大小，然后依次放到不同的磁盘中。磁盘数越多整体的效能就越好，因为资料可以分散地让多颗磁盘存取。如果使用相同型号与容量的磁盘，效果较好。
但如果某颗磁盘损毁了，则整个档案就损毁了。另外如果使用容量不同的磁盘组成RAID 0，由于数据是等量依序存放到不同磁盘中的，当小容量磁盘的区块被用完后，所有的数据豆浆背斜入到最大的那颗磁盘去。
RAID 1（映像模式，mirror）：完整备份
这种模式主要是让统一分数据完整的保存在两个磁盘中。由于数据传送到I/O总线后会被复制多份到不同的磁盘，在大量写入RAID 1的情况下写入效能可能会变得很差。RAID 1最大的优势在于数据备份，但由于备份的存在，总容量会是全部磁盘容量的一半。虽然RAID 1写入的效能不佳，但读取的效能还可以，因为数据有两份在不同的磁盘上，如果多个process在读取同一个数据时，RAID会自行区的最佳的读取平衡。最好使用同一型号、容量相同的磁盘，如果是不同容量的磁盘，则整体容量将以最小的那颗磁盘为主。
RAID 0+1，RAID1+0
RAID 0+1：先让磁盘组成RAID 0，且这样的设定有两组，再将这两组组成RAID 1
RAID 1+0：先组成RAID 1再组成RAID 0
RAID 5：
至少需要三颗磁盘。数据的写入类似RAID 0，但每次写入时在每块磁盘还会加入一个同位校验位（parity）。所以，RAID 5的整体容量是磁盘数减1，而且只有当损毁的磁盘数大于等于2时资料才会被损毁。RAID 5的读取效能尚可，但写入效能会比较低，因为要进行校验位的计算，所以写入效能与系统硬件关系较大。尤其当使用软件磁盘阵列时，校验位是通过CPU去计算而非专职的磁盘阵列卡，所以效能会受到更大影响
预备磁盘（Spare Disk）：
为了让系统可以实时的在磁盘损毁时重建，需要spare disk的辅助。所谓的spare disk就是一颗或多颗没有包含在原磁盘阵列等级中的磁盘，这颗磁盘平时不会被磁盘阵列使用，当磁盘阵列有任何磁盘损毁时，spare disk就会被加入磁盘阵列并且损毁的磁盘会被移出阵列
硬件磁盘阵列（hardware RAID）
通过磁盘阵列卡来组成阵列，阵列卡上有专门的芯片来处理RAID任务，因此效能较好
软件磁盘阵列（software RAID）
通过软件来仿真磁盘阵列，会消耗较多的系统资源。
在Linux下硬件磁盘阵列的装置文件名为/dev/sd[a-p]；软件磁盘阵列使用的装置文件名是系统的装置文件，文件名为/dev/md[0,1...]
mdadm --detail /dev/md[0/1..]
mdadm --create --auto=yes /dev/md[0/1..] --raid-devices=N --spare-devices=N --level=[0/1/4/5/6/10] /dev/sd[a/b..]
--create：建立RAID的选项
--auto=yes：决定建立后面的软件磁盘阵列，即/dev/md[0/1..]
--raid-devices=N：使用几个partition作为磁盘阵列
--spare-devices=N：使用几个磁盘作为spare disk
--level=[0/1/5...]：设定磁盘阵列的等级
--detail：后接该磁盘阵列的详细信息
上面的语法中最后会接许多装置文件名，这些装置文件名可以是整颗磁盘（如/dev/sdb），也可以是分区（如/dev/sdb1），但这些装置文件名的总数必须等于--raid-devices与--spare-devices的个数总和
例：mdadm --create --auto=yes /dev/md0 --level=5 --raid-devices=4 --spare-devices=1 /dev/sdb{12,13,14}
可以通过查阅/proc./mdstat文件来查看系统software RAID的情况。文件内容：
第一行：指出md0的RAID等级，已使用的partition，哪个partition为spare disk
第二行：指出block数，磁盘区块（chunk）大小，[m/n]表示该阵列需要m个装置，且n个装置正常运作，后面的[UUUU]代表的是四个所需装置的启动情况（即[m/n]中的m），"U"代表正常运作，若为"_"则代表不正常
RAID创建完成后，格式化（mkfs）再挂载即可使用
RAID救援：
madam --manage /dev/md[0,1..] [-add 装置] [--remove 装置] [--fail 装置]
--add：将后面的装置加入到这个md中
--remove：将后面的装置从md中移除
--fail：将后面的装置设定为出错状态
设定开机自动启动并挂载RAID
1. 通过mdadm --detail获得装置的UUID
2. 设定/etc/mdadm/mdadm.conf，加入【ARRAY /dev/md1 UUID=...】
3. 修改/etc/fstab，添加自动挂载
关闭RAID软件：
1. umount /dev/md0
2. 修改/etc/fstab中的开机自动挂载设置
3. mdadm --stop /dev/md0
4. 修改mdadm.conf内容
若出现某一partition被占用，/proc/mdstat中显示有inactive的RAID（如md0），则将该partition删除后重启系统，再重新建立partition，查看/proc/mdstat档案，若此时新建的partition被占用且该RAID状态为inactive，则可以通过mdadm --stop关闭并移除该RAID。完成后重启即可。
逻辑卷管理（Logical Volume Manager，LVM）
LVM可以弹性的调整filesystem容量，可以将多个实体partition（或disk）整合在一起，让这些partition看起来像一个磁盘（VG），然后将这块大磁盘分割成可使用的分割槽（LV），然后将这些分割槽挂载便可以使用了。并且，未来可以新增或移除其他的实体partition到这个LVM管理的磁盘中。
Physical Volume（PV），物理卷
实际的partition需要调整系统标识符（system ID）成为8e（LVM的标识符），再使用pvcreate指令将其转换成LVM最底层的物理卷，然后才能使用这些PV
Volume Group（VG），卷组
多个PV可以整合成一个VG（可以理解成是一个大磁盘）。VG最多只能包含65534个PE，所以VG的容量与PE有关
Physical Extend（PE）
PE是LVM最小的储存区块，所有的数据都是藉由写入PE来处理的。LVM预设使用4MB的PE区块，所以默认VG的大小是4*65535/1024=256G
Logical Volume（LV），逻辑卷
最终VG要被切割成LV，LV才是可以被格式化和使用的（类似分割槽），其大小与包含的PE总数有关。LV的装置文件名通常为/dev/vgname/lvname的样式
LVM可弹性变更filesystem是通过交换PE来进行的，可以将原LV内的PE转移到其他装置中以减小LV容量，或者将其他装置的PE加入一个LV中以增加其容量
完成PV，VG，LV的规划后，要使用mkfs指令将LV格式化为可使用的文件系统后才能开始使用。这个文件系统的容量在未来可以扩充或减小，其中的数据不会受到影响
数据写入LV有两种方式：
1. 线性模式（linear）：当一个partition写满之后才写入下一个partition
2. 交错模式（triped）：将数据拆分成多个部分写入不同的partition，理论上读写的效能会比较好
但是LVM最主要的用处是实现可弹性调整容量的文件系统，而不是建立效能为主的磁盘。因此，LVM默认采用线性模式。若采用交错模式，当一个partition发生故障时所有的数据都会被损毁。如果要强调效能的话，请使用RAID。
LVM操作流程：
1. 用硬盘partition创建PV（PV使用的partition的system ID要设为8e）
2. 用PV创建VG
3. 分割VG为LV
4. 格式化LV为可用的文件系统，并将其挂载
PV阶段：
pvcreate：将实体partition建立成PV，例：pvcreate /dev/sdb{12,13,14}
pvscan：搜寻系统当前具有PV的partition
pvdisplay：显示系统当前的PV状态
pvremove：移除partition的PV属性
VG阶段：
vgcreate：建立VG：vgcreate [-s PE大小] VG名 PV名（PV大小的单位可以是m，g，t）
vgscan：搜寻系统中是否有VG存在
vgdisplay：显示目前系统中的VG状态
vgextend：在VG中增加新的PV：vgextend VG名 PV名
vgreduce：在VG中移除已有PV
vgchange：设定VG是否启动
（vgchange -a n/y [VG名]："y"是activate，"n"是deactivate，若不加VG名则是对所有VG进行操作）
vgremove：删除一个VG
LV阶段：
lvcreate：建立LV
lvcreate [-L 容量/-l PE个数] [-n LV名] VG名
-L后接的容量单位可以是m，g，t，但由于最小单位是PE，所以必须是PE的倍数
lvscan：查询系统中的LV
lvdisplay：显示系统中的LV
lvextend：增加LV容量
lvreduce：在LV中减少容量
lvremove：删除LV
lvresize：调整LV容量大小
lvresize -l/-L +/-N LV名：增加使用+，减小使用-，-L后接容量，-l后接PE数
LV建立之后，在/dev下相关的VG目录下会有对应的目录。LV的全名包含路径，使用时一定要使用包含路径的全名
扩增LV容量的步骤：
1. 将要扩增partition的system ID设为8e
2. 利用pvcreate建立新的PV
3. 利用vgextend将新建立的PV加入VG
4. 利用lvresize将新的PE加入LV中
5. 通过resize2fs声明文件系统的容量增加（因为文件系统建立的石猴就规定好了inode/block/superblock等相关信息，所以要通过resize2fs增加新的block group来改变文件系统的容量）
resize2fs [-f] [装置文件名] [size]
-f：强制resize的动作
[size]：可以忽略，如果加上要有单位，如M，G等；如果不加则默认使用整个partition的容量
缩小LV容量的步骤：
1. 借助pvdisplay和pvscan计算出缩小后的容量大小
2. 用resize2fs减小文件系统容量
3. 利用lvresize更改LV容量
4. 首先确认要移除的partition是否已将PE移除（用pvdisplay观察有无Free PE，若无则说明该PV中PE已都被使用），若无Free PE则需要将这个PV中的PE搬移到有足够Free PE的PV中去（pvmove 源PV 目的PV）
5. 利用vgreduce将要移除的PV移除
LVM的系统快照（snapshot）：
就是将当时的系统信息记录下来，未来如果有资料变动，则被变动的原始资料会被搬移到快照区，并且快照功能会知道那些数据放在哪里，没有被更改的资料则由文件系统与快照区共享，因此快照建立时刻的被快照文件系统得到了备份
由于快照区与原LV共享很多区块，所以快照区与被快照的LV必须在同一个VG中。如果快照区不够大，导致被搬运的原始资料容量大于快照区，这时快照功能就会失效
如果将快照区挂载，会发现它与被快照LV的内容相同，所以其实快照区可以作为备份进行乱搞，搞坏之后将快照区删除即可
快照区的建立：
1. 确认VG是否有Free PE，若没有则需要向VG加入新的PV
2. 用lvcreate建立系统快照区：lvcreate -l/-L N -s -n 快照区名 LV名（-s代表建立snapshot，LV名记得是包含路径的）
该步骤完成后用lvdisplay可观察到snapshot，其中"LV Size"一项表示被快照的LV容量大小，"COW-table size"表示快照区的实际容量
使用快照区还原文件系统：
1. 挂载快照区，将快照区的内容用tar指令进行备份
2. 卸载快照区，并使用lvremove指令移除快照区
3. 格式化LV，并将快照区的备份内容解压到LV的挂载目录
LVM指令汇总：
关闭LVM并移除：
1. 卸载系统上所有的LVM文件系统（包括所有快照与LV）
2. 用lvremove移除所有LV
3. 用【vgchange -a n VG名】让该VG不具有Active标志
4. 使用vgremove移除VG
5. 使用pvremove移除PV
6. 使用fdisk将partition的system ID改回原值
针对网络服务：
1. 针对WWW server，例如每个人的网页空间容量限制
2. 针对mail server，例如每个人的邮件空间限制
3. 针对file server，例如每个人最大的可用网络硬盘空间
针对Linux系统主机：
1. 限制某一群组所能使用的最大磁盘配额
2. 限制某一用户的最大磁盘配额
3. 以link的方式使邮件等可以作为限制的配额
Quota的使用限制：
1. 仅能针对整个file system（不能针对某个目录进行）
2. 要求Linux核心必须支持quota
3. 只对一般身份使用者有效
其实Quota是通过分析整个文件系统，每个使用者/群组拥有的档案总数与容量，再将这些数据记录在该文件系统的最顶层目录，然后在该记录文件中再使用每个帐号/群组的限制值去规范磁盘使用量的
Quota的设定项目：
1. 容量限制或档案数量限制（block或inode）
限制inode用量可以限制用户建立档案的数量；限制block用量可以限制用户使用的磁盘容量
2. soft/hard limit
hard：使用者绝对不能超过的限制值，如果超过这个值系统会锁住该用户的磁盘使用权
soft：超过soft但低于hard时，每次用户登录时系统会发出警告，并给予一个宽限时间（grace time）；若用户在宽限时间到达前将使用量减小至低于soft，宽限时间会停止
3. 倒数计时的宽限时间（grace time）
一般预设为7天，如果7天内不进行磁盘管理，soft限制值会取代hard限制值作为quota的限制
开启quota支持的两种方式：
1. 仅本次开机支持：mount -o remount, usrquota, grpquota 文件系统（挂载点）
其中，使用者与群组的quota文件系统支持参数分别是usrquota, grpqouta
2. 方法1中手动挂载的数据在下次重新挂载时会消失，所以最好写入配置文件/etc/fstab，在options后添加",usrquota,grpquota"即可
quotacheck：扫描文件系统并建立Quota的记录文件
quotacheck [-avugfM] [文件系统(挂载点)]
-a：扫描所有在/etc/mtab中含有quota支持的file system。在加上此参数后，文件系统可以省略（因为会扫描所有的file system）
-u：针对用户扫描空间使用情况，会建立aquota.user
-g：针对群组扫描空间使用情况，会建立aquota.group
-v：显示扫描过程的信息
-f：强制扫描文件系统，并写入新的quota配置文件
-M：强制以读写的方式扫描文件系统，只有在特殊情况下才会使用
一般只要使用【-avug】即可
quotaon：启动quota服务
quotaon [-avug] [文件系统(挂载点)]
-u：针对账户启动quota
-g：针对群组启动quota
-v：显示启动过程的相关信息
-a：根据/etc/mtab内的filesystem设定启动有关的quota，若没有该选项则需要添加文件系统
一般只要使用【-avug】即可
quotaoff：关闭quota服务
quotaoff [-aug] [文件系统(挂载点)]
-a：关闭所有filesystem的quota服务（根据/etc/mtab）
-u：仅针对后接文件系统关闭user quota
-g：仅针对后接文件系统关闭group quota
edquota：编辑帐号/群组的限制
edquota [-u username] [-g groupname]
edquota -t 宽限时间
edquota -p 模板帐号 -u 新帐号
可以设置的限制参数：
1. filesystem
2. blocks（磁盘容量）：这个数值是quota自己计算出来的，单位为KB
3. soft：单位为KB
4. hard：单位为KB
5. inodes（档案数）：quota自己计算出来的，单位为个数
6. soft：inode的soft限制值
7. hard：inode的hard限制值
当soft/hard为0时，表示没有限制
quota：单一用户的quota报告
quota [-ugvs] [username/groupname]
-u：后接username，显示出该用户的quota限制；若不接username则为显示当前用户
-g：后接groupname，显示出该群组的quota限制
-s：以MB等易于人类阅读的方式显示
repquota：针对文件系统的quota报告
repquota [-avugs] [文件系统(挂载点)]
-a：报告/etc/mtab中具有quota标志的filesystem的quota限制，有了这个参数就可以省略文件系统
-v：输出的数据中将含有filesystem的详细信息
-u：报告用户的quota限制
-g：报告群组的qutoa限制
-s：以MB等易于阅读的方式显示
一般只要使用【-auvs】即可
warnquota：
对超额使用者发出警告信息。根据/etc/warnquota.conf的设定，找出超过soft限制的用户，通过email发送警告信息（一封给用户，一封给root）。在/etc/warnquota.conf中，添加"MESSAGE = "后接邮件内容，在"MESSAGE"中，"|"代表断行，"\"代表下一行。warnquota不会自动执行，可以在/etc/cron.daily/下添加"warnquota"文件，加入内容"usr/sbin/warnquota"，再将其权限改为755即可
用脚本建立大量帐号并设定quota的方法：
1. 建立一个原始quota帐号，再将【edquota -p old -u new】写入脚本中
2. 直接以setquota建立用户quota设定（单位为KB）
setquota [-u/g] username/groupanme (block)soft (block)hard (inode)soft (inode)hard 文件系统
如果原主机没有将某个目录设定为独立分区（如/var/spool/mail），当前主机也无法新增出新的分割槽，或者想让使用者的邮件信箱与家目录的总体磁盘使用量为固定，可以采用以下方法：（假设/home是独立的分割槽）
1. 将mail这个目录完整的移动到/home下
2. 利用【ln -s /home/mail /var/spool/mail】来建立链接
3. 将/home进行quota设置
（由于大多distribution都有SELinux机制，所以在进行上述目录搬移时可能会出现限制，可能需要暂时关闭或修改SELinux规则）
独立磁盘冗余阵列（Redundant Arrays of Inexpensive Disks, RAID）：
RAID 0（等量模式，stripe）：效能最佳
每颗磁盘会被分割成等量的小区块（chunk），有数据要写入时，资料会被切割成区块的大小，然后依次放到不同的磁盘中。磁盘数越多整体的效能就越好，因为资料可以分散地让多颗磁盘存取。如果使用相同型号与容量的磁盘，效果较好。
但如果某颗磁盘损毁了，则整个档案就损毁了。另外如果使用容量不同的磁盘组成RAID 0，由于数据是等量依序存放到不同磁盘中的，当小容量磁盘的区块被用完后，所有的数据豆浆背斜入到最大的那颗磁盘去。
RAID 1（映像模式，mirror）：完整备份
这种模式主要是让统一分数据完整的保存在两个磁盘中。由于数据传送到I/O总线后会被复制多份到不同的磁盘，在大量写入RAID 1的情况下写入效能可能会变得很差。RAID 1最大的优势在于数据备份，但由于备份的存在，总容量会是全部磁盘容量的一半。虽然RAID 1写入的效能不佳，但读取的效能还可以，因为数据有两份在不同的磁盘上，如果多个process在读取同一个数据时，RAID会自行区的最佳的读取平衡。最好使用同一型号、容量相同的磁盘，如果是不同容量的磁盘，则整体容量将以最小的那颗磁盘为主。
RAID 0+1，RAID1+0
RAID 0+1：先让磁盘组成RAID 0，且这样的设定有两组，再将这两组组成RAID 1
RAID 1+0：先组成RAID 1再组成RAID 0
RAID 5：
至少需要三颗磁盘。数据的写入类似RAID 0，但每次写入时在每块磁盘还会加入一个同位校验位（parity）。所以，RAID 5的整体容量是磁盘数减1，而且只有当损毁的磁盘数大于等于2时资料才会被损毁。RAID 5的读取效能尚可，但写入效能会比较低，因为要进行校验位的计算，所以写入效能与系统硬件关系较大。尤其当使用软件磁盘阵列时，校验位是通过CPU去计算而非专职的磁盘阵列卡，所以效能会受到更大影响
预备磁盘（Spare Disk）：
为了让系统可以实时的在磁盘损毁时重建，需要spare disk的辅助。所谓的spare disk就是一颗或多颗没有包含在原磁盘阵列等级中的磁盘，这颗磁盘平时不会被磁盘阵列使用，当磁盘阵列有任何磁盘损毁时，spare disk就会被加入磁盘阵列并且损毁的磁盘会被移出阵列
硬件磁盘阵列（hardware RAID）
通过磁盘阵列卡来组成阵列，阵列卡上有专门的芯片来处理RAID任务，因此效能较好
软件磁盘阵列（software RAID）
通过软件来仿真磁盘阵列，会消耗较多的系统资源。
在Linux下硬件磁盘阵列的装置文件名为/dev/sd[a-p]；软件磁盘阵列使用的装置文件名是系统的装置文件，文件名为/dev/md[0,1...]
mdadm --detail /dev/md[0/1..]
mdadm --create --auto=yes /dev/md[0/1..] --raid-devices=N --spare-devices=N --level=[0/1/4/5/6/10] /dev/sd[a/b..]
--create：建立RAID的选项
--auto=yes：决定建立后面的软件磁盘阵列，即/dev/md[0/1..]
--raid-devices=N：使用几个partition作为磁盘阵列
--spare-devices=N：使用几个磁盘作为spare disk
--level=[0/1/5...]：设定磁盘阵列的等级
--detail：后接该磁盘阵列的详细信息
上面的语法中最后会接许多装置文件名，这些装置文件名可以是整颗磁盘（如/dev/sdb），也可以是分区（如/dev/sdb1），但这些装置文件名的总数必须等于--raid-devices与--spare-devices的个数总和
例：mdadm --create --auto=yes /dev/md0 --level=5 --raid-devices=4 --spare-devices=1 /dev/sdb{12,13,14}
可以通过查阅/proc./mdstat文件来查看系统software RAID的情况。文件内容：
第一行：指出md0的RAID等级，已使用的partition，哪个partition为spare disk
第二行：指出block数，磁盘区块（chunk）大小，[m/n]表示该阵列需要m个装置，且n个装置正常运作，后面的[UUUU]代表的是四个所需装置的启动情况（即[m/n]中的m），"U"代表正常运作，若为"_"则代表不正常
RAID创建完成后，格式化（mkfs）再挂载即可使用
RAID救援：
madam --manage /dev/md[0,1..] [-add 装置] [--remove 装置] [--fail 装置]
--add：将后面的装置加入到这个md中
--remove：将后面的装置从md中移除
--fail：将后面的装置设定为出错状态
设定开机自动启动并挂载RAID
1. 通过mdadm --detail获得装置的UUID
2. 设定/etc/mdadm/mdadm.conf，加入【ARRAY /dev/md1 UUID=...】
3. 修改/etc/fstab，添加自动挂载
关闭RAID软件：
1. umount /dev/md0
2. 修改/etc/fstab中的开机自动挂载设置
3. mdadm --stop /dev/md0
4. 修改mdadm.conf内容
若出现某一partition被占用，/proc/mdstat中显示有inactive的RAID（如md0），则将该partition删除后重启系统，再重新建立partition，查看/proc/mdstat档案，若此时新建的partition被占用且该RAID状态为inactive，则可以通过mdadm --stop关闭并移除该RAID。完成后重启即可。
逻辑卷管理（Logical Volume Manager，LVM）
LVM可以弹性的调整filesystem容量，可以将多个实体partition（或disk）整合在一起，让这些partition看起来像一个磁盘（VG），然后将这块大磁盘分割成可使用的分割槽（LV），然后将这些分割槽挂载便可以使用了。并且，未来可以新增或移除其他的实体partition到这个LVM管理的磁盘中。
Physical Volume（PV），物理卷
实际的partition需要调整系统标识符（system ID）成为8e（LVM的标识符），再使用pvcreate指令将其转换成LVM最底层的物理卷，然后才能使用这些PV
Volume Group（VG），卷组
多个PV可以整合成一个VG（可以理解成是一个大磁盘）。VG最多只能包含65534个PE，所以VG的容量与PE有关
Physical Extend（PE）
PE是LVM最小的储存区块，所有的数据都是藉由写入PE来处理的。LVM预设使用4MB的PE区块，所以默认VG的大小是4*65535/1024=256G
Logical Volume（LV），逻辑卷
最终VG要被切割成LV，LV才是可以被格式化和使用的（类似分割槽），其大小与包含的PE总数有关。LV的装置文件名通常为/dev/vgname/lvname的样式
LVM可弹性变更filesystem是通过交换PE来进行的，可以将原LV内的PE转移到其他装置中以减小LV容量，或者将其他装置的PE加入一个LV中以增加其容量
完成PV，VG，LV的规划后，要使用mkfs指令将LV格式化为可使用的文件系统后才能开始使用。这个文件系统的容量在未来可以扩充或减小，其中的数据不会受到影响
数据写入LV有两种方式：
1. 线性模式（linear）：当一个partition写满之后才写入下一个partition
2. 交错模式（triped）：将数据拆分成多个部分写入不同的partition，理论上读写的效能会比较好
但是LVM最主要的用处是实现可弹性调整容量的文件系统，而不是建立效能为主的磁盘。因此，LVM默认采用线性模式。若采用交错模式，当一个partition发生故障时所有的数据都会被损毁。如果要强调效能的话，请使用RAID。
LVM操作流程：
1. 用硬盘partition创建PV（PV使用的partition的system ID要设为8e）
2. 用PV创建VG
3. 分割VG为LV
4. 格式化LV为可用的文件系统，并将其挂载
PV阶段：
pvcreate：将实体partition建立成PV，例：pvcreate /dev/sdb{12,13,14}
pvscan：搜寻系统当前具有PV的partition
pvdisplay：显示系统当前的PV状态
pvremove：移除partition的PV属性
VG阶段：
vgcreate：建立VG：vgcreate [-s PE大小] VG名 PV名（PV大小的单位可以是m，g，t）
vgscan：搜寻系统中是否有VG存在
vgdisplay：显示目前系统中的VG状态
vgextend：在VG中增加新的PV：vgextend VG名 PV名
vgreduce：在VG中移除已有PV
vgchange：设定VG是否启动
（vgchange -a n/y [VG名]："y"是activate，"n"是deactivate，若不加VG名则是对所有VG进行操作）
vgremove：删除一个VG
LV阶段：
lvcreate：建立LV
lvcreate [-L 容量/-l PE个数] [-n LV名] VG名
-L后接的容量单位可以是m，g，t，但由于最小单位是PE，所以必须是PE的倍数
lvscan：查询系统中的LV
lvdisplay：显示系统中的LV
lvextend：增加LV容量
lvreduce：在LV中减少容量
lvremove：删除LV
lvresize：调整LV容量大小
lvresize -l/-L +/-N LV名：增加使用+，减小使用-，-L后接容量，-l后接PE数
LV建立之后，在/dev下相关的VG目录下会有对应的目录。LV的全名包含路径，使用时一定要使用包含路径的全名
扩增LV容量的步骤：
1. 将要扩增partition的system ID设为8e
2. 利用pvcreate建立新的PV
3. 利用vgextend将新建立的PV加入VG
4. 利用lvresize将新的PE加入LV中
5. 通过resize2fs声明文件系统的容量增加（因为文件系统建立的石猴就规定好了inode/block/superblock等相关信息，所以要通过resize2fs增加新的block group来改变文件系统的容量）
resize2fs [-f] [装置文件名] [size]
-f：强制resize的动作
[size]：可以忽略，如果加上要有单位，如M，G等；如果不加则默认使用整个partition的容量
缩小LV容量的步骤：
1. 借助pvdisplay和pvscan计算出缩小后的容量大小
2. 用resize2fs减小文件系统容量
3. 利用lvresize更改LV容量
4. 首先确认要移除的partition是否已将PE移除（用pvdisplay观察有无Free PE，若无则说明该PV中PE已都被使用），若无Free PE则需要将这个PV中的PE搬移到有足够Free PE的PV中去（pvmove 源PV 目的PV）
5. 利用vgreduce将要移除的PV移除
LVM的系统快照（snapshot）：
就是将当时的系统信息记录下来，未来如果有资料变动，则被变动的原始资料会被搬移到快照区，并且快照功能会知道那些数据放在哪里，没有被更改的资料则由文件系统与快照区共享，因此快照建立时刻的被快照文件系统得到了备份
由于快照区与原LV共享很多区块，所以快照区与被快照的LV必须在同一个VG中。如果快照区不够大，导致被搬运的原始资料容量大于快照区，这时快照功能就会失效
如果将快照区挂载，会发现它与被快照LV的内容相同，所以其实快照区可以作为备份进行乱搞，搞坏之后将快照区删除即可
快照区的建立：
1. 确认VG是否有Free PE，若没有则需要向VG加入新的PV
2. 用lvcreate建立系统快照区：lvcreate -l/-L N -s -n 快照区名 LV名（-s代表建立snapshot，LV名记得是包含路径的）
该步骤完成后用lvdisplay可观察到snapshot，其中"LV Size"一项表示被快照的LV容量大小，"COW-table size"表示快照区的实际容量
使用快照区还原文件系统：
1. 挂载快照区，将快照区的内容用tar指令进行备份
2. 卸载快照区，并使用lvremove指令移除快照区
3. 格式化LV，并将快照区的备份内容解压到LV的挂载目录
LVM指令汇总：
关闭LVM并移除：
1. 卸载系统上所有的LVM文件系统（包括所有快照与LV）
2. 用lvremove移除所有LV
3. 用【vgchange -a n VG名】让该VG不具有Active标志
4. 使用vgremove移除VG
5. 使用pvremove移除PV
6. 使用fdisk将partition的system ID改回原值
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