Linux7/Centos7磁盘分区、格式化及LVM管理

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

RHEL7如何对磁盘进行分区和格式化以及如何配置LVM，与以前版本的RHEL区别不大，可以通过disk工具（在图形桌面中运行）或命令工具（如：fdisk、gdisk、parted）管理硬盘设备。fdisk可以配置MBR格式； gdisk配置gpt格式， parted可以自己选择。
传统的硬盘分区都是MBR格式，MBR分区位于0扇区，他一共512字节，前446字节是grub引导程序，这个会在后面学习；中间64字节是分区表，每个分区需要16个字节表示，因此主分区和扩展分区一共只能有4个分区，超过4个的分区只能从扩展分区上再设置逻辑分区来表示。每个分区的大小无法超过2T。 MBR的最后2个字节是结束符号
GPT格式，打破了MBR的限制，可以设置多达128个分区，分区的大小根据操作系统的不同有所变化，但是都突破了2T空间的限制。支持高达 18EB (1EB=1024PB，1PB=1024TB) 的卷大小，允许将主磁盘分区表和备份磁盘分区表用于冗余，还支持唯一的磁盘和分区 ID (GUID)。
与 MBR 分区的磁盘不同，GPT的分区信息是在分区中，而不象MBR一样在主引导扇区。为保护GPT不受MBR类磁盘管理软件的危害，GPT在主引导扇区建立了一个保护分区 (Protective MBR)的MBR分区表，这种分区的类型标识为0xEE，这个保护分区的大小在Windows下为128MB，Mac OS X下为200MB，在Window磁盘管理器里名为GPT保护分区，可让MBR类磁盘管理软件把GPT看成一个未知格式的分区，而不是错误地当成一个未分区的磁盘
在MBR硬盘中，分区信息直接存储于主引导记录(MBR)中（主引导记录中还存储着系统的引导程序）。但在GPT硬盘中，分区表的位置信息储存在GPT头中。但出于兼容性考虑，硬盘的第一个扇区仍然用作MBR，之后才是GPT头。

GPT的结构如下图：

首先看看当前的硬盘信息

可以在/proc/partitions这个文件查看当前的分区

先试试MBR格式的分区，fdisk选项如下所示

输入n，可以创建新的MBR分区，然后输入p可以显示当前的分区状态

重复n的操作，添加其他分区。
注：MBR格式磁盘最多可以创建4个主分区或3个主分区1个扩展分区，在扩展分区中可以创建若干个逻辑分区。
注意id代表了磁盘的用途，可以通过t来改变

看看分区记录

gdisk和fdisk非常类似

创建新分区的时候可以看见可以有128个分区
parted，和前两个相比，更灵活，可以自行设定MBR或GPT格式和分区

通过mklabel msdos可以设定为MBR格式，然后可以通过mkpart来划分分区

msdos设定为MBR格式，gpt设定为GPT格式
primary代表主分区，extended代表扩展分区，logical代表逻辑分区。
set number flag state用于设置分区的用途，flag：boot、lvm、raid。State:on/off表示开启或关闭。
parted工具分完区后无需保存，输入q退出即可。
划分好分区之后，还需要格式化才能使用。可以通过 mkfs/mkswap来格式化文件系统
#mkfs.xfs  /dev/分区设备名或#mkfs  -t  xfs  /dev/分区设备名

可以修改fstab实现自动加载

测试是否能自动挂载

通过df -h查看已经挂载了的设备
-T选项可以显示设备的文件系统类
有的挂载点路径比较长，自动分2行显示，可以-P强制一行显示
如同进程有pid，用户有uid，每个文件系统也有自己的id，称为uuid，但是不是每个分区都有；如果某个分区没有文件系统，那么这个分区是没有uuid的。
可以通过 blkid（block id）来查看。注意uuid标记的是文件系统，而不是分区。

uuid的好处在于可以通过uuid这个唯一值来挂载系统，

这样可以避免因为删除硬盘造成的错位，sda6变成了sda5等等

我们可以通过xfs_admin -U 来手动更改文件系统的uuid

附：在目录里面可以通过 ls -ld查看目录的属性，ls -la查看内容的属性，但是-ld显示的目录大小只有4K，这仅仅是目录本身的大小，要想查看目录和其内容的整个大小，可以通过du来查看，如果只想看最终结果，使用-s（summary）就行了

下面我们来看看swap分区如何手动创建。swap类似windows的虚拟内存/page file，当内存不足的时候，数据保存在swap中。
有两种方式可以使用：

第一种单独用一个分区来作为swap

创建一个分区（如：/dev/sdb3），并更改分区ID为82
执行partx  –a /dev/sdb命令，使分区修改生效

在分区上创建swap文件系统

修改fstab实现自动加载

第二种方式是创建一个文件块，这个文件所占有的空间作为swap使用

对于普通的分区，扩展度不高，一旦分区格式化完成，很难灵活的再增加或者减少分区大小。为了解决这个问题，可以使用LVM（逻辑卷）。基本过程是把物理磁盘或者分区初始化称为物理卷（PV），然后把PV加入VG（卷组），最后在VG上划分逻辑的分区（LVM），LVM可以当做普通的分区进行格式化和挂载。

将准备的磁盘或分区创建PV

可以执行pvdisplay查看PV的详细信息，pvremove删除PV
创建完PV，之后，需要创建VG，然后添加PV到VG中

可以通过vgdisplay查看具体的信息，注意PE的Size是4M，这个是增减的最小计算单位

注：创建VG时:使用–s选项的作用是在创建时指定PE块（物理扩展单元）的大小，默认是4M。
如：# vgcreate volGroup03 -s 8M /dev/sdb[12])
我们可以继续往vg里面添加新的分区

若事先没有把sdb3转化为pv，而是直接添加到vg里面，不过一旦添加了他自动就初始化成pv了。
可以添加当然也可以减少pv。   #vgreduce vg00 /dev/sdb3

VG准备就绪，可以创建了LVM了

注意看他的大小其实是112M，因为PE的大小是4M，这个4M是最小单位，不能破开，因此28个PE就是112M

注：大L可以直接指定大小，小l是指定多少个PE的值

也可以设置剩余空间的百分比

删除逻辑卷   #lvremove/dev/vg00/lv01

对已经创建的逻辑卷，可以当做普通分区一样格式化和挂载

修改/etc/fstab文件实现开机自动挂载。

扩展一个逻辑卷，增加300M，首先要确保卷组有大于300M的空闲空间。

执行lvextend扩展逻辑卷大小

注意逻辑卷的文件系统仍然是109M没有改变，我们还需要填充文件系统的空白。
RHEL7可以用xfs_growfs来扩大XFS文件系统，也可以直接用resize2fs 来处理设备

注意的是 XFS系统只能增长，不能减少！因此如果需要减少LVM的话，分区只能使用ext4了

执行df查看扩展后的文件系统

可以看到，这个逻辑卷/dev/vg00/lv00的大小是309M。我们将这个逻辑卷/dev/vg00/lv00挂载到/data下面。复制一些数据到/data里面去。方便等下做试验

现在我们就为逻辑卷/dev/vg00/lv00来做快照

执行lvscan查看创建好的逻辑卷

可以看到/dev/vg00/lv00是原始逻辑卷，而/dev/vg00/lvsp00是快照

执行lvdisplay或lvs命令查看逻辑信息

可以看到逻辑卷快照创建成功了，

注意：这个快照卷建好之后，是不需要格式化也不需要进行挂载的。格式化或挂载都会出现的错误提示的。

模拟将原逻辑卷中的数据删除

如何恢复原逻辑卷的数据？有两方式可以恢复删除的数据

方式一是先将原逻辑卷卸除挂载#umount /dev/vg00/lv00

然后挂载逻辑卷快照即可 #mount /dev/vg00/lvsp00 /data，就可以正常访问数据了

方式二可以通过 lvconvert把快照的内容重新写回原有的lvm

先将原逻辑卷卸除挂载#umount /dev/vg00/lv00

执行lvconvert将快照的数据合并到原逻辑卷 #lvconvert –merge /dev/vg00/lvsp00

最后挂载原逻辑卷，查看数据是否恢复成功

注：当我们把原逻辑卷里面的数据给删除了，逻辑卷快照里面的数据还在，所以可以用快照恢复数据。而当我们在逻辑卷里面添加数据，快照是不会发生改变的，是没有这个文件的。因为快照只会备份当时逻辑卷的一瞬间。

使用ssm（系统存储管理器）进行逻辑管理

逻辑卷管理器（LVM）是一种极其灵活的磁盘管理工具，它让用户可以从多个物理硬驱创建逻辑磁盘卷，并调整大小，根本没有停机时间。最新版本的CentOS/RHEL 7现在随带系统存储管理器（又叫ssm），这是一种统一的命令行界面，由红帽公司开发，用于管理各种各样的存储设备。目前，有三种可供ssm使用的卷管理后端：LVM、Btrfs和Crypt

准备ssm，在CentOS/RHEL7上，你需要首先安装系统存储管理器。可以通过rpm或yum工具安装

首先我们来检查关于可用硬盘和LVM卷的信息。下面这个命令将显示关于现有磁盘存储设备、存储池、LVM卷和存储快照的信息。

#ssm  list

在这个例子中，有两个物理设备（“/dev/sda”和“/dev/sdb”）、二个存储池（“rhel和vg00”）,以及存储池rhel中创建的两个LVM卷（“dev/rhel/root”和“/dev/rhel/swap”），存储池vg00中创建的一个LVM卷（/dev/vg00/lv00）。

下面来讲解如何通过ssm创建、管理逻辑卷和逻辑卷快照

至少新添加一块磁盘，执行ssm命令显示现有磁盘存储设备、存储池、LVM卷的信息

可以看到有两块空闲磁盘（sdc、sdd）

创建新的LVM池/卷

在这个示例中，不妨看一下如何在物理磁盘驱动器上创建新的存储池和新的LVM卷。如果使用传统的LVM工具，整个过程相当复杂，需要准备分区，需要创建物理卷、卷组、逻辑卷，最后还要建立文件系统。不过，若使用ssm，整个过程一蹴而就！

下面这个命令的作用是，创建一个名为mypool的存储池，创建存储池中名为lv01的500MB大小的LVM卷，使用XFS文件系统格式化卷，并将它挂载到/mnt/test下。

验证ssm创建的结果

或执行ssm list

将物理磁盘(sdd)添加到LVM池

新设备添加到存储池后，存储池会自动扩大，扩大多少取决于设备的大小。检查名为centos的存储池的大小执行ssm list查看

接下来，我们来扩大现有的LVM卷

扩大LVM卷，不妨将/dev/mypool/lv01卷的大小增加300MB。

如果你在存储池中有额外空间，可以扩大存储池中现有的磁盘卷。为此，使用ssm命令的resize选项

执行ssm list查看扩大后逻辑卷

可以看到逻辑卷扩大到800M，即在原来的基础上增加了300M，但文件系统大小（Fs size）还没有改变，仍然是原来的大小。

为了让文件系统识别增加后的卷大小，你需要“扩大”现有的文件系统本身。有不同的工具可用来扩大现有的文件系统，这取决于你使用哪种文件系统。比如说，有面向EXT2/EXT3/EXT4的resize2fs、面向XFS的xfs_growfs以及面向Btrfs的btrfs，不一而足。

在这个例子中，我们使用CentOS 7，XFS文件系统在默认情况下创建。因而，我们使用xfs_growfs来扩大现有的XFS文件系统。

扩大XFS文件系统后，查看结果

或执行#df -hT

可以看到LVM扩展成功

逻辑卷快照

对现有的LVM卷（比如/dev/mypool/lv01）生成快照

一旦快照生成完毕，它将作为一个特殊的快照卷存储起来，存储了原始卷中生成快照时的所有数据

每次原LVM中的数据更改，都可以手动执行ssm  snapshot生成快照

当原LVM数据损坏就可以用快照恢复了

方式一是先将原逻辑卷卸除挂载 #umount /dev/vg00/lv00

然后挂载逻辑卷快照即可 #mount /dev/vg00/lvsp00 /data，就可以正常访问数据了

方式二可以通过 lvconvert把快照的内容重新写回原有的lvm

先将原逻辑卷卸除挂载#umount /dev/vg00/lv00

执行lvconvert将快照的数据合并到原逻辑卷 #lvconvert –merge /dev/vg00/lvsp00

最后挂载原逻辑卷，查看数据是否恢复成功

有关ssm的具体用法可以参考ssm的帮助手删页

如：删除LVM卷#ssm  remove <volume>

删除存储池#ssm  remove <pool-name>

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