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Linux系统配额与RAID

本篇内容：

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一、Linux下的系统配额

二、Linux下RAID

一、系统磁盘配额

设置和检查文件系统上的磁盘配额，预防用户使用超出允许量的空间，还要预防整个文件系统被意外填满。

   综述
        在内核中执行
        以文件系统为单位启用
        对不同组或者用户的策略不同
            根据块或者节点进行限制
                软限制（soft limit）：软限制：警告限制，可以被突破

硬限制（hard limit）：最大可用限制，不可突破；

配额大小：以K为单位，以文件个数为单位

    初始化
        分区挂载选项：usrquota、grpquota
        初始化数据库：quotacheck

    执行
        开启或者取消配额：quotaon、quotaoff
        直接编辑配额：edquota username
        在shell中直接编辑：
            setquota usename 4096 5120 40 50 /foo
        定义原始标准用户
            edquota -p user1 user2

    报告
        用户调查：quota
        配额概述：repquota
        其它工具：warnquota

创建一个分区并格式化，然后挂载至/home目录下，对此目录实现磁盘配额

1、创建一个10G的分区并且格式化为ext4系统

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb
[root@localhost ~]# lsblk  /dev/sdb
NAME   MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb      8:16   0  90G  0 disk 
└─sdb1   8:17   0  10G  0 part 
[root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb1

2、将/home目录下的文件移动到其他目录，然后将/dev/sdb1挂载至home目录下，再将数据复制回来。

[root@localhost ~]# mv /home/* /testdir/ 
[root@localhost ~]# ls /home/
[root@localhost ~]# 
[root@localhost ~]# mount /dev/sdb1 /home/    //将/dev/sdb1挂载至/home目录下
[root@localhost ~]# ls /home/
lost+found
[root@localhost ~]# mv /testdir/* /home/    //将/home下原来的数据移动回来
[root@localhost ~]# ls /home/
lost+found  xiaoshui

3、写入/etc/fstab，并且将挂载选项设为usrquota，grpquota，因为刚刚没有写挂载选项，需要卸载后重新挂载。

[root@localhost ~]# vi /etc/fstab 
#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Mon Jul 25 09:34:22 2016
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info
#
/dev/mapper/vg0-root    /                       ext4    defaults        1 1
UUID=7bbc50de-dfee-4e22-8cb6-04d8520b6422 /boot                   ext4    defaults        1 2
/dev/mapper/vg0-usr     /usr                    ext4    defaults        1 2
/dev/mapper/vg0-var     /var                    ext4    defaults        1 2
/dev/mapper/vg0-swap    swap                    swap    defaults        0 0
tmpfs                   /dev/shm                tmpfs   defaults        0 0
devpts                  /dev/pts                devpts  gid=5,mode=620  0 0
sysfs                   /sys                    sysfs   defaults        0 0
proc                    /proc                   proc    defaults        1 0
/dev/sdb1               /home                   ext4    usrquota,grpquota 0 0    
[root@localhost ~]# umount /home/
[root@localhost ~]# mount -a

4、创建配额数据库

[root@localhost ~]# quotacheck -cug /home

5、启用数据库

[root@localhost ~]# quotaon -p /home    //查看是否启用数据库
group quota on /home (/dev/sdb1) is off    
user quota on /home (/dev/sdb1) is off
[root@localhost ~]# quotaon  /home        //启用数据库

6、配置配额项

[root@localhost ~]# edquota xiaoshui    //soft为软限制，hard为硬限制

Disk quotas for user xiaoshui (uid 500):
  Filesystem                   blocks       soft       hard     inodes     soft     hard
  /dev/sdb1                        32       300000     500000          8        0        0

7、切换到xiaoshui用户，来测试是否上述设置是否生效

[root@localhost ~]# su - xiaoshui        //切换用户只xiaoshui
[xiaoshui@localhost ~]$ pwd
/home/xiaoshui
[xiaoshui@localhost ~]$ dd if=/dev/zero of=file1 bs=1M count=290    //先新建一个290MB的文件
290+0 records in
290+0 records out
304087040 bytes (304 MB) copied, 1.08561 s, 280 MB/s    //创建成功，并没有报错
[xiaoshui@localhost ~]$ dd if=/dev/zero of=file1 bs=1M count=300    //覆盖file1，创建一个300MB的文件
sdb1: warning, user block quota exceeded.    //出现警告!
300+0 records in
300+0 records out
314572800 bytes (315 MB) copied, 0.951662 s, 331 MB/s
[xiaoshui@localhost ~]$ ll -h            查看文件，发现依然创建成功
total 300M
-rw-rw-r-- 1 xiaoshui xiaoshui 300M Aug 26 08:16 file1
[xiaoshui@localhost ~]$ dd if=/dev/zero of=file1 bs=1M count=500    //继续覆盖file1，创建一个500MB的文件
sdb1: warning, user block quota exceeded.
sdb1: write failed, user block limit reached.    //出现警告，提示用户的block到了限制
dd: writing `file1': Disk quota exceeded
489+0 records in
488+0 records out
511967232 bytes (512 MB) copied, 2.344 s, 218 MB/s
[xiaoshui@localhost ~]$ ll -h            //查看文件，发现并没有500MB的文件，系统自动dd过程停止了
total 489M
-rw-rw-r-- 1 xiaoshui xiaoshui 489M Aug 26 08:19 file1

8、报告配额状态

[root@localhost ~]# quota xiaoshui    //blocks显示了用户现在的文件block数，已经超过了limit
Disk quotas for user xiaoshui (uid 500): 
     Filesystem  blocks   quota   limit   grace   files   quota   limit   grace
      /dev/sdb1  500004* 300000  500000   6days      10       0       0

RAID

一、什么是RAID

RAID:Redundant Arrays of Inexpensive（Independent）Disks，多个磁盘合成一个“阵列”来提供更好的性能、冗余，或者两者都提供

优点：

        提高IO能力：
            磁盘并行读写
        提高耐用性；
            磁盘冗余来实现

二、RAID级别

RAID-0：条带卷，strip

        读、写性能提升；
        可用空间：N*min(S1,S2,...)
        无容错能力
        最少磁盘数：2, 2

RAID-1: 镜像卷，mirror

        读性能提升、写性能略有下降；
        可用空间：1*min(S1,S2,...)
        有冗余能力
        最少磁盘数：2, 2N

    RAID-2
    ..
    RAID-5

        读、写性能提升
        可用空间：(N-1)*min(S1,S2,...)
        有容错能力：有校验位，允许最多1块磁盘损坏
        最少磁盘数：3, 3+

RAID-6

        读、写性能提升
        可用空间：(N-2)*min(S1,S2,...)
        有容错能力：允许最多2块磁盘损坏
        最少磁盘数：4, 4+

RAID-10

        读、写性能提升
        可用空间：N*min(S1,S2,...)/2
        有容错能力：每组镜像最多只能坏一块
        最少磁盘数：4, 4+

RAID-01

先RAID0,在RAID1

Linux系统配额与RAID

软件实现RAID 5

1、准备磁盘分区

[root@localhost ~]# lsblk 
NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda      8:0    0   80G  0 disk 
├─sda1   8:1    0  488M  0 part /boot
├─sda2   8:2    0   40G  0 part /
├─sda3   8:3    0   20G  0 part /usr
├─sda4   8:4    0  512B  0 part 
├─sda5   8:5    0    2G  0 part [SWAP]
└─sda6   8:6    0    1M  0 part 
sdb      8:16   0   80G  0 disk 
└─sdb1   8:17   0    1G  0 part 
sdc      8:32   0   20G  0 disk 
sdd      8:48   0   20G  0 disk 
├─sdd1   8:49   0  100M  0 part 
├─sdd2   8:50   0  100M  0 part 
├─sdd3   8:51   0  100M  0 part 
├─sdd4   8:52   0    1K  0 part 
└─sdd5   8:53   0   99M  0 part 
sde      8:64   0   20G  0 disk 
└─sde1   8:65   0  100M  0 part 
sdf      8:80   0   20G  0 disk 
sr0     11:0    1  7.2G  0 rom

准备四块磁盘分区，分区类型设为RAID类型(fd),我这里为/dev/sdd{1,2,3}，/dev/sde1

2、创建RAID 5

[root@localhost ~]# mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x1 /dev/sd{d{1,2,3},e1}
mdadm: /dev/sdd1 appears to be part of a raid array:
       level=raid5 devices=4 ctime=Mon Aug 29 19:43:21 2016
mdadm: /dev/sdd2 appears to be part of a raid array:
       level=raid0 devices=0 ctime=Thu Jan  1 08:00:00 1970
mdadm: partition table exists on /dev/sdd2 but will be lost or
       meaningless after creating array
Continue creating array? yes     
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.
[root@localhost ~]# mdadm  -D /dev/md0 
/dev/md0:
        Version : 1.2
  Creation Time : Thu Sep  1 14:39:53 2016
     Raid Level : raid5
     Array Size : 202752 (198.03 MiB 207.62 MB)
  Used Dev Size : 101376 (99.02 MiB 103.81 MB)
   Raid Devices : 3
  Total Devices : 4
    Persistence : Superblock is persistent

    Update Time : Thu Sep  1 14:39:54 2016
          State : clean 
 Active Devices : 3
Working Devices : 4
 Failed Devices : 0
  Spare Devices : 1

         Layout : left-symmetric
     Chunk Size : 512K

           Name : localhost.localdomain:0  (local to host localhost.localdomain)
           UUID : f4eaf910:514ae7ab:6dd6d28f:b6cfcc10
         Events : 18

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       49        0      active sync   /dev/sdd1
       1       8       50        1      active sync   /dev/sdd2
       4       8       51        2      active sync   /dev/sdd3

       3       8       65        -      spare   /dev/sde1
[root@localhost ~]#

3、格式化文件系统

[root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/md0 
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=1024 (log=0)
Fragment size=1024 (log=0)
Stride=512 blocks, Stripe width=1024 blocks
50800 inodes, 202752 blocks
10137 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=1
Maximum filesystem blocks=33816576
25 block groups
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
2032 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
    8193, 24577, 40961, 57345, 73729

Allocating group tables: done                            
Writing inode tables: done                            
Creating journal (4096 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

4、生成配置文件并启动RAID 5然后挂载

[root@localhost ~]# mdadm -Ds /dev/md0 > /etc/mdadm.conf
[root@localhost ~]# mdadm -A /dev/md0 
mdadm: /dev/md0 has been started with 3 drives and 1 spare.
[root@localhost ~]# mount /dev/md0 /testdir/

5、测试

[root@localhost ~]# cd /testdir/
[root@localhost testdir]# ls
lost+found
[root@localhost testdir]# cp /etc/* .    //向挂载目录拷贝文件
[root@localhost testdir]# mdadm -D /dev/md0     //查看RAID运行状态
/dev/md0:
        Version : 1.2
  Creation Time : Thu Sep  1 14:39:53 2016
     Raid Level : raid5
     Array Size : 202752 (198.03 MiB 207.62 MB)
  Used Dev Size : 101376 (99.02 MiB 103.81 MB)
   Raid Devices : 3
  Total Devices : 4
    Persistence : Superblock is persistent

    Update Time : Thu Sep  1 14:47:58 2016
          State : clean 
 Active Devices : 3
Working Devices : 4
 Failed Devices : 0
  Spare Devices : 1

         Layout : left-symmetric
     Chunk Size : 512K

           Name : localhost.localdomain:0  (local to host localhost.localdomain)
           UUID : f4eaf910:514ae7ab:6dd6d28f:b6cfcc10
         Events : 18

    Number   Major   Minor   RaidDevice State            //三个分区正常运行
       0       8       49        0      active sync   /dev/sdd1
       1       8       50        1      active sync   /dev/sdd2
       4       8       51        2      active sync   /dev/sdd3

       3       8       65        -      spare   /dev/sde1
[root@localhost testdir]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdd1    //模拟/dev/sdd1损坏
mdadm: set /dev/sdd1 faulty in /dev/md0
[root@localhost testdir]# mdadm -D /dev/md0     //再次查看磁盘状态
/dev/md0:
        Version : 1.2
  Creation Time : Thu Sep  1 14:39:53 2016
     Raid Level : raid5
     Array Size : 202752 (198.03 MiB 207.62 MB)
  Used Dev Size : 101376 (99.02 MiB 103.81 MB)
   Raid Devices : 3
  Total Devices : 4
    Persistence : Superblock is persistent

    Update Time : Thu Sep  1 14:51:01 2016
          State : clean 
 Active Devices : 3
Working Devices : 3
 Failed Devices : 1
  Spare Devices : 0

         Layout : left-symmetric
     Chunk Size : 512K

           Name : localhost.localdomain:0  (local to host localhost.localdomain)
           UUID : f4eaf910:514ae7ab:6dd6d28f:b6cfcc10
         Events : 37

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       3       8       65        0      active sync   /dev/sde1
       1       8       50        1      active sync   /dev/sdd2
       4       8       51        2      active sync   /dev/sdd3

       0       8       49        -      faulty   /dev/sdd1    ///dev/sdd1已经标记为损坏，并且之前的/dev/sde1自动补上去了

[root@localhost testdir]# cat fstab //依然正常查看文件

#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Mon Jul 25 12:06:44 2016
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info
#
UUID=136f7cbb-d8f6-439b-aa73-3958bd33b05f /                       xfs     defaults        0 0
UUID=bf3d4b2f-4629-4fd7-8d70-a21302111564 /boot                   xfs     defaults        0 0
UUID=cbf33183-93bf-4b4f-81c0-ea6ae91cd4f6 /usr                    xfs     defaults        0 0
UUID=5e11b173-f7e2-4994-95b9-55cc4c41f20b swap                    swap    defaults        0 0
[root@localhost testdir]# mdadm /dev/md0 -r /dev/sdd1    //模拟拔出硬盘
[root@localhost testdir]# mdadm -D /dev/md0 
..............................省略........................

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       3       8       65        0      active sync   /dev/sde1    //已经找不到/dev/sdd1
       1       8       50        1      active sync   /dev/sdd2
       4       8       51        2      active sync   /dev/sdd3
[root@localhost testdir]# 
[root@localhost testdir]# mdadm /dev/md0 -a /dev/sdd1    //模拟增加硬盘
mdadm: added /dev/sdd1
[root@localhost testdir]# mdadm -D /dev/md0 //查看信息
  ..............................省略........................
    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       3       8       65        0      active sync   /dev/sde1
       1       8       50        1      active sync   /dev/sdd2
       4       8       51        2      active sync   /dev/sdd3

       5       8       49        -      spare   /dev/sdd1    /// /dev/sdd1成功增加
[root@localhost testdir]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdd2    //因为RAI5 中有校验位，允许其中的一块磁盘损坏掉，通过校验位可以把原来的数据文件给推算出来
mdadm: set /dev/sdd2 faulty in /dev/md0
       
[root@localhost testdir]# mdadm -D /dev/md0 
..............................省略........................
    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       5       8       49        0      active sync   /dev/sdd1
       2       0        0        2      removed
       4       8       51        2      active sync   /dev/sdd3

       1       8       50        -      faulty   /dev/sdd2
       3       8       65        -      faulty   /dev/sde1         //这种情况下依然能查看数据文件，不过性能会下降，所以需要立即修复

新闻名称：Linux系统配额与RAID
网页网址：http://lswzjz.com/article/ghijci.html

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